
PLP - 断电保护

SSD是储存解决方案不可或缺的硬件之一,但在突然断电或电源不稳的情况下却可能会面临数据完整性风险。为了应对这些风险,建兴储存的PLP (断电保护) 技术,在系统遭遇到不正常断电或发生电源故障时,提供保护重要数据的机制,是提升SSD可靠度的关键技术。
SSD运作时,数据、指令、映像表会暂存在缓存,利用缓存快速反应时间的优势借以提升SSD性能;但缓存是易失性存储器,需要外部电源来运作。在系统正常关机的情况下,Host端会发送指令给SSD控制器通知电源即将中断,SSD有反应时间可以将缓存的数据存入NAND Flash。然而,当电源无预警中断时,缓存里的系统数据和映像表没有时间写入NAND Flash,因此SSD数据无法正确更新,这就会导致数据遗失、损毁、甚至造成设备故障。
建兴储存Hardware PLP(硬件断电保护) - TruePLP
(1)TruePLP是在系统不预期断电时,保护SSD内存储数据的重要机制
TruePLP的核心在于利用电容来提供额外的电力,确保在系统不预期断电时SSD仍具有可用电力。因此在突然断电发生后,SSD有充裕的运作时间将传输中数据 (In-flight Data) 写入NAND Flash。此外,TruePLP也会确保SSD断电之前,缓存中的关键Metadata (例如:映像表、事件日志、系统数据) 都可存入NAND Flash。总结来说,TruePLP的断电保护能避免用户数据遗失,保护系统数据完整性,从而维持系统正常运作。
(2)当系统突然掉电时,PLP可以维持电压以确保数据完整传输
建兴储存的TruePLP技术具有智能电源管理功能,结合一颗包含电压检测器的电源管理IC (PMIC),带来更高效与稳定的电力供应。智能电源管理通过电压检测器,时时监控主机电源电压水平,当主机电源电压下降到临界阈值时,智能电源管理即会自动将电力来源切换至预备电容。这能为SSD提供足够的电量来执行写入命令和缓存数据,完成将数据存入NAND Flash的任务。智能电源管理功能确保在断电或电压不稳时PLP机制能及时启动。
TruePLP断电保护特色
(1)搭载建兴储存TruePLP技术的SSD均配有充足的备用电容,即使在最恶劣的电源故障情况下,也可以额外提供足够的电量,确保数据免于遭受任何潜在的遗失风险。
(2)建兴储存的TruePLP技术,会将电容的健康状况记录在SSD的S.M.A.R.T.值中,一旦发生异常时,使用者可以通过S.M.A.R.T.值第一时间掌握状况。
- 在SSD正常供电的情况下,电容相当于蓄电电池的角色,通过主机电源来充电。
- 若主机电源意外中断,这些充满电的电容就成为备用电源,可以提供电力给SSD。
- 当主机电源电压下降到临界阈值时,智能电源管理即会自动将电力来源切换至预备电容。
- SSD控制器发出内部指令,将缓存数据写入NAND Flash。
- SSD电力顺利关闭。
- 主机电源恢复并重新启动,NAND Flash内的映射表被侦测并使用。
建兴储存已深耕SSD产业多年,有专业的In-house R&D团队,固件技术也是自行开发,能依客户需求弹性调整。在预算充足的情况下,采用固件搭配硬件的TruePLP技术仍是理想选择,尤其是企业级储存I/O密集型工作负载应用,或是大文件写入频繁的应用。建兴储存的企业级SSD,例如:ER2系列、ER3系列、PJ1系列都具备TruePLP技术。
什么是Firmware PLP(固件断电保护)?
Firmware PLP是指通过固件设计来实现SSD断电保护 (Power Loss Protection, PLP) 的技术。此技术无需外加电容,即可有效避免碟机损毁,提供相对较低的硬件成本。
通过固件算法设计,Firmware PLP能在突然断电后的下一次通电时,尽可能重建SSD的映射表 (Mapping Table),降低已写入NAND中的数据因电源中断而面临无法存取的风险。然而,对于尚未写入NAND的传输中数据 (In-flight Data) 和快取数据 (Cached Data),Firmware PLP则无法提供有效的保护机制。因此,选择搭载Firmware PLP技术的SSD,特别需要重视供货商的固件设计能力与技术成熟度。
建兴储存深耕SSD产业多年,拥有专业的自主研发团队与完整的自研固件技术,能依据客户需求提供高弹性的解决方案,满足不同产业对成本效益与数据完整性的双重需求。选择建兴储存成熟且稳定的Firmware PLP技术,即使在预算有限的情况下,仍能有效提升储存系统的安全性与可靠性。建兴储存全系列工业级SSD均内建Firmware PLP技术,是工业自动化、影像监控、车载系统、智能医疗等关键应用的理想选择。
什么是PLN(断电通知)?
