【科普】MLC原理及SLC Cache简单介绍

nkc3g4

一、MLC闪存原理简单介绍

NAND闪存工作原理

SLC闪存的每个单元（Cell）存储1比特数据，MLC闪存的每个单元存储2比特数据，以此类推。

NAND闪存通过电压区分存储的数据

（图源：2）

帽子线表示当前编码的电压范围

可以看出，对于SLC闪存，每个单元的电压可以不必十分精细。

而对于MLC，TLC等，每个单元存储的比特数越多，需要的电压越精细，将单元调整到目标电压的时间越长。

MLC写入原理

以MLC闪存为例，为MLC 闪存编入数据（Program）需要两步

第一步，低位（LSB），需要把闪存调整到一个中间状态，由于不需要精确电压，速度较快。

第二部，高位（MSB），需要精确调整电压，速度较慢。

模拟SLC

由NAND原理可知，如果闪存的每个单元只储存1位数据，就可以当作SLC闪存使用。这里有多种不同的实现方式，比如：

1.        Fast Page Mode：完成MLC闪存写入的第一步，不做第二步，所有MLC闪存都支持。

2.        pSLC Mode：当作SLC闪存来输入电压，需要特定的闪存指令支持。

SLC，MLC，TLC性能对比

MLC，TLC在读取速度，写入速度，擦除速度上都要比SLC慢。

二、SLC Cache简单介绍

由NAND原理可知，MLC、TLC、QLC闪存可以在减少容量的情况下当作SLC闪存使用，

以TLC闪存为例，SLC Cache技术把可用空间分成两部分，SLC区域，TLC区域。

用作SLC的区域，存储相同内容，需要占用3倍于TLC的空间。

主控将会决定SLC区域的大小、当前数据存入的区域、区域之间的迁移，不同主控会有不同的策略。

目前的固态硬盘一般采用动态策略，根据已用空间，当前写入数据长度决定，只有刚写入的数据及可能频繁更新的数据存储在SLC区域（小尺寸的数据通常被认为是可能频繁更新的），其他数据将会迁移至TLC区域。

主控在SLC Cache上的策略及算法将会很明显的影响磁盘的性能，同时：

1.        硬盘可用空间越少，模拟成SLC的区域越少。

2.        已迁移至TLC区域的数据，读取时只有TLC的性能。

3.        很多测速软件生成的测试文件位于SLC区域，TLC区域性能没有体现。

参考资料：

1.        CTWP016: An Overview of Pseudo-SLC NAND https://www.cactus-tech.com/wp-c ... Pseudo-SLC-NAND.pdf

2.        NAND Flash memory, Samsung Electronics, co., Ltd

https://user.eng.umd.edu/~blj/CS-590.26/nand-presentation-2010.pdf

3.        Reinforcement Learning-Based SLC Cache Technique for Enhancing SSD Write Performance, Sangjin Yoo

https://www.usenix.org/conference/hotstorage20/presentation/yoo

cmd

能不能slc模拟mlc

nkc3g4

cmd 发表于 2020-9-12 17:12
能不能slc模拟mlc

不能 封装好的SLC闪存和主控是数字信号通信，闪存没有这个指令让你往一个单元写多位。

龍在天涯

现在slc越来越少了

xiaohu96

slc太贵了，所以越来越少了

shiqifabu

slc太贵了

jyssysz

SLC性能真的超级好，如果价格能降下来就好了。