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PLP - 斷電保護

TruePLP

SSD是儲存解決方案不可或缺的硬體之一,但在突然斷電或電源不穩的情況下卻可能會面臨資料完整性風險。為了應對這些風險,建興儲存開發PLP(Power Loss Protection)技術,在系統遭遇到不正常斷電或發生電源故障時,提供保護重要資料的機制,是提升SSD可靠度的關鍵技術。

 

SSD運作時,資料、指令、映射表會暫存在DRAM,利用DRAM快速反應時間的優勢藉以提升SSD效能;但DRAM是揮發性記憶體,需要外部電源來運作。在系統正常關機的情況下,Host端會發送指令給SSD控制器通知電源即將中斷,SSD有反應時間可以將暫存於DRAM的資料存入NAND Flash。然而,當電源無預警中斷時,DRAM裡的緩存資料和映射表沒有時間寫入NAND Flash,因此SSD資料無法正確更新,這就會導致資料遺失、損毀、甚至造成設備故障。

什麼是TruePLP(Hardware PLP)?

(1)在系統不預期斷電時,保護SSD內儲存資料的重要機制

TruePLP的核心在於利用電容來提供額外的電力,確保在系統不預期斷電時SSD仍具有可用電力。因此在突然斷電發生後,SSD有充裕的運作時間將使用中的資料 (In-flight Data),以及DRAM緩存中的資料 (Cached Data) 寫入NAND Flash。此外,TruePLP也會確保SSD斷電之前,DRAM中的關鍵Metadata (例如:映射表、事件日誌、系統資料表) 都可存入NAND Flash。TruePLP的斷電保護能避免資料遺失,讓資料被完整保存,從而維持系統正常運作。

 

 

01-trueplp-01

 

(2)當系統突然掉電時,維持電壓以確保資料完整傳輸

建興儲存的TruePLP技術具有智慧電源管理功能,結合一顆包含電壓檢測器的電源管理IC (PMIC),帶來更高效與穩定的電力供應。智慧電源管理透過電壓檢測器,時時監控主機電源電壓水平,當主機電源電壓下降到臨界閾值時,智慧電源管理即會自動將電力來源切換至預備電容。這能為SSD提供足夠的電量來執行寫入命令和清空快取資料,完成將資料存入NAND Flash的任務。智慧電源管理功能確保在斷電或電壓不穩時TruePLP機制能及時啟動。

TruePLP特色

(1) 建興儲存的TruePLP技術的SSD均配有充足的備用電容,即使在最惡劣的電源故障情況下,也可以額外提供足夠的電量,確保資料免於遭受任何潛在的遺失風險。

(2) 建興儲存的TruePLP技術,會將電容的健康狀況紀錄在SSD的S.M.A.R.T.值中,一旦發生異常時,使用者可以透過S.M.A.R.T.值第一時間掌握狀況。

 

 01-trueplp-02

 

(1) 在SSD正常供電的情況下,電容相當於蓄電電池的角色,透過主機電源來充電。

(2) 若主機電源意外中斷,這些充滿電的電容就成為備用電源,可以提供電力給SSD。

(3) 當主機電源電壓下降到臨界閾值時,智慧電源管理即會自動將電力來源切換至預備電容。

(4) SSD控制器發出內部指令,清空快取緩衝區將資料寫入NAND Flash。

(5) SSD電力順利關閉。

(6) 主機電源恢復並重新啟動,NAND Flash內的映射表被偵測並使用。

 

建興儲存已深耕SSD產業多年,有專業的In-house R&D團隊,韌體技術也是自行開發,能依客戶需求彈性調整。在預算充足的情況下,採用韌體搭配硬體的TruePLP技術仍是最佳選擇,尤其是企業級儲存I/O密集型工作負載應用,或是大檔案寫入頻繁的應用。例如:ER2系列、ER3系列、PJ1系列都具備TruePLP技術。

什麼是Firmware PLP

Firmware PLP是指透過韌體設計來實現SSD斷電保護 (Power Loss Protection, PLP) 的技術。Firmware PLP可有效避免碟機損壞,並提供較低的硬體成本(沒有外加電容)。

透過韌體設計,確保在斷電後的下一次通電時,儘可能重建映射表,減少已儲存在碟機內的資料面臨無法存取的風險; 對於In-flight Data和Cached Data,Firmware PLP無法提供有效保護機制。

 

 

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