闪存最显着特色便是安稳功用，低时延和高随机IOPS。关于闪存，在评价功用时，咱们一般首要重视90% IO落入规则的时延规模(功用是一个线性规模，而不是某一个点)。数据保护等寻求一切软件特性都根据Inline完结，如Inline重删、紧缩、Thin-Provisioning(尤其是重删，一方面SSD价格仍是偏高，重删紧缩能够节省投入本钱;另一方面也削减了IO下盘次数进步SSD寿数)。但关于闪存，咱们所重视的特性和技能指标远远不止这些。
闪存架构
闪存的Scale out才干：横向扩展才干是应对并发拜访和进步功用容量的最根本特性，所以闪存是有必要具有的功用。现在XtremIO支撑16控，solidfire现已支撑但100个操控器节点。
操控器对称A/A 才干：闪存的首要运用场景如OLTP等，传统的A/P、ALUA阵列在主操控器毛病切换时都需求时刻切换，并导致IO归零;并且在闪存阵列下，一般系统CPU是瓶颈，所以只要无归属、功用均衡的A/A对称架构才干更好应对。现在传统存储(如EMC VMAX/VNX，HP 3PAR， HDS USP/VSP)都现已支撑，可是闪存阵列还没看见宣扬;许多闪存产品，如 PureStorage仍是 A/P方法。
元数据办理
闪存的规划首要是考虑怎么发挥出SSD的随机拜访功用，不像HDD那样，需求经过预取、IO聚合技能来进步下盘的次序性，削减对机械盘的操作来进步功用。所以闪存在规划上要考虑怎么优化元数据(系统元数据、重删紧缩指纹、FTL映射等)办理，IO调度战略，废物收回和磨损均衡等规划。
两层元数据办理架构是完结元数据办理的趋势，其根本思想是元数据映射根据LBA->块ID->Block方位的Map方法，卷的数据LBA映射到块ID，而不是磁盘上的物理Block地址;数据改动后只需改动对应块ID映射联系，块ID就能够映射到新的物理空间，这样比较单层方法就简化重删紧缩完结和功率。
SolidFire选用两层元数据办理架构完结元数办理，元数据办理选用Key-Value方法;元数据映射根据LBA->块ID->方位的Map方法，卷的数据LBA对应块ID，而不是磁盘上的物理地址;所以数据改动后核算指纹只需改动对应块ID映射联系，天然就支撑重删。在废物收回时，是选用块标记法完结对未运用块的铲除。
GFTL功用
GFTL称作Global FTL，闪存阵列能够合作SSD操控器(需求SSD敞开内部接口给阵列)，经过阵列完结一些如ROW写满条带下盘，大局负载均衡，整块对齐擦除、废物收回等高档优化功用。别的，GFLT也可记载重删紧缩数据库，指纹元数据办理，完结RAID功用，进行IO聚合，经过元数据记载完结RAID满条带下盘，然后规避读、修正、写扩大操作，处理Write-Hole问题等。
SSD本身的FTL只能完结数据LAB/重删后数据块、到实在颗粒块(block)的暗射，只能完结简略的废物收回和ROW数据写，内部把不同Block安排在一起组成RAID。许多外购SSD磁盘的闪存厂商都还不支撑GFTL技能，可是该技能是进步闪存功率和竞争力的有力兵器。
重删特性
重删是闪存最根本特性之一，分为Inline和Postline，但对闪存Inline才干表现实在价值。重删一般分为HASH指纹算法(以SHA-1为例阐明，存在磕碰问题)和按字节比照法两种，逐字节比照可靠性高，但会严重影响闪存功用，所以很少运用，只在数据一致性要求十分严厉的场景下运用。
SHA-1算法会有Hash抵触的概率，Hash输出长度一般为160字节的数字，对不同数据块(巨细可设置)其输出是随机的，在0-2^(160-1)间散布，不同数据发生相同Hash值的概率2^(-160)，只要数据量(固定数据块巨细)超越这些数字能表明的值时，才会发生Hash抵触，但到现在方位，一切发生的数据量总和都不至于发生Hash抵触。
所以Hash方法在产品中最为常见。场见的强Hash算法有SHA-1， SHA-256等;常见的弱Hash算法有Murmur3， CRC， MD5等;强Hash发生抵触的概率低。
可是在某些场景，如在8K事务数据块巨细的数据库场景下，Key值根本上是仅有的，假如重删粒度也是8K则底子起不到重删的作用，能够让客户挑选封闭该功用(XtremIO的Inline重删功用是无法封闭的)，只敞开紧缩。
IO根本流程
数据从主机下发到闪存阵列操控器，关于非A/A架构的闪存来说，首要盘判别IO对应LUN的归属，假如LUN归属在在本地操控器，IO就写到到对应Cache并镜像，不然转发给LUN归属操控器处理。Cache到水位时再切分块LBA为相应巨细后，交给增值模块(如重删紧缩模块)处理，核算出指纹后，将指纹和数据(重复数据只保存指纹)交给归属操控器来完结下盘，相关模块下盘时分配分条，凑满条带后次序写入磁盘，记载实在地址和指纹联系，保存指纹到指纹数据库。
Block磨损均衡
Block磨损均衡是为了让数据均匀散布在SSD的一切Block中，然后能到达冷热门均匀散布进步SSD寿数的意图。闪存有必要供给磨损均衡来完结，磨损均衡分为动态磨损均衡和静态磨损均衡;动态磨损均衡是由主机更新数据触发的，经过主机读写确保数据的擦写均匀散布到一切的Block上，因为每种运用都有冷热数据，所以静态磨损均衡并不能确保冷热度均匀散布。
静态磨损均衡是由SSD内部机制完结，将冷Block上的数据进行搬运(不同于废物收回)，擦写冷Block上面的数据来承受常常改动的热门数据，使冷Block有时机成为热Block，然后使SSD中一切Block的冷热度到达平衡。
SSD掉电保护
为了避免SSD磁盘中缓存数据因为掉电丢掉，SSD还需求供给掉电保护功用。一般SSD会规划电压检测模块来实时检测电压值，当电压低于设置阈值时，SSD电压检测模块会告诉SSD操控器进入掉电数据刷写流程，此刻会有超级电容作为备电源供电，把磁盘缓存数据刷到Flash颗粒中，避免数据丢掉。
另一方面，闪存阵列也应该供给一种机制，当阵列自动下电或晋级保护时，下发指令给SSD，让SSD进入掉电缓存数据改写流程，确保数据一致性。
闪存(Flash)是相关于HDD而言的一种非易失性存储器，Flash分为NOR Flash和NANDFlash，NOR Flash能够当作内存运用直接履行程序，比较DDR 、 SDRAM 或许 RDRAM具有掉电数据不丢掉等特色，所以在嵌入式设备(ARM/MIPS等系统架构)中，一般选用NOR Flash存储BootLoader和OS程序。但今日咱们的重点是NAND Flash。
Flash颗粒解析
学习过模仿电路的同学都知道，在模电原理里三极管分两种，一种是双极性三极管，首要根据载流子用来做电流扩大，另一种叫做CMOS场效应三极管，经过电场操控的金属氧化物半导体。NAND Flash便是根据场效应P/N沟道和漏极、栅极技能经过浮栅Mosfet对栅极充电完结数非易失据贮存的。一个晶体单元称作一个Cell，向Cell中充电便是编程或写入数据，经过电平的凹凸来判别数据是0仍是1。在SLC颗粒类型的Flash中，冲入电荷读取到阈值电平为高电平，一般表明数据0。
