悬崖边的探讨——聊一聊闪存的垃圾回收

沙龙晃荡 | 3月31日京东、微博拭魅战专家与你合营商量容器技巧实践！

跟着技巧的进步以及成本的降低，闪存已经越来越广泛的被企业级数据中间作为存储介质应用。比拟传统的磁盘介质，闪存的优势显而易见：速度快，耗电低，省空间。特别在速度方面，闪存具备胜过性的优势。

比方说，客户本来采取某款高端磁盘阵列的时刻，处理某个功课，须要花费6个小时。后来采取了闪存阵列，同样处理该功课，只须要1个小时就可以完成。闪存带来的机能优势异常的明显。

以上，并不是本文评论辩论的重点。

由此，我们来懂得一下，闪存中的“写绝壁（Write-Cliff）”现象。

什么是垃圾收受接收？

闪存是电子类介质，它处理数据的写入和传统的磁类介质（磁盘或者磁带）不合。在应用磁盘时，如不雅我们有新数据写入某区块，而该区块还存有旧数据，那只须要简单的进行覆盖即可。而闪存不合，新数据写入的区块，必须是空白区块，如不雅该区块存有旧数据，那么必须先对旧数据进行“擦除”（Erase）。是的，当数据存储的越来越多，理论上最多当写入的数据总量达到闪存供给的所有容量之后，再次写入更新时，就必定会产生“擦除”。

第一，擦除的速度比读写要慢。

第二，擦除的处理单位要比读写大年夜。

今朝业界的闪存，根本上，读操作的处理单位不大年夜于4KB，写操作的处理单位不小于4KB，而擦除的处理单位则是不小于1MB。这意味着，如不雅要写入4KB的数据，到某个已存有4KB旧数据的区块，那我起首须要擦除其周边1MB的区块空间。

这相当于内乱了一套二手房三居室，规定请求说不克不及直栖身，必须先还原成毛坯房再从新装修，并且请求您必须先把全部小区250个住户的房子全部恢复成毛坯房，然后才能从新装修本身家。可是其余249个邻栖身的好好的，他们家里的器械怎么办，谜底只有一个，就是请他们全部把家搬走，搬到其他小区空着的房子里去。（好吧，强迫拆迁啦！！）当然，搬完之后有个好处，就是将来再有249个新住户进来，他们可以就在毛坯房的基本之上直接进行装修了（1MB一次性全部擦除）。

比拟于惯例的攫取和写入操作，擦除有2个特点。

以上过程，我们称之为闪存擦除效应带来的“垃圾收受接收”。为了更清楚的描述这个过程，借(Chao) 用(Xi) 某闪存厂商的图片，来更为清楚的解释一下。

简便起见，如下图所示，假设某闪存设备一共供给了16个可写的小块，一次擦除必须以4个小块为单位。

然后，我们更新了“MyFile.doc”文件。留意，在这里，作为用户，我们认为本身是在本来的地位上对文件数据进行了更新。然则闪存为了更快的完成处理，会物理大将新数据写入别的的“干净”区块，并将原有旧数据地点区块标记为“掉效”状况。如下图（灰色代表“掉效，未擦除”数据块，蓝色代表“已占用”数据块，白色代表“干净，可写入”数据块）。

（同时为懂得决应用法度榜样地址和现什物理存储地址的对应问题，闪存参加了“Flash Translation Layer”，用来实现上述两个地址的映射。）