本文為清華大學存儲課程的學習筆記，以及一些體會，圖片主要來自課程的PPT，附帶一些Note來做補充說明。
非遺失性存儲主要介于Storage以及Memory之間，延時在100-1000ns，非常接近Memory的60ns，而遠高于Storage的性能。
傳統(tǒng)的磁盤由于機械式的部件，使得性能非常慢 - 兩個馬達要轉
該圖表現出，從1990年開始磁盤的延遲在不斷降低，直到2005左右，就基本沒變化了。
帶寬也是，2000年之后變化就比較少了，很難提升了。
能耗開銷也非常大，包括了磁盤以及冷卻的開銷，限制了可擴展性。右圖表示，到2020年需要500萬塊磁盤才能滿足性能需求。
單位為MB/s，表示了兩種盤的對比。
現在我們常見的閃存主要是NAND，按照頁去讀寫，擦除按照block進行。而NOR可以原地改寫。
NOR有個地線，所以可以原地更新，但是缺點是空間有限，放的東西不夠多。
寫是把電子放進Floating Gate中；讀的話通過不同的電壓加載，看對應的狀態(tài)；擦除是把電子打出去；
與傳統(tǒng)CMOS的差異：
CMOS的簡化圖（晶體管）。達到某個閾值電壓就接通。
Flash的區(qū)別是多了一塊（兩個紅色的長方體），多了Floating gate。下面為氧化層，且加壓后電子可以通過氧化層，進入Floating gate，被保存進去。
具體來看：
現在有兩個閾值對應兩個狀態(tài)。
Row為word line，Column為bit line，橫著一行為頁（讀寫單元），整個方塊叫block（擦除單元），選中后放到Sense Amplifiers（行選中）。
左上角門限為2V，右上角為3V，所以加載2.5V可以將其選通。
假如我們要讀第二行，則其他行加上5V電壓，第二行2.5V即可。
如圖，2.5V無法通過前兩行，所以豎著無法通過，后面兩行可以通過，所以呈現0 0 1 1的情況。從而選中page2的數據。
該圖表示了MLC下，閃存存儲的容量變大，但是可靠性變差。
每一行的一個單元是有兩個bit（wordline），如何寫入呢？
下面為寫入順序：
這個順序的原因是：加電壓的時候會對周邊的數據有影響，使得相鄰數據偏移。連續(xù)寫兩次同一個位置會對周邊影響過大。
但是當寫了第一行、第二行，再寫第一行的第二個數據的時候，就可以把偏移的電壓調整過來。
下面闡述了Flash的其他特性：
壽命影響可靠性。Retention是放了時間久了之后電子跑掉了，耐久性是寫的越來越多，設備（Floating gate）越來越薄，這個變薄的時間就是耐久性。
為了使用上述特性，所以設計了FTL。
1 不寫在一個地方，新寫在一個地方，通過修改指針。舊的數據無效化，放過去
地址映射
垃圾回收
磨損均衡
SSD內部結構如上圖所示。
其內部是多通道進行，Channel Level使得SSD內部有很強的并行性，速度變快。其中每個Chip中都有Register，數據會提前準備到Register，然后通過總線傳輸。
1 垃圾回收
閃存每一個page分類三種狀態(tài)，上圖右側：有效的叫Live page，無效的叫Dead page。
垃圾回收的目的就是把無效的D擦掉，所以需要把有效的挪走，把一整塊擦掉。如下圖：
已經挪走后，直接擦除：
這里存在兩個開銷：
1 復制Live數據
2 擦除塊
垃圾回收的策略需要考慮：
1 什么時候啟動？
2 選擇哪些塊回收？
3 新的數據放哪？
考慮冷熱數據，分特性去放數據。
2 磨損均衡
動態(tài)磨損均衡：分配空間的時候盡可能把數據分配到擦除空間少的地方。
靜態(tài)磨損均衡：對現有數據進行轉移。
3 FTL - 地址映射
維持一個Page頁表，虛擬地址到物理地址的轉換
類似于查表的過程。數據為LPN，通過查表然后得出物理地址。
