华为解决SSD致命弱点：寿命提升一个量级延长30-50%(华为 ssd)

新书6月29日报道，如今SSD容量越来越大，企业级SSD容量已达30TB、60TB，甚至120TB。但是SSD的寿命一直都是。“致命伤”，磁盘容量越大，故障发生后，丢失的数据就越多。

近日， 华为数据存储发布文章，揭开华为全闪分布式存储，使SSD市场更加强大“长寿”的秘诀。

首先，为什么SSD会有寿命问题？

SSD闪存实际上是由半导体元件组成的，NAND Flash颗粒组成。通过不断擦拭和写入盘上的颗粒，完成数据的增加、删除、修改和检查。

在这个过程中，粒子捕获电子的能力会逐渐减弱。当它在一定程度上减弱，即超过粒子的最大擦写次数时，可能会出现“电子逃逸”现象，即硬盘写穿、数据错误、寿命耗尽。

盘上所有颗粒可以支持的总擦写次数 和 用户在使用过程中写入的数据量。只要后者小于前者，那么就能保证使用寿命无忧！

因此，下面的公式一目了然：

因此，要延长SSD寿命，就要减少“写放大”。

为了减少分母，有必要减少罪魁祸首——“写放大”。写放大意味着，例如，当写入16KB的业务数据时，它变成了64KB的物理数据量，被放大，消耗了数倍的擦写次数，加速了颗粒的老化。“写放大”来源于以下三点：

后台垃圾回收

SSD无法覆盖和写入。要修改数据，必须擦除颗粒并重新写入。Block是擦除的最小单元。修改少量数据时， SSD将原Block上的所有有效数据读取，写入新的Block位置，然后擦除原Block。

这个过程，就像整理房间一样，先把旧房间的东西都搬出来，然后放在新房间里重新安排。换句话说，少量的数据更新会导致更大面积的颗粒擦拭。

小I/O补齐

SSD可读写的最小单元是Page(通常是512个byte)。在用户层面写入数据时，当用户写入的I/O大小小小于一个Page容量时，为了管理它，需要找到另一个数据，与原始数据拼凑成一个整个Page大小，然后写入颗粒中。“这还不够，别的来凑”，这些无效数据用于收集，会导致写作放大。

元数据变化

在SSD上，元数据是描述数据的索引，通常存储在一些波纹区域。当用户频繁修改数据时，相应的每个元数据也必须被修改和重定向，导致多次阅读、写作、擦拭和移动全身。

华为OceanStorostoro Pacific分布式存储采用创新机制——小I/O聚合，在写盘前将小I/O聚合在保电内存中，只有达到一定粒度后才会写入SSD，消除了小I/O补齐造成的写作放大。

这对元数据的变化也非常友好。聚合后的小I/O更容易集中修改，大大降低了元数据被频繁擦写的概率。

同时，华为还采用了行业原创的多流技术，即智能识别数据的冷热程度，优化数据布局，减少不必要的重复擦写和数据移动。

除分母外，还应增加分子。华为采用额外的编码纠错技术，在达到颗粒标称擦写次数后，不断验证或纠正数据，完全避免数据错误和业务错误，伪装增加颗粒的总擦写次数。

华为开发了一套更强大的组合拳——LDPC（Low Density Parity Check）SmartFSPP算法和SmartFSPP 3.0算法一方面监控Flash介质，寻找更准确的读取电位，另一方面保证高性能的校准和纠错性能，提供更准确的盘内冗余纠错精度。

华为将SSD数据的误码率从10-17降低到10-18，整体降低一个数量级，延长30~50%的SSD寿命。

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责任编辑：朝晖

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