如何保存NAND Flash数据完整之 “掉电丢数据”底层原因

 随着越来越多客户从 NOR Flash 迁移到CS品牌的 SD NAND 存储产品，有工程师会遇到“明明写入成功了，为什么设备突然断电后，数据消失了？”的问题。

　　这种情况听起来像“异常”，但其实，它是系统层面必然存在的特性。这里我们来解释一下底层原因，从而更容易找到解决方法。

　　01｜NAND Flash 不是实时写入设备

　　相比 NOR，NAND Flash 采用完全不同的底层结构：

　　NAND 的 写入粒度是 Page（页）

　　NAND 的 擦除粒度是 Block（块）

　　也就是说：即使只写入 1 个字节，最终也要以整页数据方式写入。

　　写入过程不是一步完成，而是：

　　数据进入控制器 → 缓存 → 整理成 Page → 写入 NAND → 更新映射表

　　这意味着，在数据落盘之前，会存在一段“过渡期”。

　　如果断电发生在这个阶段，数据就有可能未完成写入——自然也不会被保存。

　　02｜Flash 管理算法决定写入结果不是瞬间固定

　　为了延长寿命、减少写扩散、优化访问性能，SD NAND 内部有：

　　FTL（Flash Translation Layer）

　　Wear-Leveling（均衡写入）

　　Garbage Collection（垃圾回收）

　　ECC/BCH/LDPC 校验机制

　　这些机制会带来一个事实：写操作并不是同步落盘，而是异步过程。

　　更重要的是：

　　有时 NAND 已经写完数据，但映射表还未更新

　　有些 Page 数据正在被复制或合并

　　有时系统正在进行垃圾回收（GC）

　　这些阶段若意外断电，就可能出现：

　　写入数据丢失

　　数据结构损坏

　　文件变成“看得见却打不开”

　　这不是故障，而是 NAND 的工作方式。

　　03｜文件系统不会立即写盘，而是“延迟写入”

　　很多用户以为:只要 APP、系统或驱动 write() 成功，数据就已经写到存储器里。

　　事实上，大多数文件系统，包括：

　　FAT32 / exFAT

　　LittleFS

　　Linux EXT4 / F2FS

　　RTOS 上的嵌入式 FS

　　都采用写入缓存策略（Write-Back Cache），即：数据会先存在系统内存或设备缓存中，而不是立即写入存储芯片。

　　这是为了：

　　加快速度

　　减少 NAND 写入次数

　　增加寿命

　　但是，这也带来结果：写入成功 ≠ 数据已安全保存。

　　04｜为什么用 NOR 时没问题？

　　很简单：

　　换句话说：使用 NAND，就意味着系统行为会从“实时写入”，变成“阶段性写入”。这不是优劣差异，而是技术路线的不同。

　　05｜理解存储介质，才能正确使用它

　　掉电数据丢失并不是 SD NAND 的“问题”，而是使用 NAND 介质时必须考虑的设计因素。影响因素包括：

　　写入策略

　　供电稳定性

　　文件系统设计

　　控制器算法

　　写入数据量大小和写入频率

　　是否存在频繁随机小写入场景

　　了解了底层原理，在面对出现问题的场景时，我们和客户也更容易找到解决方案。也欢迎有这种困惑的客户联系我们，我们会结合您的具体应用场景，写入模型给出对应的解决方法。

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审核编辑 黄宇