ПРОДЛЕНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ПО СРАВНЕНИЮ СО СТАНДАРТНЫМ СРОКОМ СЛУЖБЫ NAND-ПАМЯТИ
Запоминающие устройства компании «Fortasa» имеют значительно больший срок службы по сравнению с компонентами NAND-памяти

В отличие от жестких дисков, которые имеют неограниченные возможности изменения и перезаписи сохраненных данных, флэш-память имеет конечный и ограниченный ресурс работы. Из-за присущих им технологических ограничений характеристики носителей флэш-памяти значительно ухудшаются с увеличением количества осуществленных циклов записи/стирания. Различные технологии осуществления процессов во флэш-памяти и различия в конструкции обеспечивают значительно отличающиеся друг от друга технические характеристики, делая конкретные компоненты неподходящими для конечного применения.

Флэш-контроллеры компании «Fortasa» с такими усовершенствованными технологиями управления NAND флэш-памятью, как коррекция ошибок, алгоритм выравнивания износа, фильтрация записи, управление неисправными блоками и т.д., значительно повышают срок полезного использования флэш-памяти по сравнению со сроком службы, указанным производителем NAND флэш-памяти.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА ФЛЭШ-ПАМЯТИ ПРОДЛЕВАЕТ СРОК СЛУЖБЫ ФЛЭШ-ПАМЯТИ
Выравнивание износа

Все устройства с NAND флэш-памятью имеет архитектуру, разбитую на множество блоков стирания, которые должны быть очищены перед записью в них данных. В зависимости от технологии процесса и архитектуры эти блоки ограничены количеством циклов стирания/записи, которые могут быть осуществлены, прежде чем вероятность ошибки возрастет до недопустимого (и неисправимого) уровня. Для снижения вероятности преждевременного выхода запоминающего устройства из строя очень важно обеспечить равномерный износ всех блоков на флэш-карте. Если запись в одной конкретной области устройства NAND-памяти происходит более часто, в то время как другие области не используются, снижается срок службы всего устройства даже при незначительном использовании большей части адресного пространства.

Еще больше усугубляет ситуацию то, драйверы запоминающих устройств для устаревших операционных систем поддерживают традиционные жесткие диски, которые не имеют ограничения ресурса работы, которому подвержены твердотельные накопители. Эти драйверы обновляют данные множество раз в одних и тех же ячейках памяти, вызывая быстрый износ блоков флэш-памяти, состоящих из этих ячеек. После выхода блока из строя выходит из строя все запоминающее устройство, поскольку дальнейшая запись в поврежденные ячейки не будет обеспечивать надежное считывание записанных данных.

Для преодоления этого ограничения во флэш-контроллере применяется усовершенствованный алгоритм управления флэш-памятью, обеспечивающий равномерное использование всего объема памяти флэш-диска. Алгоритм флэш-контроллера отслеживает количество обращений к каждому блоку памяти, обеспечивая равномерный износ всех блоков и максимизируя срок службы флэш-памяти. Если износ некоторых блоков памяти превышает износ остальных блоков, флэш-контроллер автоматически перемещает данные из наименее часто используемых блоков в наиболее часто используемые, освобождая первые для интенсивной записи/стирания данных. Кроме того, флэш-контроллеры компании «Fortasa» оставляет свободные резервные блоки для замены блоков, вышедших из строя из-за интенсивного использования. Указанные современные функции контроллера обеспечивают продление срока службы запоминающих устройств компании «Fortasa».

Коррекция/обнаружение ошибок

Алгоритм коррекции ошибок во флэш-контроллере напрямую влияет на ожидаемый срок службы запоминающего устройства. Когда ресурс работы, указанный производителем флэш-памяти, для определенного блока флэш-памяти подходит к концу, вероятность ошибок в таком блоке значительно повышается. Мощный и надежный механизм коррекции ошибок может определить и исправить эти ошибки со значительным превышением требований к флэш-памяти, повысив ресурс работы каждого блока, а соответственно и всего запоминающего устройства.

Управление неисправными блоками

NAND флэш-память всегда содержит неисправные блоки. Кроме того, во время эксплуатации при обращении к данным в твердотельном накопителе появляются новые неисправные блоки. Сложный контроллер флэш-памяти исключает неисправные блоки из карты распределения памяти по мере их появления, чтобы предотвратить катастрофический выход диска из строя. При первом использовании флэш-контроллер распределяет блоки в удобные и свободные пулы. Во время работы при выходе из строя одного из используемых блоков контроллер заменяет его новым свободным блоком, осуществляя прозрачное для пользования управление диском. Запоминающие устройства компании «Fortasa» имеют инструмент самомониторинга на основе технологии SMART, который может предоставлять данные об использовании флэш-памяти, количестве свободных и неисправных блоков и исправимых ошибок и т.д., для оповещения системы о состоянии диска. Указанные современные функции способствуют дальнейшему повышению общего срока службы твердотельного накопителя.

Флэш-память с одноуровневыми ячейками (SLC) по сравнению с флэш-памятью с многоуровневыми ячейками (MLC)

Производители флэш-памяти определяют практическое предельное количество циклов записи/стирания, которое может быть осуществлено в определенном блоке стирания, перед тем как признаки износа станут очевидными и вероятность ошибок возрастет до неприемлемого уровня. Современное поколение NAND флэш-устройств с одноуровневыми ячейками памяти имеет гарантированный ресурс работы в размере 100 000 циклов записи/стирания на один блок стирания с 1-битовым кодом коррекции ошибок. Более дешевые NAND флэш-устройства с многоуровневыми ячейками памяти имеют ресурс работы в размере 10 000 циклов. Будущее поколение NAND флэш-памяти будет иметь еще более низкий ресурс работы, сокращающий срок службы запоминающих устройств. В зависимости от критических требований к конечному использованию компания «Fortasa» предлагает запоминающие устройства, обеспечивающие баланс между требованиями к надежности и быстродействию и экономичностью.