建兴储存的PLN (Power Loss Notification) 是一种高效且经济的断电保护方案,特别适用于能够提供断电预警的系统环境。
PLN允许主机系统在即将断电时,通过PCIe接口向SSD发送断电预警讯号。SSD接收到此讯号后,会立即启动内部的数据保护流程,如清空快取、更新映射表 (Mapping Table) 及完成未完成的写入操作,从而在断电发生前最大程度地保护数据完整性。
PLN的运作
(1)预警发送:当主机侦测到即将断电 (例如UPS电量低或电源异常) 时,会通过PCIe接口的特定引脚 (如M.2的PLN# Pin) 向SSD发送断电预警讯号。
(2)SSD响应:SSD接收到预警讯号后,立即执行以下操作:
- 将快取中的数据写入NAND Flash
- 更新映像表和其他关键系统数据
- 完成所有未完成的写入指令
(3)安全关机:在完成上述操作后,SSD进行安全关机,确保数据完整性。
通过主机发送的断电预警讯号,SSD能在断电发生前完成必要的数据保护操作,降低数据遗失的风险。在预警时间充足的情况下,PLN技术能提供与Hardware PLP相当的数据保护效果,且无需额外的电容器,从而降低了硬件成本。这使得PLN成为一种兼具成本效益与高可靠性的解决方案,特别适用于如工业自动化、数据中心、车载系统等能够提供断电预警的应用场景。
建兴储存科技的PV1系列,已实现PLN技术的支持,能够在主机提供预警讯号的情况下,迅速执行数据保护流程,确保数据完整性。
HW PLP、FW PLP、PLN 比较
O:支持或具备该功能。
X:不支持或不具备该功能。
*In-flight Data是指从主机传送至SSD并已收到确认回应 (ACK),但仍尚未实际写入NAND Flash的数据,这类数据通常暂存在缓存。
**缓存是指SSD为提升写入及读取性能,而用来暂放数据的地方。根据型号不同,常见的缓存包括 DRAM、SRAM,或嵌入式快取等组件。
***PLN是否能保护In-flight Data与系统数据,取决于主机是否提供充足的预警时间,以完成写入操作。
建兴储存科技提供企业级SSD (enterprise SSD) 与工业级SSD (industrial SSD)高效能且稳定的储存应用方案,欢迎联系我们找寻合适的解决方案。
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NVMe™ SSD
960GB / 1920GB / 3840GB / 7680GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: PCIe® Gen4 x4
连续读取: 最高 6,600 MB/s
连续写入: 最高 3,500 MB/s
SATA SSD
240GB / 480GB / 960GB / 1920GB
NAND Flash: 3D TLC NAND flash
接口: SATA 3 (6Gb/s)
连续读取: 最高 520 MB/s
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NVMe™ SSD
3200GB / 3840GB / 6400GB / 7680GB / 12800GB / 15360GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: PCIe® Gen5 x4
连续读取:最高 14,000MB/s
连续写入:最高 7,500MB/s
NVMe™ SSD
3200GB / 3840GB / 6400GB / 7680GB / 12800GB / 15360GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: PCIe® Gen5 x4
连续读取:最高 14,000MB/s
连续写入:最高 7,500MB/s
NVMe™ SSD
1920GB / 3840GB / 7680GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: PCIe® Gen4 x4
连续读取: 最高 7,000 MB/s
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NVMe™ SSD
960GB / 1920GB / 3840GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: PCIe® Gen4 x4
连续读取: 最高 6,000 MB/s
连续写入: 最高 2,400 MB/s
NVMe™ SSD
480GB / 960GB / 1920GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: PCIe® Gen4 x4
连续读取: 最高 6,000 MB/s
连续写入: 最高 2,400 MB/s
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3840GB
NAND Flash: 3D TLC NAND flash
接口: SATA 3 (6Gb/s)
连续读取: 最高 520 MB/s
连续写入: 最高 520 MB/s
SATA SSD
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NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: SATA 3 (6Gb/s)
连续读取: 最高 520 MB/s
连续写入: 最高 520 MB/s
SATA SSD
240GB / 480GB / 960GB / 1920GB
NAND Flash:3D TLC NAND flash
接口:SATA 3 (6Gb/s)
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NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
接口: SATA 3 (6Gb/s)
连续读取: 最高 550 MB/s
连续写入: 最高 510 MB/s