是否需要有斷電保護的SSD - 3C

簡單提一些好了

為什麼需要斷電保護?

正常關機時系統會送出ATA STANDBY IMMEDIATE指令，讓SSD知道要關機了
讓SSD能夠準備將快取內的資料儲存起來(就是in-flight data)

而不正常斷電則是沒有接收到ATA STANDBY IMMEDIATE指令就直接斷電

那在快取內的資料哩? 就遺失啦，也有可能會毀損
甚至舊有資料會毀損或是遺失映射表(就有可能變磚了)

而斷電保護(Power Loss Protection)簡單來說可以分三種

1.保護現有(舊)資料

可稱為"data-at-rest"

基本上就是保證lower page不出錯
不讓upper page編程時斷電，這時電壓不穩也影響到lower page
(最快的lower page先編程然後才是upper page)

因為lower page可能含有先前寫入過的資料(現有舊資料)

這和MLC的編程原理有關(用兩個bit來儲存資料 lower page/upper page)
TLC的就那就是三個bit(lower page/middle page/upper page)

2.揮發性記憶體內的資料也要保護(如主控內的SRAM或是當快取用的DRAM)

這邊要保護的話就是沖(flush)進去非揮發性記憶體內(如SSD的NAND Flash)
這邊的資料可稱為"in-flight data"


3.FTL層的映射表也有保護
這個其實算是包含在快取內的部分

因為開機時SSD會把映射表加載到快取內(提升性能)

還有一個不用電容但也可以避免變磚的方法就是:
斷電時放棄所有正在寫入的數據和in-flight data
這樣的"寫入保護"可以避免寫入時電壓不穩造成lower page出錯

再次通電時就調用最後一筆映射表(或類似還原點或超塊的東東來修復映射表)
(定釋放快取內的映射表 or 兩張交替更新 or 類似還原點的數據)
然後掃描並尋找最後一筆數據

如果最後一筆數據是有效的=>OK
如果最後一筆數據是無效的=>利用"安全區"(spare區/safe location)的數據來嘗試復原
(但不保證能復原)

這樣就算沒有電容也能避免變磚(類似的有Toshiba PFM)
不過開機可能會花多一點點時間要讓SSD內部去運作或拼接映射表

當然，也許還有其它的斷電保護沒有提到
還請其他大大幫忙補充惹

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不過筆者在這裡提出第三點是因為OCZ Vector 180的PFM+沒有完全保護到in-flight data
而是定時釋放快取DRAM，將映射表備份出來(存在非揮發性的NAND Flash內)

且PCB上的電容可以保證lower page不出錯
這樣基本上能夠避免絕大多數的變磚情形

Intel 730/750則是Power Loss Imminent(因為是企業級架構下放)
可以保證所有快取內的資料能夠被沖進非揮發性記憶體內(in-flight data就會受到保護)

data-at-rest應該也會有保護到(pdf裡面沒寫的很明顯)

至於Intel 730的功能有沒有被醃掉
(電容和電路甚至SMART內的電容測試訊息也還有在)
這篇的話aleki_intel是指出完全能運作
https://communities.intel.com/thread/75984?start=0&tstart=0

然後ARK內是沒寫出來就是了

端對端數據保護(end to end data protection)不確定有沒有保留
不過顆粒的配置蠻有趣的

240GB型號的顆粒配置為
20nm 29F32B08MCMF2 (單顆32GB)八顆
20nm 29F16B08LCMF2 (單顆16GB)一顆
也許XOR die的配置還在?

XOR die這點得翻Intel SSD DC S3700 Datacenter RAS Features
中文詳解可看"桌面與企業級的真實Intel DC S3700/S3500詳解"這篇

如果有保留的話那就真的是貴的很有道理(企業級產品對數據的安全性很重視der)

話說前一陣子新出的DC S3710/3510則是改用一大排的陶瓷電容
(有興趣的話可以google拆殼照，整個PCB上滿滿都是陶瓷電容的焊點)
來取代DC S3700/3500的兩顆電解電容
這樣會對單幾顆電容失效更有容錯力

DC S3500的M.2版本也是改成這樣(這樣可以節省空間，畢竟M.2上的PCB空間很珍貴)

Micron Crucial M500/M550/MX100/MX200
PCB上面一小排陶瓷電容則是只有達到保護現有(舊)資料的功能
所以並不是完整斷電保護

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有時遇到突然斷電或是突發的重開機時開機會特別久

有可能就是SSD內部在重建或拼接FTL層映射表
所以這時千萬不要急著用電腦然後關機或重開機，一打斷這個步驟有可能就真的磚囉

而這就是美光M4的"斷電大法"原理
(只插SATA電源進BIOS等30min up再關機接SATA數據線開機)
因為就是在進行映射表的重建或拼接

叫使用者拔下SATA數據線是要用戶不要急著去看SSD有沒有抓到
而是像手機泡水放米缸內一樣
這樣其實最大的功效就是可以避免你急著用手機又再進行一次通電，然後就磚惹

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有錯還請其它大大指正

下面這幾篇的斷電保護都解說的很棒
有沒有興趣都可以看看

浴室帶你了解PCEVA定制版SSD
http://bbs.pceva.com.cn/thread-124723-1-2.html

建興S920系列之硬件號為3K011的SSD深度評測和分析(這篇實際測試真實狀況)
http://bbs.pceva.com.cn/thread-123622-1-1.html

OCZ Trion 100系列240GB和480GB容量TLC閃存SSD評測
http://bbs.pceva.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=121051

對OCZ Vector 180卡頓問題的個人分析
http://bbs.pceva.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=125662

東芝Q Pro 256GB深入評測和分析
http://bbs.pceva.com.cn/thread-118231-1-1.html

桌面與企業級的真實Intel DC S3700/S3500詳解(這篇分析Intel PLI分析的很詳細)
http://bbs.pceva.com.cn/thread-119451-1-1.html

SanDisk寫的Unexpected Power Loss Protection白皮書(英文)
這篇有把上面寫的斷電保護方式都詳細寫出來
http://www.sandisk.com/Assets/docs/Unexpected_Power_Loss_Protection_Final.pdf

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就樓主的情況來說筆者覺得更偏向硬體問題
治標不治本，先從問題的源頭解決才是正確做法(且還有UPS惹)

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