人們研究NAND閃存已經(jīng)有二十多年的歷史了。盡管NAND性能相比傳統(tǒng)的HDD有著質的變化，讀寫時間已經(jīng)以毫秒甚至納秒計，但對性能的渴求是無止境的。進一步提升NAND性能往往需要綜合性的改進，比如制程工藝、NAND結構等等，不過日本科研人員找到了一種新思路——通過優(yōu)化NAND閃存的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，寫入速度可達目前的三倍，而功耗降低60%，而且不需要硬件改進。

傳統(tǒng)的SSD寫入數(shù)據(jù)（左）與新思路下的寫入數(shù)據(jù)的過程

在上周舉行的2014 IEEE國際閃存工作組會議上，日本中央大學電氣、電子及通訊工程部門的武內健教授領導的小組發(fā)表了一個新論文——通過垃圾回收過載抑制的、可用于高性能SSD的NAND閃存數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，里面介紹了一種通過優(yōu)化SSD寫入數(shù)據(jù)過程的方式提升SSD性能的思路。

理解這個問題首先需要了解一下NAND的基本原理。簡單來說，NAND是不能像HDD那樣直接在原有數(shù)據(jù)上覆蓋寫入的，需要清空已有數(shù)據(jù)區(qū)域才能寫入新數(shù)據(jù)，這個過程會耗費一定時間（大約100毫秒，雖然看起來非常非常短），也會產(chǎn)生垃圾，不僅占用SSD容量，還會降低性能，所以SSD需要TRIM或者GC垃圾回收之類的機制保證性能恢復正常。

新的寫入數(shù)據(jù)方式

傳統(tǒng)的SSD寫入數(shù)據(jù)是OS操作系統(tǒng)直接給FTL（閃存轉換層）分配LBA邏輯區(qū)塊尋址，武內健團隊的思路是在這個過程中增加一個LBA擾流器（LBA scrambler），一旦再有數(shù)據(jù)寫入操作，數(shù)據(jù)并不會寫入空白頁，而是寫入已經(jīng)可以被刪除的碎片頁面上，如此一來就可以減少需要進行GC處理的無效頁的數(shù)量了。

根據(jù)測算，這種方式的寫入速度可達目前水平的三倍。如果以500MB/s的主流水平來看，這個技術可將SSD的寫入速度提升到1.5GB/s，而功耗會降低60%，消耗的P/E次數(shù)也可降低55%(可理解為壽命延長55%)。

最重要的是，這種技術不需要硬件改進，只需要加強軟件管理，意味著只要通過固件升級就能享受到三倍性能提升。

當然，美好的技術看起來總是這么誘人，雖然這個技術不需要什么硬件改進，但是也沒什么應用時間表，何時大規(guī)模應用就不得而知了。