深入浅出SSD：固态存储核心技术、原理与实战（第2版）

目　　录

赞誉

序1

序2

前言

产品与市场篇

第1章　SSD综述　2

1.1　引子　2

1.2　SSD与HDD　4

1.3　固态存储及SSD技术发展史　7

1.4　SSD基本工作原理　15

1.5　SSD产品核心指标　17

1.5.1　基本信息剖析　18

1.5.2　性能剖析　21

1.5.3　寿命剖析　24

1.5.4　数据可靠性剖析　26

1.5.5　功耗和其他剖析　29

1.5.6　SSD系统兼容性　32

1.6　接口形态　33

1.6.1　2.5in　35

1.6.2　M.2　35

1.6.3　BGA SSD　37

1.6.4　U.2　38

1.6.5　EDSFF　38

第2章　SSD及闪存市场　43

2.1　SSD市场　43

2.1.1　消费级SSD取代HDD　43

2.1.2　SSD和HDD应用场合　45

2.1.3　SSD市场情况　45

2.1.4　国产SSD厂商和产品　46

2.2　闪存市场　57

2.2.1　最新原厂动态　57

2.2.2　闪存发展趋势　72

第3章　专用SSD存储　76

3.1　可计算存储　76

3.1.1　可计算存储的诞生背景　76

3.1.2　可计算存储的应用探索　78

3.1.3　可计算存储的成功案例　84

3.1.4　可计算存储的前景展望　86

3.2　航天存储　87

3.2.1　背景　87

3.2.2　航天存储系统技术现状与

发展趋势　88

核心技术篇

第4章　SSD主控　94

4.1　解读控制器架构　94

4.2　SSD主控厂商　99

4.2.1　SSD主控国际大厂　100

4.2.2　SSD主控国内厂商　103

第5章　NAND闪存　122

5.1　闪存基本原理　122

5.1.1　存储单元及相关操作　122

5.1.2　闪存类型　125

5.1.3　闪存组织结构　128

5.1.4　擦、写、读操作　130

5.1.5　阈值电压分布图　133

5.2　闪存可靠性问题　136

5.2.1　磨损　136

5.2.2　读干扰　137

5.2.3　写干扰和抑制编程干扰　138

5.2.4　数据保持　140

5.2.5　存储单元之间的干扰　141

5.3　数据可靠性问题的解决方案　142

5.4　3个与性能相关的闪存特性　144

5.4.1　多Plane操作　144

5.4.2　缓存读写操作　146

5.4.3　异步Plane操作　147

5.5　3D闪存　148

5.5.1　使用3D技术提高闪存密度　148

5.5.2　3D闪存存储单元　150

5.5.3　3D闪存组织结构　152

5.5.4　3D闪存外围电路架构　154

第6章　FTL详解　156

6.1　FTL综述　156

6.2　映射管理　158

6.2.1　映射的种类　158

6.2.2　映射的基本原理　160

6.2.3　HMB　163

6.2.4　映射表写入　164

6.3　垃圾回收　165

6.3.1　垃圾回收原理　165

6.3.2　写放大　174

6.3.3　垃圾回收实现　176

6.3.4　垃圾回收时机　187

6.4　解除映射关系　187

6.5　磨损均衡　189

6.6　掉电恢复　191

6.7　坏块管理　193

6.7.1　坏块鉴别　194

6.7.2　坏块管理策略　195

6.8　SLC缓存　196

6.8.1　SLC缓存写入策略和分类　196

6.8.2　读写过程　197

6.8.3　数据迁移　198

6.9　读干扰和数据保持　199

第7章　ECC原理　202

7.1　信号和噪声　202

7.2　通信系统模型　203

7.3　纠错编码的基本思想　204

7.3.1　编码距离　205

7.3.2　线性纠错码的基石—奇偶

校验　205

7.3.3　校验矩阵H和生成矩阵G　206

7.4　LDPC原理简介　207

7.4.1　LDPC是什么　207

7.4.2　Tanner图　208

7.5　LDPC解码　209

7.5.1　Bit-f?lipping算法　209

7.5.2　和积信息传播算法　211

7.6　LDPC编码　216

7.7　LDPC纠错码编解码器在SSD

中的应用　217

协　议　篇

第8章　PCIe介绍　222

8.1　从PCIe的速度说起　222

8.2　PCIe拓扑结构　225

8.3　PCIe分层结构　228

8.4　PCIe TLP类型　231

8.5　PCIe TLP结构　234

8.6　PCIe配置和地址空间　239

8.7　TLP的路由　244

8.8　数据链路层　251

8.9　物理层　256

8.10　PCIe重置　259

8.11　PCIe最大有效载荷和最大读

请求　264

8.12　PCIe SSD热插拔　265

8.13　SSD PCIe链路性能损耗分析　266

8.14　PCIe省电模式ASPM　269

8.15　PCIe其他省电模式　272

8.16　PCIe 4.0和5.0介绍　273

8.17　SR-IOV　274

第9章　NVMe介绍　277

9.1　AHCI到NVMe　277

9.2　NVMe综述　279

9.3　吉祥三宝：SQ、CQ和DB　283

9.4　寻址双雄：PRP和SGL　289

9.5　Trace分析　295

9.6　端到端数据保护　299

9.7　Namespace　303

9.8　NVMe动态电源管理　308

9.9　NVMe over Fabrics　312

9.9.1　概述　314

9.9.2　NVMe over RDMA概述　318

9.9.3　NVMe over TCP概述　322

9.9.4　案例解读　325

9.9.5　全闪存阵列　334

9.10　ZNS简介　347