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2022-01-01 00:00:00 详解SSD固态硬盘的异常掉电
掉电一般分两种。一种是正常掉电，另一种是异常掉电。不管是哪种原因导致的掉电，重新上电后，SSD都需要能从掉电中恢复过来，继续正常工作。
先说正常掉电。在掉电前，主机会通过命令通知SSD，比如SATA中的IdleImmediately，SSD收到该命令后，主要会做以下事情:
- 把buffer中缓存的用户数据写入闪存。
- 把映射表写入闪存。
- 把闪存的块信息写入闪存(比如当前写的是哪个闪存块，以及写到该闪存块的哪个位置，哪些闪存块已经写过，哪些闪存块又是无效的等)。
- 把SSD其他信息写入闪存。
主机等SSD处理完以上事情后，才会真正停止对SSD的供电。正常掉电不会导致数据的丢失，重新上电后，SSD只需把掉电前保存的相关信息(比如映射数据，闪存块信息等)重新加载，又能接着掉电前的状态继续工作。如果SSD世界只存在正常掉电，那么SSD的实现就会简单很多。
所谓的异常掉电，就是SSD在没有收到主机的掉电通知时就被断电，或者收到主机的掉电通知，但还没有来得及处理上面提到的那些事情，就被断电了。异常掉电可能会导致数据的丢失，比如缓存在SSD中的数据来不及写到闪存，掉电导致这部分数据丢失。还有根据闪存的特性，如果掉电发生在写MLC的Upperpage，会导致其对应的数据遭到破坏，也就是意味着之前写入闪存的数据也可能由于异常掉电导致丢失。异常掉电恢复的目的一方面是尽可能恢复用户数据，把损失减到最低;另一方面是让SSD经历异常掉电后还能正常工作。
为防止异常掉电导致的数据丢失，一个简单的设计就是在SSD上加电容，SSD一旦检测到掉电，就让电容开始放电，然后把RAM中的数据刷到闪存上面去，从而避免数据丢失，企业级的SSD一般都带有电容。带电容的SSD，还是需要设计异常掉电处理模块，因为电容不能100%保证SSD在掉电前把所有的信息刷入闪存。
还有一个比较前卫的想法，就是把RAM这种Volatile(掉电数据丢失)的东西、用Non-Volatile(掉电数据不丢失)的东西来替代，但要求这种Non-Volatile的东西性能上接近RAM。这样，整个SSD都是Non-Volatile的了。Intel和Micron合作开发的3DXPoint。可作为一个选择。3DXPoint兼有闪存掉电数据不丢失和内存快速访问的特点。
RAM中缓存的用户数据，主机自认为把它们写到SSD了(非FUA命令，数据写到缓存，SSD就返回状态给主机)，但SSD只是把它们缓存在RAM中，并没有写到闪存。异常掉电时，如果SSD上没有使用电容也没有使用其他黑科技、这部分数据便损失无疑。重上电时，主机是再也读不到这些数据了。
掉电还会导致RAM中映射表丢失。映射表数据很重要，对一个逻辑地址，如果SSD查找不到对应的物理地址，它就无法从闪存上读取数据返回给主机。如果映射表中的数据不是最新的，旧的物理地址对应着老的数据，SSD就会错误地把老数据返回给主机，这个问题就严重了。
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