通过群联的断电保护避免 SSD 数据丢失

作者黄内森 & 陈瑞克 | 2021年4月20日 | 全部, 技术

在现代数据存储领域，越来越多的用户选择 SSD，而不是传统 HDD。优点包括更高的性能、无移动部件和更低的故障率。但由于SSD的特性，也存在弱点。例如，如果发生意外断电，使用 SSD 时数据可能会丢失或损坏。然而，Phison SSD 可以应对意外断电并克服丢失用户宝贵数据的风险。

SSD 的工作原理

SSD内部由三个主要组件组成：NAND闪存、DRAM和SSD控制器。当SSD从主机接收数据时，数据首先由SSD控制器处理。然后，数据被发送到更易失的 DRAM，它充当数据缓冲缓存，优化传入数据并提高性能。最后将数据写入NAND。

DRAM 的限制

因为DRAM是一种易失性存储器，断电后无法存储数据，数据仅临时存储在DRAM缓冲区内。最糟糕的是，DRAM 暂时保存其他信息，包括固件管理表和系统表。在典型的断电场景中，控制器将在断电之前管理所有 DRAM 数据并将其正确保存到 NAND。然而，当发生意外断电时，如果没有断电保护机制，DRAM数据将会丢失或损坏。

解决方案

Phison SSD 在电路板设计上包含带有电容器组件的 pFail 保护电路，以防止意外断电事件导致数据丢失或损坏。这些电容器充当 SSD 的 UPS（不间断电源）。电容器在通电时充电。当发生意外断电时，电容器可以为控制器提供额外的断电时间，以将 DRAM 中的所有关键信息（缓存的用户数据和 P2L 表）复制到 NAND，以保证数据完整性并防止数据丢失。

群联断电保护如何工作？

如果发生意外断电，SSD固件会通过GPIO（通用输入/输出）引脚检测到断电事件，并暂停SSD的所有内部活动，包括垃圾收集和磨损均衡。接下来，缓存的用户数据和P2L表被快速刷新到临时分配的块中，以进行紧急数据备份。

SSD下次上电时，驱动器将从初始上电阶段的块中读出刷新的数据，并将数据重新排列到可以正确存储的动态块中。

群联如何测试其故障保护电路

为了验证断电保护功能，群联使用OakGate测试系统创建测试脚本并执行断电保护验证过程，以确保恢复的数据按预期工作。通过这种方式，群联可以确保他们的SSD在面对现实世界中意外断电的情况时能够按预期运行。

Phison pFail SSD 与非 pFail SSD 的比较

图 3 显示的示例基于使用 Phison PS3110-S10 SATA III 控制器和东芝 15nm MLC NAND 的 512GB 2.5 英寸 SSD。该图显示了 pFail 电路与没有 pFail 保护的电路相比可以提供多多的保持时间。
在这个例子中，Phison的pFail保护机制可以提供最长25ms的保持时间来刷新DRAM缓冲区中存储的缓存数据，以保持数据完整性并防止数据丢失。 *请注意，电压保持时间将根据驱动器配置的不同而有所不同。