SSD入門必看|這些專業(yè)術(shù)語你知道多少？

SSD領(lǐng)域涉及到較多的專業(yè)術(shù)語，為了更深入地了解SSD技術(shù)，本文對常用SSD術(shù)語進(jìn)行簡要的說明和介紹。

Namespace

命名空間，是 NVMe 協(xié)議中一個基本的邏輯空間的概念。簡單地說，命名空間將 NVMe SSD 的用戶空間進(jìn)行邏輯劃分，每個命名空間擁有自身的 NAND 顆粒，可以獨(dú)立地進(jìn)行格式化和加密等操作。

OP

Over-provisioning，一般稱為預(yù)留空間，它是指 SSD 保留一部分閃存空間留作他用，這部分空間用戶不可操作，容量大小一般是由主控決定的，一般不建議用戶自行修改。OP 空間在垃圾回收（Garbage Collection, GC）、耗損平衡（Wear Leveling, WL）、減少寫入放大（Write Amplification, WA）等多個方面都有作用，具體如何應(yīng)用要取決于 SSD 主控算法。OP 的使用情況對于磁盤的健康狀態(tài)是有影響的。

DWPD

Diskful Writes Per Day，每日整盤寫入次數(shù)，是指在預(yù)期壽命內(nèi)可每日完整寫入 SSD 固態(tài)硬盤所有容量的次數(shù)。這個參數(shù)一般會作為參考 NMVe SSD 壽命和性能的重要評測數(shù)據(jù)。由于 SSD 的實現(xiàn)是基于電氣原理的，每個 NAND 顆粒的擦寫（P/E）次數(shù)是有限制的，一般廠家都會標(biāo)定一個壽命期限。OP 所實現(xiàn)的 WL 對于維護(hù)磁盤的使用壽命具有很重要的意義。

MTBF

Mean Time Between Failures，平均無故障工作時間，或相鄰兩次故障之間的平均工作時間，是衡量一個產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，單位為“小時”。MTBF主要通過實證法采用加速應(yīng)力方式來證明產(chǎn)品長期可靠度，主要通過高溫加速測試計算評估，從測試深度、廣度、持久度三個方向進(jìn)行測驗。

PI

Protection Information，保護(hù)信息。完整的端到端數(shù)據(jù)保護(hù)支持由Host端生成PI，提供從Host直至SSD內(nèi)部的完整端到端數(shù)據(jù)路徑保護(hù)。在數(shù)據(jù)生成時，通過對數(shù)據(jù)添加PI，并將其作為元數(shù)據(jù)始終伴隨用戶數(shù)據(jù)一同傳輸和校驗，借此降低靜默錯誤的發(fā)生；同時，借助ECC（如BCH、LDPC）、Die間RAID5等手段，對檢測到的錯誤數(shù)據(jù)加以修正，提升整個端到端數(shù)據(jù)傳輸過程中的可靠性。PI也可以通過SSD Controller生成，提供SSD盤內(nèi)的數(shù)據(jù)保護(hù)，通常，后者稱為“數(shù)據(jù)路徑保護(hù)”技術(shù)。

PI與用戶數(shù)據(jù)通常是連續(xù)存放。這要求SSD在提供標(biāo)準(zhǔn)的用戶數(shù)據(jù)存儲空間（如512字節(jié)或4096字節(jié)）之外，額外提供PI作為元數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域。

VSS

Viable Sector Size，可變Sector Size，也叫活性扇區(qū)大小。它允許SSD在保存用戶數(shù)據(jù)的同時，保存該數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，也就是對PI的存儲。它是全閃存陣列實現(xiàn)NVMe端到端數(shù)據(jù)保護(hù)，降低靜默錯誤發(fā)生的必要前提。在保證一致性能前提下，進(jìn)一步保證存儲系統(tǒng)和分布式文件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)可靠性的高要求。

DIF/DIX

PI 的具體實現(xiàn)包括 DIF 和 DIX 兩種方式，這兩種數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制的主要區(qū)別是 PI 信息的位置不同。具體選擇哪種格式，要根據(jù)應(yīng)用場景的需求。

Data Integrity Field (DIF)，即元數(shù)據(jù)與用戶數(shù)據(jù)（LBA Data）連續(xù)存放。

Data Integrity Extension (DIX)，元數(shù)據(jù)與用戶數(shù)據(jù)單獨(dú)存放。

SR-IOV

Single-Root I/O Virtualization，單根 I/O虛擬化。是一種基于硬件的虛擬化解決方案，通過利用PF和VF的屬性，將一個設(shè)備虛擬出多個PCIe設(shè)備，利于虛擬機(jī)操作，從而大大減輕宿主機(jī)的CPU負(fù)荷，提高性能和可伸縮性，幫助系統(tǒng)解決虛擬機(jī)SSD盤的QoS問題，可支持更多數(shù)量的虛擬機(jī)業(yè)務(wù)。VM可直接與VF通信，不需要Hypervisor接入IO處理，節(jié)約 vCPU資源，實現(xiàn)性能隔離。

SR-IOV可實現(xiàn)多個虛擬機(jī)共享物理資源，且bypass Hypervisor（或者VMM）軟件層，使得虛擬機(jī)可使用到NVMe SSD的高性能。

PRP

Physical Region Page，物理（內(nèi)存）區(qū)域頁，主機(jī)側(cè)用于通知SSD數(shù)據(jù)所在的內(nèi)存位置的一種方式。NVMe把Host的內(nèi)存分為頁的集合，頁的大小在CC寄存器中配置，可以是4K、8K…128MB，PRP Entry是一個64位的內(nèi)存物理地址指針，描述的是一段連續(xù)的物理內(nèi)存的起始地址，PRP list中每個PRP Entry都描述一個物理頁。每個NVME 命令有兩個域，PRP1和PRP2，Host通過這兩個域告訴SSD數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的位置或數(shù)據(jù)需要寫入的地址。

SGL

Scatter Gather List，散列聚集列表，是另一種索引內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。用以描述一段數(shù)據(jù)空間，該空間可以是數(shù)據(jù)源所在空間，也可以是數(shù)據(jù)目標(biāo)空間，SGL由若干個SGL segment組成，每個segment又由若干個SGL descriptor組成。與PRP描述物理頁不同，SGL可以描述任意大小的內(nèi)存空間，更為靈活。

Multi-stream write

多流寫，該技術(shù)可以使SSD根據(jù)主機(jī)端提供的Stream ID，將具有相同或相似生命周期的數(shù)據(jù)寫入到相同的擦除單元中去，大大提高GC時的效率，減少寫放大，使得SSD的性能和壽命都有較大的提升。

ZNS

Zoned Name Spaces，分區(qū)命名空間。ZNS將一個Namespace的邏輯地址空間切分成單個zone（一種固定大小的子區(qū)間），每個zone都有一段LBA（Logical Block Address, 邏輯地址空間）區(qū)間，這段區(qū)間只能順序?qū)?，而且如果要覆蓋寫，則必須進(jìn)行一次擦除操作。這樣，namespace就可以把NAND內(nèi)部結(jié)構(gòu)的邊界透露給外界。NVMe SSD也就能夠?qū)⒌刂酚成浔淼葍?nèi)部管理工作交由host去處理，從而減少寫放大、選擇合適的GC時機(jī)。ZNS驅(qū)動器減少了用于過度配置的額外閃存，因為它們不希望頻繁寫入，因此成本更低。

Union Memory

通過了解這些術(shù)語，我們可以更好地理解SSD技術(shù)的原理和性能特點(diǎn)，并在選擇、使用和優(yōu)化SSD時做出更明智的決策。

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