BBM（Bad Block Management）壞塊管理

不管WL算法如何高明，在使用中都會(huì)碰到一個(gè)頭痛的問題，那就是壞塊，所以一個(gè)SSD必須要有壞塊管理機(jī)制。何謂壞塊？一個(gè)閃存塊里包含有不穩(wěn)定的地址，不能保證讀/寫/擦?xí)r數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

      

        壞塊分出廠壞塊和使用過程中出現(xiàn)的壞塊，SSD有壞塊表來管理壞塊。出廠壞塊在上面會(huì)有標(biāo)記，所以很容易就能被識(shí)別，而使用中出現(xiàn)的壞塊就要靠主控的能力了。一般來說，越到閃存生命的后期(P/E數(shù)開始接近理論最大值），壞塊就會(huì)開始大量出現(xiàn)。
        一般來說閃存出廠都包含壞塊，不過廠商有個(gè)最小有效塊值（NvB-minimum number of valid blocks），以Intel的34nm MLC L63B來說，1個(gè)die（裸晶，詳細(xì)解釋見備注）上4,096個(gè)塊里至少要有3,936個(gè)塊是好的。從這上面可以知道，雖然出廠的閃存可能有壞塊，但是廠商保證在正常的生命周期里，好塊數(shù)量不會(huì)低于3936個(gè)塊。而且每個(gè)die的第一個(gè)塊地址（00h）在出廠時(shí)是必須保證完好的。（ECC后，這個(gè)塊必須有效，ECC相關(guān)知識(shí)后面會(huì)有介紹）。閃存出廠前都會(huì)被執(zhí)行擦除操作，廠商會(huì)在出貨前會(huì)把壞塊標(biāo)記出來（廠商會(huì)在壞塊的第一個(gè)頁的SA區(qū)打上標(biāo)記，SA區(qū)知識(shí)將在后面ECC部分介紹）這樣壞塊管理軟件就能靠監(jiān)測SA區(qū)標(biāo)記來制作壞塊表。由于在使用中會(huì)產(chǎn)生壞塊，所以SSD的主控在每次寫入/擦除/復(fù)制等操作后都要檢查塊的狀態(tài)。對顆粒的ECC要求也要達(dá)到廠商的標(biāo)準(zhǔn)以上（主控強(qiáng)不強(qiáng)，看ECC能力也是一個(gè)參考）。壞塊管理算法是必須的，壞塊并不會(huì)影響好塊的性能。
        壞塊的標(biāo)記和管理： 剛出廠的顆粒內(nèi)部已經(jīng)被完全擦除過（全盤區(qū)塊數(shù)據(jù)為FFh），壞塊在出廠時(shí)也被標(biāo)記上了。以MLC來說，顆粒內(nèi)任何塊里最后頁的SA區(qū)首個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)非FFh的話，那就是壞塊。
        主控必須在每次擦除前讀取一下壞塊信息，因?yàn)閴膲K信息是可以被擦除的并且不能在擦除后恢復(fù)，所以建議不要去擦除原始的壞塊信息。在讀取閃存內(nèi)所有的SA區(qū)域后，壞塊表就被建立。純靠自己的壞塊識(shí)別方法而不使用原廠提供的SA區(qū)域壞塊信息創(chuàng)建的壞塊表是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龇ǎ驗(yàn)樵谠瓘S測試中，壞塊可能是在某些特定環(huán)境下才會(huì)出現(xiàn)，所以有可能在自行的檢測中被遺漏掉。
        當(dāng)壞塊表創(chuàng)建后，主控會(huì)把壞塊表保存在某個(gè)好的塊里，每次重啟后，主控會(huì)從那個(gè)塊里把表調(diào)用進(jìn)緩存（RAM）里。壞塊表中定義的地址是不能被訪問的，所以當(dāng)系統(tǒng)想去訪問這個(gè)塊的地址時(shí)，F(xiàn)TL會(huì)重新把它映射到好的塊地址上去。
        塊的替換： 在閃存的生命周期中，壞塊會(huì)逐漸增多。閃存設(shè)備上有個(gè)狀態(tài)寄存器，它的作用就是檢測操作是否正確完成。當(dāng)進(jìn)行寫入或擦除操作，狀態(tài)寄存器檢測到錯(cuò)誤時(shí)，即可判定當(dāng)前的塊為壞塊。
        鑒于閃存的寫入是以頁為單位操作的，操作時(shí)可能影響到整個(gè)塊里其它頁的數(shù)據(jù)，所以當(dāng)狀態(tài)寄存器發(fā)現(xiàn)寫入出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，壞塊管理程序就能夠用好的塊替換這個(gè)壞塊，重新在新的好塊里寫入這個(gè)數(shù)據(jù)，并把檢測到的壞塊里其余的有效頁數(shù)據(jù)全部復(fù)制到新的塊里去，標(biāo)記老的塊為壞塊，更新壞塊表里的地址，把原本壞塊的地址重新映射到新的好塊里。（壞塊管理流程見下圖）
      

       深圳雷龍發(fā)展有限公司從事NANDFLASH行業(yè)10+年.目前代理ATO Solution小容量SLC NAND,SPI NAND,MCP等。想了解更多請咨詢扣二八伍二扒二陸扒六八；電話一三陸玖一玖八二一零柒