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推荐序一

NOTE

固态硬盘(Solid State Disk, SSD)是以闪存介质为主的一种极为重要的存储产品,它广泛应用于移动终端、笔记本电脑、台式机、服务器和数据中心等场合,需求量极大

2022-04-04 18:39:53

NOTE

由于取消了机械部件,旋转和寻道的延迟完全消除,固态硬盘在读写速度上远优于机械硬盘,特别是在大吞吐率的随机读写性能上有了几个数量级的提高,在性能要求高的应用场合已成为首选

2022-04-04 18:40:04

NOTE

固态硬盘一般采用NAND闪存芯片作为基本组件,对闪存芯片特性的透彻了解是理解固态硬盘工作原理的基础。NAND闪存用电荷存储信息,其重要特点是先擦后写,擦写寿命有限。随着密度提高,引起了单元电荷数的减少及绝缘层变薄,从而使得NAND闪存的原始误码率不断提高,可擦写次数也越来越差,最新的大容量芯片擦写寿命不到1千次。

2022-04-04 18:41:05

推荐序二

NOTE

存储市场基本就是SAN的市场,谈存储必暗指SAN

2022-04-04 18:44:48

NOTE

分布式系统的发展有三个技术条件:高速网络、大容量硬盘、固态介质

2022-04-04 18:45:01

NOTE

但是一直到近几年,网络的时延和带宽才足以支撑分布式系统架构。为了降低成本,业界兴起所谓软件定义,也就是利用廉价白牌机或者标准的机架服务器,加上分布式存储软件管理层,搭建出软件定义分布式存储系统,与传统的SAN存储系统瓜分市场。

2022-04-04 18:45:23

NOTE

闪存技术领域包含很多的复杂概念及复杂算法,比如SLC/MLC/TLC/QLC、3D NAND、快慢页、上下页、局部/全局磨损均衡、擦1写0、垃圾回收、Device/Host Based FTL、元数据保护机制、页面映射、NVMe、PCIE/SATA/SAS、SPDK/DPDK、RDMA、NVMe Over Fabric、LDPC/BCH等,这些概念相比传统存储系统更加接近底层和也更加精细,需要更高的学习成本

2022-04-04 18:46:32

前言

NOTE

云服务器的核心就是存储介质。无论是云端存储,还是本地存储,有数据的地方就有存储介质。

2022-04-04 18:46:50

NOTE

已经有了能自主研发SSD及SSD控制器的公司。国家层面也在大力研发半导体。长江存储的成立昭示了国家对固态存储这块的态度和决心。

2022-04-04 18:47:22

NOTE

SSD基础知识包括:SSD与HDD的比较、SSD的发展历史、产品形态、整体架构和基本工作原理。

2022-04-04 18:48:44

NOTE

❏ FTL闪存转换层:作为SSD固件的核心部分,FTL实现了例如映射管理、磨损均衡、垃圾回收、坏块管理等诸多功能,本书将一一介绍。❏ NAND Flash:NAND Flash作为SSD的存储介质,具有很多与传统磁介质不同的特性,本书将从器件原理、实战指南、闪存特性及数据完整性等方面展开。❏ NVMe存储协议:作为专门为SSD开发的软件存储协议,NVMe正在迅速占领SSD市场。本书将从其优势、基础架构、寻址方式、数据安全等方面展开。为了让读者对NVMe命令处理有更加直观的认识,本书结合实际的PCIe trace进行阐述。同时,本书也介绍了NVMe Over Fabric的相关知识,让读者能够对未来网络与存储的发展趋势有所了解。❏ PCIe协议:PCIe作为目前主流的SSD前端总线,与之前的SATA接口相比有着极大的性能优势。本书将从PCIe总线拓扑结构、分层结构、TLP类型与路由、配置和地址空间等方面进行介绍。❏ 电源管理:本书详述了SSD前端总线(包括SATA和PCIe)的各种节能模式、NVMe协议的电源管理方案及在SSD里常用的整体电源管理架构——Power Domain。❏ ECC:本书介绍了ECC的基本概念,重点介绍了LDPC的解码和编码原理,以及在NAND上的应用。

2022-04-04 18:49:15

第1章 SSD综述

1.1 引子

1.2 SSD vs HDD

NOTE

传统的HDD是“马达+磁头+磁盘”的机械结构,SSD则变成了“闪存介质+主控”的半导体存储芯片结构,两者有完全不同的数据存储介质和读写方式。

2022-04-04 18:49:43

1.3 固态存储及SSD技术发展史

1.4 SSD基本工作原理

1.5 SSD产品核心参数

1.6 接口形态

1.7 固态存储市场

第2章 SSD主控和全闪存阵列

2.1 SSD系统架构

2.2 SSD主控厂商

2.3 案例:硅格(SiliconGo)SG9081主控

2.4 案例:企业级和消费级主控需求的归一化设计

2.5 案例:DERA(得瑞领新)NVMe控制器TAI和NVMe SSD产品

2.6 全闪存阵列AFA

2.7 带计算功能的固态硬盘

第3章 SSD存储介质:闪存

3.1 闪存物理结构

3.2 闪存实战指南

3.3 闪存特性

3.4 闪存数据完整性

第4章 SSD核心技术:FTL

4.1 FTL综述

4.2 映射管理

4.3 垃圾回收

4.4 Trim

4.5 磨损平衡

4.6 掉电恢复

4.7 坏块管理

4.8 SLC cache

4.9 RD& DR

4.10 Host Based FTL

第5章 PCIe介绍

5.1 从PCIe的速度说起

5.2 PCIe拓扑结构

5.3 PCIe分层结构

5.4 PCIe TLP类型

5.5 PCIe TLP结构

5.6 PCIe配置和地址空间

5.7 TLP的路由

5.8 数据链路层

5.9 物理层

5.10 PCIe Reset

5.11 PCIe Max Payload Size和Max Read Request Size

5.12 PCIe SSD热插拔

5.13 SSD PCIe链路性能损耗分析

第6章 NVMe介绍

6.1 AHCI到NVMe

6.2 NVMe综述

6.3 吉祥三宝:SQ、CQ和DB

6.4 寻址双雄:PRP和SGL

6.5 Trace分析

6.6 端到端数据保护

6.7 Namespace

6.8 NVMe over Fabrics

第7章 SSD测试

7.1 主流SSD测试软件介绍

7.2 验证与确认

7.3 测试仪器

7.4 回归测试

7.5 DevSlp测试

7.6 PCIe InterOp

7.7 WA测试

7.8 耐久度测试

7.9 认证Certification

7.10 SSD Performance测试

第8章 SSD电源管理

8.1 SATA省电模式Partial和Slumber

8.2 SATA超级省电模式DevSlp

8.3 SATA终极省电模式RTD3

8.4 PCIe省电模式ASPM

8.5 PCIe其他省电模式

8.6 NVMe动态电源管理

8.7 Power Domain

第9章 ECC原理

9.1 信号和噪声

9.2 通信系统模型

9.3 纠错编码的基本思想

9.4 LDPC码原理简介

9.5 LDPC解码

9.6 LDPC编码

9.7 LDPC在SSD中的应用