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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： 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
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发表于 2020-9-12 17:03:23
发表于 2020-9-12 17:12:05
