深入浅出SSD：固态存储核心技术、原理与实战第2版
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作者SSDFans 胡波 石亮 岑彪
出版社机械工业
ISBN9787111731986
出版时间2023-08
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定价129元
货号31816536
上书时间2024-07-04
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目录
目 录<br />赞誉<br />序1<br />序2<br />前言<br />产品与市场篇<br />第1章 SSD综述 2<br />1.1 引子 2<br />1.2 SSD与HDD 4<br />1.3 固态存储及SSD技术发展史 7<br />1.4 SSD基本工作原理 15<br />1.5 SSD产品核心指标 17<br />1.5.1 基本信息剖析 18<br />1.5.2 性能剖析 21<br />1.5.3 寿命剖析 24<br />1.5.4 数据可靠性剖析 26<br />1.5.5 功耗和其他剖析 29<br />1.5.6 SSD系统兼容性 32<br />1.6 接口形态 33<br />1.6.1 2.5in 35<br />1.6.2 M.2 35<br />1.6.3 BGA SSD 37<br />1.6.4 U.2 38<br />1.6.5 EDSFF 38<br />第2章 SSD及闪存市场 43<br />2.1 SSD市场 43<br />2.1.1 消费级SSD取代HDD 43<br />2.1.2 SSD和HDD应用场合 45<br />2.1.3 SSD市场情况 45<br />2.1.4 国产SSD厂商和产品 46<br />2.2 闪存市场 57<br />2.2.1 最新原厂动态 57<br />2.2.2 闪存发展趋势 72<br />第3章 专用SSD存储 76<br />3.1 可计算存储 76<br />3.1.1 可计算存储的诞生背景 76<br />3.1.2 可计算存储的应用探索 78<br />3.1.3 可计算存储的成功案例 84<br />3.1.4 可计算存储的前景展望 86<br />3.2 航天存储 87<br />3.2.1 背景 87<br />3.2.2 航天存储系统技术现状与<br />发展趋势 88<br />核心技术篇<br />第4章 SSD主控 94<br />4.1 解读控制器架构 94<br />4.2 SSD主控厂商 99<br />4.2.1 SSD主控国际大厂 100<br />4.2.2 SSD主控国内厂商 103<br />第5章 NAND闪存 122<br />5.1 闪存基本原理 122<br />5.1.1 存储单元及相关操作 122<br />5.1.2 闪存类型 125<br />5.1.3 闪存组织结构 128<br />5.1.4 擦、写、读操作 130<br />5.1.5 阈值电压分布图 133<br />5.2 闪存可靠性问题 136<br />5.2.1 磨损 136<br />5.2.2 读干扰 137<br />5.2.3 写干扰和抑制编程干扰 138<br />5.2.4 数据保持 140<br />5.2.5 存储单元之间的干扰 141<br />5.3 数据可靠性问题的解决方案 142<br />5.4 3个与性能相关的闪存特性 144<br />5.4.1 多Plane操作 144<br />5.4.2 缓存读写操作 146<br />5.4.3 异步Plane操作 147<br />5.5 3D闪存 148<br />5.5.1 使用3D技术提高闪存密度 148<br />5.5.2 3D闪存存储单元 150<br />5.5.3 3D闪存组织结构 152<br />5.5.4 3D闪存外围电路架构 154<br />第6章 FTL详解 156<br />6.1 FTL综述 156<br />6.2 映射管理 158<br />6.2.1 映射的种类 158<br />6.2.2 映射的基本原理 160<br />6.2.3 HMB 163<br />6.2.4 映射表写入 164<br />6.3 垃圾回收 165<br />6.3.1 垃圾回收原理 165<br />6.3.2 写放大 174<br />6.3.3 垃圾回收实现 176<br />6.3.4 垃圾回收时机 187<br />6.4 解除映射关系 187<br />6.5 磨损均衡 189<br />6.6 掉电恢复 191<br />6.7 坏块管理 193<br />6.7.1 坏块鉴别 194<br />6.7.2 坏块管理策略 195<br />6.8 SLC缓存 196<br />6.8.1 SLC缓存写入策略和分类 196<br />6.8.2 读写过程 197<br />6.8.3 数据迁移 198<br />6.9 读干扰和数据保持 199<br />第7章 ECC原理 202<br />7.1 信号和噪声 202<br />7.2 通信系统模型 203<br />7.3 纠错编码的基本思想 204<br />7.3.1 编码距离 205<br />7.3.2 线性纠错码的基石—奇偶<br />校验 205<br />7.3.3 校验矩阵H和生成矩阵G 206<br />7.4 LDPC原理简介 207<br />7.4.1 LDPC是什么 207<br />7.4.2 Tanner图 208<br />7.5 LDPC解码 209<br />7.5.1 Bit-f?lipping算法 209<br />7.5.2 和积信息传播算法 211<br />7.6 LDPC编码 216<br />7.7 LDPC纠错码编解码器在SSD<br />中的应用 217<br />协 议 篇<br />第8章 PCIe介绍 222<br />8.1 从PCIe的速度说起 222<br />8.2 PCIe拓扑结构 225<br />8.3 PCIe分层结构 228<br />8.4 PCIe TLP类型 231<br />8.5 PCIe TLP结构 234<br />8.6 PCIe配置和地址空间 239<br />8.7 TLP的路由 244<br />8.8 数据链路层 251<br />8.9 物理层 256<br />8.10 PCIe重置 259<br />8.11 PCIe最大有效载荷和最大读<br />请求 264<br />8.12 PCIe SSD热插拔 265<br />8.13 SSD PCIe链路性能损耗分析 266<br />8.14 PCIe省电模式ASPM 269<br />8.15 PCIe其他省电模式 272<br />8.16 PCIe 4.0和5.0介绍 273<br />8.17 SR-IOV 274<br />第9章 NVMe介绍 277<br />9.1 AHCI到NVMe 277<br />9.2 NVMe综述 279<br />9.3 吉祥三宝：SQ、CQ和DB 283<br />9.4 寻址双雄：PRP和SGL 289<br />9.5 Trace分析 295<br />9.6 端到端数据保护 299<br />9.7 Namespace 303<br />9.8 NVMe动态电源管理 308<br />9.9 NVMe over Fabrics 312<br />9.9.1 概述 314<br />9.9.2 NVMe over RDMA概述 318<br />9.9.3 NVMe over TCP概述 322<br />9.9.4 案例解读 325<br />9.9.5 全闪存阵列 334<br />9.10 ZNS简介 347<br />9.10.1 从Open-Channel说起 347<br />9.10.2 ZNS的核心概念 350<br />9.10.3 ZNS中的核心命令 354<br />9.10.4 ZNS的优势 356<br />9.10.5 ZNS SSD应用场景和软件<br />生态 356<br />9.11 CMB和HMB简介 358<br />9.11.1 CMB简介 358<br />9.11.2 HMB简介 358<br />9.12 Key Value命令集简介 359<br />9.12.1 Key Value存储架构 359<br />9.12.2 NVMe Key Value命令集 361<br />第10章 UFS介绍 363<br />10.1 UFS简介 363<br />10.2 UFS协议栈 368<br />10.2.1 应用层 369<br />10.2.2 传输层 371<br />10.2.3 互联层 371<br />10.3 UPIU 373<br />10.3.1 UPIU事务 374<br />10.3.2 UPIU格式 377<br />10.4 逻辑单元 379<br />10.5 RPMB 381<br />10.6 UFS低功耗简介 386<br />10.7 WriteBooster 388<br />10.8 HPB 390<br />测 试 篇<br />第11章 SSD测试 394<br />11.1 初始SSD测试 394<br />11.1.1 协议验证测试 394<br />11.1.2 系统应用测试 395<br />11.1.3 SSD的主要测试内容 395<br />11.2 SSD常规性能测试 398<br />11.2.1 消费级SSD性能测试 399<br />11.2.2 企业级SSD性能测试 400<br />11.2.3 SNIA测试 406<br />11.3 FTL功能模块测试 412<br />11.3.1 写放大测试 412<br />11.3.2 垃圾回收测试 413<br />11.3.3 磨损均衡测试 415<br />11.4 掉电恢复测试 416<br />11.4.1 SSD掉电恢复测试 416<br />11.4.2 整机掉电测试 417<br />11.5 数据完整性测试 418<br />11.6 回归测试 419<br />11.7 DevSlp测试 420<br />11.8 PCISIG测试 422<br />11.9 耐久度测试 424<br />11.10 验证与确认 429<br />11.11 测试设备与仪器 430<br />11.11.1 仿真器 430<br />11.11.2 PCIe协议分析仪 431<br />11.11.3 Jammer 438<br />11.11.4 测试平台eBird介绍 439<br />11.11.5 Gen 4&5 NVMe SSD研发<br />测试工具 442<br />11.11.6 NVMe SSD热插拔、掉电、<br />电压拉偏、功耗测试、<br />边带信号测试 443<br />11.11.7 NAND闪存测试工具 447<br />11.11.8 SSD存储开放实验室<br />介绍 447<br />扩 展 篇<br />第12章 闪存文件系统 452<br />12.1 EXT4文件系统 452<br />12.1.1 EXT4的发展历史 452<br />12.1.2 EXT4的物理结构 455<br />12.1.3 EXT4的内存结构 457<br />12.1.4 EXT4的容量扩展：范围<br />映射 462<br />12.1.5 EXT4的分配策略 464<br />12.1.6 EXT4的可靠性 465<br />12.1.7 EXT4的局限性 465<br />12.2 F2FS文件系统 466<br />12.2.1 F2FS磁盘布局 466<br />12.2.2 F2FS中的重要算法 470<br />12.2.3 F2FS特点总结 473<br />12.2.4 F2FS最新进展 474<br /><br />
内容摘要
本书从基础认知、核心技术、协议、测试和闪存系统五个方面对SSD固态存储进行全面且深入解读。相较于第1版，本书新增了近40%的新内容，并对之前20%左右的过时内容进行了更新或删减。基础概念部分，新增了近3年固态存储市场和闪存市场的变化，并重点介绍了一些特殊的SSD存储的知识，包括可计算存储、工业存储、混合存储以及相关产品架构。核心技术部分，除原有的主控、存储介质、他、FTL、ECC的原理和实现外，还专门增加了SSD主控、3DNAND、QLC闪存、新型存储器与SCM、混合式FTL等重点和热点技术。协议部分在原有基础上对PCIe、NVMe进行了近30%的新内容扩展，同时新增了对UFS协议的介绍和解读。测试部分基本都是新内容，主要介绍了与SSD相关的测试基本概念、原理、落地方法和工具。扩展部分是全新的章节，主要对闪存文件系统进行深入解读，这是当前各大SSD厂商及相关从业者关心的内容。
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