壞塊來源

壞塊來源主要包括:

出廠壞塊(Factory Bad Block):

閃存從工廠出來，就或多或少的有一些壞塊。

增長壞塊(Grown Bad Block):

隨著閃存的使用，一些初期好塊也會變成壞塊。變壞的原因，主要是擦寫磨損。

壞塊鑒別

閃存廠商在閃存出廠時，會對出廠壞塊做特殊標(biāo)記。一般來說，剛出廠的閃存都被擦除，里面的數(shù)據(jù)是全0xFF。但是對壞塊來說，閃存廠商會打上不同的標(biāo)記。

鎧俠（KIOXIA）會在出廠壞塊的第一個閃存頁和最后一個閃存頁的數(shù)據(jù)區(qū)第一個字節(jié)和Spare區(qū)第一個字節(jié)寫上一個非0xFF的值。

用戶在使用閃存的時候，首先應(yīng)該按照閃存文檔，掃描所有的閃存塊，把壞塊剔除出來、建立一張壞塊表。

還有些閃存廠商，它會把壞塊信息存儲在閃存內(nèi)部某個地方(掉電不丟失)，用戶在建立壞塊表的時候，沒有必要掃描所有的閃存塊來識別壞塊，只需讀取閃存的那個特定區(qū)域。比如Micron，它的閃存內(nèi)部有個叫OTP(One Time Programming)的區(qū)域，出廠壞塊信息可以存在里面。

對增長壞塊而言，它的出現(xiàn)會通過讀寫擦等操作反映出來。比如讀到UECC（Uncorrectable Error Correction Code，數(shù)據(jù)沒有辦法通過ECC糾錯恢復(fù)）、擦除失敗、寫失敗，這都是一個壞塊出現(xiàn)的癥狀。用戶應(yīng)該把這些壞塊加入壞塊表，不再使用。

壞塊管理策略

一般有兩種策略管理壞塊，一是略過(Skip)策略，二是替換(Replace)策略。

1.略過策略

用戶根據(jù)建立的壞塊表，在寫閃存的時候，一旦遇到壞塊就跨過它，寫下一個Block。

SSD的存儲空間是閃存陣列，無論是Industrial M.2 SSD還是Industrial mini mSATA SSD一般都有幾個并行通道，每個通道上連接了若干個閃存，看下圖Agrade M.2 SSD，該SSD有四個通道，每個通道上掛了一個閃存Die。

SSD向四個Die 依次寫入。假設(shè) Die 1上有個 Block B是壞塊，若固件采取壞塊略過策略，則寫完 Block A時，接下來便會跨過Block B寫到Die2的Block C上面去。

2、替換機制

與略過策略不同，當(dāng)某個Die上發(fā)現(xiàn)壞塊時，它會被該Die上的某個好塊替換。用戶在寫數(shù)據(jù)的時候，不是跨過這個Die，而是寫到替換塊上面去。采用此策略，除正常用戶使用的閃存塊，還需額外保 留一部分好的閃存塊，用于替換用戶空間的壞塊。整個Die上閃存塊就劃分為兩個區(qū)域：用戶空間和預(yù)留空間。

還是以上面的情況為例:用戶寫入數(shù)據(jù)時，當(dāng)碰到壞塊B，它不會略過 Die1不寫，而是寫到Block B的替換者 Block B’上面去。

采用替換策略，SSD內(nèi)部需維護一張重映射表（Remap Table):壞塊到替換塊的映射，比如B→B’。當(dāng)SSD需要訪問Block B時，它需要查找重映射表，實際訪問的物理Block應(yīng)該是B’。

我們看看兩者策略的優(yōu)劣 。

略過策略的劣勢在于性能不穩(wěn)定。以4個Die為例，略過策略可能導(dǎo)致Die的并行度在1和4個Die之間，而替換策略并行度總是4個Die,毋庸置疑，前者性能表現(xiàn)不如后者。但替換策略有木桶效應(yīng)，如果某個Die質(zhì)量比較差，則整個SSD可用的閃存塊則受限于那個壞的Die。

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