快科技6月29日消息，如今的SSD容量越做越大，企業(yè)級(jí)SSD容量已達(dá)30TB、60TB的、甚至120TB。但SSD壽命一直是“致命傷”，越大容量的盤，出現(xiàn)故障后，丟失的數(shù)據(jù)就越多。

近日， 華為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)文，揭開華為全閃分布式存儲(chǔ)讓SSD大盤更“長壽”的秘訣。

首先，為什么SSD會(huì)有壽命問題？

SSD閃存實(shí)際是由半導(dǎo)體元件、NAND Flash顆粒組成。通過對盤上顆粒不斷的擦和寫，來完成對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查。

這個(gè)過程中，顆粒捕獲電子的能力會(huì)逐漸減弱，當(dāng)減弱到一定程度后、也就是超過顆粒最大擦寫次數(shù)，便可能出現(xiàn)“電子逃逸”現(xiàn)象，也就是硬盤寫穿、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、壽命耗盡。

盤上全部顆?？芍С值目偛翆懘螖?shù) 和 使用期間用戶寫入的數(shù)據(jù)量。只要后者小于前者，那么就能保證壽命無憂！

因此，下面這個(gè)公式就能一目了然：

所以，想延長SSD壽命，就要減少“寫放大”。

為了降低分母，就要減少罪魁禍?zhǔn)?mdash;—“寫放大”。寫放大的意思是，比如，在寫入16KB的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，呈現(xiàn)到盤上卻變成寫入64KB物理數(shù)據(jù)量，被放大了，消耗了數(shù)倍的擦寫次數(shù)，加速顆粒老化?！皩懛糯蟆钡脑搭^來自于以下三點(diǎn)：

后臺(tái)垃圾回收

SSD是無法覆蓋寫的，要想修改數(shù)據(jù)必須擦除顆粒、重新寫入，Block就是擦除的最小單元。當(dāng)少量數(shù)據(jù)修改時(shí)， SSD就會(huì)將原Block上的全部有效數(shù)據(jù)讀取后，寫入新的Block位置，再擦除原Block。

這個(gè)過程，就像整理房間一樣，要先把老房間的東西全部搬出來，再放到新房間里重新布置。換句話說，少量的數(shù)據(jù)更新，會(huì)引發(fā)更大面積顆粒的擦寫。

小I/O補(bǔ)齊

SSD可讀寫的最小單元是Page（一般是512個(gè)byte）。在用戶層面寫入數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)用戶寫入的I/O大小不足一個(gè)Page容量，為了能管理它，就需要額外尋找另一份數(shù)據(jù)，來和原數(shù)據(jù)拼湊成一整個(gè)Page的大小，再寫入到顆粒中?！斑@個(gè)不夠、別的來湊”，這用來湊齊的無效數(shù)據(jù)，就會(huì)造成寫放大。

元數(shù)據(jù)變化

在SSD上，元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的索引，一般緊密地存放在一些Block區(qū)域。當(dāng)用戶在頻繁修改數(shù)據(jù)時(shí)，對應(yīng)的每份元數(shù)據(jù)也必須跟著被修改、重定向，造成多次讀寫、擦寫，牽一發(fā)而動(dòng)全身。

華為OceanStor Pacific分布式存儲(chǔ)采用了一個(gè)創(chuàng)新的機(jī)制——小I/O聚合，將小I/O在寫盤前聚合在保電內(nèi)存中，只有達(dá)到一定粒度后才會(huì)寫入SSD，消除了小I/O補(bǔ)齊導(dǎo)致的寫放大。

這對元數(shù)據(jù)變化也非常友好。聚合后的小I/O更容易被集中修改，極大減少元數(shù)據(jù)被頻繁擦寫的概率。

同時(shí)，華為還采用了業(yè)界獨(dú)創(chuàng)的多流技術(shù)，即智能識(shí)別數(shù)據(jù)的冷熱程度并優(yōu)化數(shù)據(jù)布局，減少不必要的重復(fù)擦寫和數(shù)據(jù)搬移。

除了分母，也要增大分子。華為是采用額外的編碼糾錯(cuò)技術(shù)，在達(dá)到顆粒的標(biāo)稱擦寫次數(shù)后，對數(shù)據(jù)持續(xù)校驗(yàn)或修正，徹底避免數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、業(yè)務(wù)出錯(cuò)，變相地增大了顆粒的總擦寫次數(shù)。

華為開發(fā)了一套更加強(qiáng)大的組合拳——LDPC（Low Density Parity Check）算法與SmartFSP 3.0算法，一方面對Flash介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，尋找更精確的讀取電位，另一方面保證高性能的校驗(yàn)糾錯(cuò)性能，提供更加精準(zhǔn)的盤內(nèi)冗余糾錯(cuò)精度。

一個(gè)糾得正，一個(gè)查得準(zhǔn)，二者配合，華為就將SSD數(shù)據(jù)的誤碼率從10-17降低至10-18，整整降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，延長30~50%的SSD壽命。