保护SSD中数据的两种方法

　　坚固的特性，例如抗冲击和振动以及宽工作温度范围，现在在嵌入式 SSD 中很常见。但是，如果没有强大的电源保护，数据可靠性可能会在意外断电的情况下受到严重影响。

　　作为一项颠覆性技术，SSD 已在各种应用中取代速度较慢的传统硬盘，从消费类笔记本电脑到企业数据中心再到工业嵌入式系统。除了提供更快的 I/O 性能外，没有移动部件意味着 SSD 消耗的功率更少，并且天生更能抵抗冲击和振动，使其适用于经常部署工业和嵌入式系统的恶劣环境。

　　与企业数据中心中的 SSD 具有冗余备用发电机和计划的数据备份不同，部署在工业和嵌入式系统中的 SSD 通常在存储关键数据的同时在电源不可靠的恶劣环境中运行。

　　SSD 的坚固特性使其成为适用于嵌入式和工业用途的可靠数据存储解决方案，但同样，前提是电源损耗问题得到解决。虽然从闪存读取很简单，但写入闪存更复杂，并且大多数 SSD 使用易失性 DRAM 缓存来优化写入操作。这些 DRAM 缓冲区通过缓存 I/O 操作和在驱动器周围传播写入来提高 SSD 性能和使用寿命。然而，由于 DRAM 是一种易失性存储介质，如果发生意外断电，存储在这些缓冲区中的关键数据可能会无法挽回地丢失，除非有电源保护策略。

　　磁性介质可以就地覆盖，但写入闪存需要先擦除先前存储的数据。因此，每次写入不再是单个操作，而是擦除，然后是编程 （PE） 操作。此外，虽然读取操作一次可以读取一个小数据单元，但 PE 周期在块级别进行操作。擦除一个大块只是为了写入一个单元是低效的，因此写入操作通常在写入之前缓存，以一次闪存一个块。

　　实施写入缓冲区允许 SSD 每秒实现大量操作。同时，通过使用易失性 DRAM，它们在脏电源条件下的数据可靠性方面提出了严峻挑战。当意外断电时，所有缓冲区内容都需要刷新到非易失性存储器，否则可能会发生数据丢失或损坏。

　　电源保护策略

　　在不可靠的电源条件下保护 SSD 免受数据丢失的风险可以采用硬件/固件组合方法的形式。使用电压检测电路，可以立即检测到低电压情况，从而触发数据保护方案。I/O 操作暂停并切断输入电源，同时存储在板载电容器中的剩余电量放电，以允许将易失性 DRAM 缓存的内容刷新到非易失性闪存中。Innodisk 的 iCell 就是这样一种技术。

　　解决功率损耗问题的另一种方法是消除问题的根源。无 DRAM 固态硬盘从等式中去除了易失性 DRAM 数据缓冲区，使断电保护更简单，因为关键数据永远不会存储在易失性 DRAM 中。出于写入优化的目的，使用了较小的 SRAM 缓冲区。通过使用小容量的快速（尽管更昂贵）SRAM，这种设计可以在意外断电的情况下快速刷新到闪存。

　　最好的工业 SSD 可以采用结合固件和硬件电源保护的方法，或者采用更简单的无 DRAM 设计来实现闪存数据完整性的电源保护。两种选择都有其自身的优势，决定取决于成本和性能，无 DRAM 固态硬盘提供价格优势，而使用 DRAM 的电源保护固态硬盘提供性能和电源保护的平衡。

　　审核编辑：郭婷