SSD 的端到端數據保護

2013年，蘋果推出了第一款配備PCIe SSD的MacBook Pro，正式將基於PCIe的SSD領域擴展到消費類應用。然而，基於 PCIe 的 SSD 因其高帶寬和可擴展性而在此之前就已廣泛應用於服務器和數據中心。

憑藉最新的 3D NAND 閃存技術，PCIe SSD 變得更加便宜，從而在零售和消費應用中得到更多采用。但價格和性能並不是消費者和企業轉向 SSD 的唯一原因。數據保護也是一個重要因素。

SSD端到端數據保護 

借助 3D TLC 或 QLC 等先進閃存工藝技術，驅動器可以以極具吸引力的零售價格輕鬆存儲 TB 級數據。但 PCIe SSD 控制器如何保護數據對於驅動器性能同樣重要，因為存儲的數據量增加了一倍甚至三倍。

為了 群聯 PCIe SSD，數據保護分為三個級別：

1. 1. 1. 前端：端到端數據保護 (ETEDP) 可保護讀取和寫入操作中的數據。
      2. 核：SmartECCTM引擎使用RAID機制恢復錯誤數據。
      3. 後端：NAND 閃存 ECC 保護在讀取操作期間執行錯誤檢測和糾正。

端到端數據保護，也稱為 ETEDP，旨在檢測數據傳輸時的任何軟錯誤。當從 NAND 閃存讀取數據或向 NAND 閃存寫入數據時，在數據傳輸過程中存在多個臨時存儲數據的步驟。因此，閃存存儲可能存在位翻轉或噪聲，從而可能導致單事件錯誤。控制人員需要知道這些錯誤何時發生，並在可能的情況下採取行動。

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寫操作保護 

當數據寫入 NAND 時，它從主機 IP（PCIe 和 NVMe IP）移動到數據緩衝區（DRAM 和 SRAM）、閃存 IP，最後移動到 NAND 閃存。

當主機發出寫命令時，數據首先移動到主機IP。根據 CRC 檢查數據，如果匹配，則將 E2E 奇偶校驗（基於數據的邏輯塊地址 (LBA) 生成）附加到數據本身。當數據移動到數據緩衝區時，該數據受到 SECDED（單錯誤糾正，雙錯誤檢測）的保護，內部的 ECC 引擎可以恢復錯誤的數據。對於閃存 IP，數據會被檢查並附加 CRC 和 LDPC 代碼。最後，所有帶有奇偶校驗的數據被一次性寫入 NAND 閃存。

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讀操作保護

當主機讀取數據時，數據從 NAND 移動，然後移動到 Flash IP，然後移動到數據緩衝區，最後移動到主機 IP。

糾錯引擎的設計決定了可以恢復多少錯誤。在讀取操作期間，首先檢查數據在Flash IP中的LDPC和CRC。如果數據正確，則 ECC 奇偶校驗被分離，並且數據相應地移動到其他 IP。與寫入操作類似，在數據緩衝區和主機 IP 處檢查數據的正確性。如果數據正確，則分離E2E奇偶校驗，並將數據發送到主機。

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借助 3D NAND 工藝技術，客戶尋求 SSD 的高性能和容量以及更好的耐用性和數據可靠性。在數據保護方面，有不同的方法可以達到目的，但端到端數據保護通常在 PCIe 控制器內實現。端到端數據保護的目的是生成奇偶校驗並將其附加到數據中，以便在讀寫操作的數據傳輸期間進行軟錯誤檢測。

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