美光 M500 固态硬盘有效解决电源意外断电情况

固态硬盘的电源供应总会面临频繁关闭的情况。在正常情况下，当计算机系统关闭（或者进入睡眠或休眠模式）时，主机会向存储设备发送信号，指示电源即将关闭，硬盘会向主机发回确认命令已收到的消息。在发送此确认消息之前，固态硬盘会完成所有未完成的写入，并保存已更新的数据寻址信息。而在意外断电的情况下，主机则无法提前发送关机通知，硬盘无法完成最终操作，因此可能导致数和寻址信息丢失。

MLC NAND 的工作原理

多级单元 (MLC) NAND 技术虽然将以实惠的价格普及高性能存储变成现实，但MLC NAND 也有其局限性。业界的大多数 MLC NAND（包括美光的产品）都是每个单元包含两位。NAND 存储单元排列在存储页中，通常，所有存储页会同时编程，并分为下页 (LowerPage) 和上页 (Upper Page)。

对 NAND 单元编程就是执行信号分布的过程。在此信号的移动过程中如果发生意外断电，可能导致上页程序未完成；甚至还会导致很久之前编程的相邻的下页数据损坏。

应对之策

在客户端计算（台式机、笔记本电脑和专业平板电脑）中，“静态数据”是指实际保存到存储介质的主机或用户数据。“传输中的数据”是指从主机发送到硬盘但尚未提交到介质的写入，或是正在进行但尚未完成的写入。传输中的数据还指暂时缓存到易失性存储中，确认要写回主机但尚未提交到 NAND 设备的数据。

图 1：美光M500 消费级固态硬盘上的陶瓷保持电容

对于客户端计算（台式机、笔记本电脑和专业平板电脑）所用的固态硬盘，发生意外断电时，有静态数据保护通常就足够了。美光 M500 固态硬盘（或更高版本）使用由美光专有固件控制的硬件来实现静态数据保护。具体来说，美光固态硬盘的设计人员增加了一个专用微控制器、一个保持稳压器和一组标准陶瓷电容器（如图1所示），用以检测和应对电源发生的意外事件。微控制器持续监控电源的完整性(VCC)，当 VCC 低于一定水平时，微控制器向固态硬盘主控制器发出信号，停止接收来自主机的新写入，停止所有新 NAND 操作（包括后台写入操作），并触发保持稳压器，以便从电容器向 NAND 组件放电。

与客户端计算相比，企业计算中的数据丢失保护要重要得多。任何进行中的写入都必须完成，任何缓存到易失性存储中的数据都必须提交到 NAND 设备并加以保护。因此，美光的企业级固态硬盘实施了更重要的电容性解决方案。

如图 2 所示，企业级固态硬盘未采用标准的表面贴装陶瓷电容器，而是使用更大的钽电容器，可以存储更多电量并放电更长时间。

图 2：企业级固态硬盘上的钽保持电容示例

美光的工程师竭尽全力保护美光固态硬盘上存储的数据， 若想了解更多美光科技如何在客户端和企业级固态硬盘 (SSD) 中运用数据保护机制，减少意外断电造成的损失，请点击阅读原文，获取完整版白皮书。