堅(jiān)固的特性，例如抗沖擊和振動(dòng)以及寬工作溫度范圍，現(xiàn)在在嵌入式 SSD 中很常見(jiàn)。但是，如果沒(méi)有強(qiáng)大的電源保護(hù)，數(shù)據(jù)可靠性可能會(huì)在意外斷電的情況下受到嚴(yán)重影響。

作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，SSD 已在各種應(yīng)用中取代速度較慢的傳統(tǒng)硬盤(pán)，從消費(fèi)類(lèi)筆記本電腦到企業(yè)數(shù)據(jù)中心再到工業(yè)嵌入式系統(tǒng)。除了提供更快的 I/O 性能外，沒(méi)有移動(dòng)部件意味著 SSD 消耗的功率更少，并且天生更能抵抗沖擊和振動(dòng)，使其適用于經(jīng)常部署工業(yè)和嵌入式系統(tǒng)的惡劣環(huán)境。

與企業(yè)數(shù)據(jù)中心中的 SSD 具有冗余備用發(fā)電機(jī)和計(jì)劃的數(shù)據(jù)備份不同，部署在工業(yè)和嵌入式系統(tǒng)中的 SSD 通常在存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的同時(shí)在電源不可靠的惡劣環(huán)境中運(yùn)行。

SSD 的堅(jiān)固特性使其成為適用于嵌入式和工業(yè)用途的可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案，但同樣，前提是電源損耗問(wèn)題得到解決。雖然從閃存讀取很簡(jiǎn)單，但寫(xiě)入閃存更復(fù)雜，并且大多數(shù) SSD 使用易失性 DRAM 緩存來(lái)優(yōu)化寫(xiě)入操作。這些 DRAM 緩沖區(qū)通過(guò)緩存 I/O 操作和在驅(qū)動(dòng)器周?chē)鷤鞑?xiě)入來(lái)提高 SSD 性能和使用壽命。然而，由于 DRAM 是一種易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，如果發(fā)生意外斷電，存儲(chǔ)在這些緩沖區(qū)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)可能會(huì)無(wú)法挽回地丟失，除非有電源保護(hù)策略。

磁性介質(zhì)可以就地覆蓋，但寫(xiě)入閃存需要先擦除先前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。因此，每次寫(xiě)入不再是單個(gè)操作，而是擦除，然后是編程 （PE） 操作。此外，雖然讀取操作一次可以讀取一個(gè)小數(shù)據(jù)單元，但 PE 周期在塊級(jí)別進(jìn)行操作。擦除一個(gè)大塊只是為了寫(xiě)入一個(gè)單元是低效的，因此寫(xiě)入操作通常在寫(xiě)入之前緩存，以一次閃存一個(gè)塊。

實(shí)施寫(xiě)入緩沖區(qū)允許 SSD 每秒實(shí)現(xiàn)大量操作。同時(shí)，通過(guò)使用易失性 DRAM，它們?cè)谂K電源條件下的數(shù)據(jù)可靠性方面提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)意外斷電時(shí)，所有緩沖區(qū)內(nèi)容都需要刷新到非易失性存儲(chǔ)器，否則可能會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或損壞。

電源保護(hù)策略

在不可靠的電源條件下保護(hù) SSD 免受數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)可以采用硬件/固件組合方法的形式。使用電壓檢測(cè)電路，可以立即檢測(cè)到低電壓情況，從而觸發(fā)數(shù)據(jù)保護(hù)方案。I/O 操作暫停并切斷輸入電源，同時(shí)存儲(chǔ)在板載電容器中的剩余電量放電，以允許將易失性 DRAM 緩存的內(nèi)容刷新到非易失性閃存中。Innodisk 的 iCell 就是這樣一種技術(shù)。

解決功率損耗問(wèn)題的另一種方法是消除問(wèn)題的根源。無(wú) DRAM 固態(tài)硬盤(pán)從等式中去除了易失性 DRAM 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，使斷電保護(hù)更簡(jiǎn)單，因?yàn)殛P(guān)鍵數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會(huì)存儲(chǔ)在易失性 DRAM 中。出于寫(xiě)入優(yōu)化的目的，使用了較小的 SRAM 緩沖區(qū)。通過(guò)使用小容量的快速（盡管更昂貴）SRAM，這種設(shè)計(jì)可以在意外斷電的情況下快速刷新到閃存。

最好的工業(yè) SSD 可以采用結(jié)合固件和硬件電源保護(hù)的方法，或者采用更簡(jiǎn)單的無(wú) DRAM 設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)閃存數(shù)據(jù)完整性的電源保護(hù)。兩種選擇都有其自身的優(yōu)勢(shì)，決定取決于成本和性能，無(wú) DRAM 固態(tài)硬盤(pán)提供價(jià)格優(yōu)勢(shì)，而使用 DRAM 的電源保護(hù)固態(tài)硬盤(pán)提供性能和電源保護(hù)的平衡。

審核編輯：郭婷