
PLP - 斷電保護

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,建興儲存的PLP (斷電保護) 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、映射表會暫置在暫存記憶體,利用暫存記憶體快速反應時間的優勢藉以提升SSD效能;但暫存記憶體是揮發性記憶體,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記憶體的資料存入NAND Flash。然而,當電源無預警中斷時,暫存記憶體裡的系統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。
建興儲存Hardware PLP (硬體斷電保護)- TruePLP
(1) TruePLP是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傳輸中資料 (In-flight Data) 寫入NAND Flash。此外,TruePLP也會確保SSD斷電之前,暫存記憶體中的關鍵Metadata (例如:映射表、事件日誌、系統資料) 都可存入NAND Flash。總結來說,TruePLP的斷電保護能避免用戶資料遺失,保護系統資料完整性,從而維持系統正常運作。
(2) 當系統突然掉電時,PLP可以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暫存記憶體資料,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PLP機制能及時啟動。
TruePLP斷電保護特色
(1) 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) 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- SSD控制器發出內部指令,將暫存記憶體資料寫入NAND Flash。
- SSD電力順利關閉。
- 主機電源恢復並重新啟動,NAND Flash內的映射表被偵測並使用。
在預算充足的情況下,採用建興儲存韌體搭配硬體的TruePLP技術是最佳選擇,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(韌體斷電保護)?
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。此技術無需外加電容,即可有效避免碟機損毀,提供相對較低的硬體成本。透過韌體演算法設計,Firmware PLP能在突然斷電後的下一次通電時,盡可能重建SSD的映射表 (Mapping Table),降低已寫入NAND中的資料因電源中斷而面臨無法存取的風險。然而,對於尚未寫入NAND的傳輸中資料 (In-flight Data),Firmware PLP則無法提供有效的保護機制。因此,選擇搭載Firmware PLP技術的SSD,特別需要重視供應商的韌體設計能力與技術成熟度。
建興儲存深耕SSD產業多年,擁有專業的In-house研發團隊與完整的自研韌體技術,能依據客戶需求提供高彈性的解決方案,滿足不同產業對成本效益與資料完整性的雙重需求。選擇建興儲存成熟且穩定的Firmware PLP技術,即使在預算有限的情況下,仍能有效提升儲存系統的安全性與可靠性。
建興儲存全系列工業級SSD均內建Firmware PLP技術,是嵌入式或成本敏感型應用的理想選擇。
什麼是PLN(斷電通知)?
建興儲存的PLN (Power Loss Notification) 是一種高效且經濟的斷電保護方案,特別適用於能夠提供斷電預警的系統環境。
PLN允許主機系統在即將斷電時,透過PCIe介面向SSD發送斷電預警訊號。SSD接收到此訊號後,會立即啟動內部的資料保護流程,如清空快取、更新映射表 (Mapping Table) 及完成未完成的寫入操作,從而在斷電發生前最大程度地保護資料完整性。
PLN的運作
(1)預警發送:當主機偵測到即將斷電 (例如UPS電量低或電源異常) 時,會透過PCIe介面的特定引腳 (如M.2的PLN# Pin) 向SSD發送斷電預警訊號。
(2)SSD響應:SSD接收到預警訊號後,立即執行以下操作:
- 將快取中的資料寫入NAND Flash
- 更新映射表和其他關鍵系統資料
- 完成所有未完成的寫入指令
(3)安全關機:在完成上述操作後,SSD進行安全關機,確保資料完整性。
透過主機發送的斷電預警訊號,SSD能在斷電發生前完成必要的資料保護操作,降低資料遺失的風險。在預警時間充足的情況下,PLN技術能提供與Hardware PLP相當的資料保護效果,且無需額外的電容器,從而降低了硬體成本。這使得PLN成為一種兼具成本效益與高可靠性的解決方案,特別適用於如工業自動化、資料中心、車載系統等能夠提供斷電預警的應用場景。
建興儲存科技的PJ1、CA8系列,已實現PLN技術的支援,能夠在主機提供預警訊號的情況下,迅速執行資料保護流程,確保資料完整性。
HW PLP、FW PLP、PLN比較
O:支援或具備該功能。
X:不支援或不具備該功能。
*In-flight Data是指從主機傳送至SSD並已收到確認回應 (ACK),但仍尚未實際寫入NAND Flash的資料,這類資料通常暫置在暫存記憶體。根據產品型號不同,常見的暫存記憶體包括DRAM、SRAM,或嵌入式快取等組件。
**PLN是否能保護In-flight Data與系統資料,取決於主機是否提供充足的預警時間,以完成寫入操作。
建興儲存科技提供企業級SSD (enterprise SSD) 與工業級SSD (industrial SSD)高效能且穩定的儲存應用方案,歡迎聯繫我們找尋合適的解決方案。
NVMe™ SSD
1920GB / 3840GB / 7680GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: PCIe® Gen4 x4
循序讀取: 最高 7,000 MB/s
循序寫入: 最高 4,200 MB/s
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240GB / 480GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: SATA 3 (6Gb/s)
循序讀取: 最高 520 MB/s
循序寫入: 最高 520 MB/s
SATA SSD
3840GB
NAND Flash: 3D TLC NAND flash
介面: SATA 3 (6Gb/s)
循序讀取: 最高 520 MB/s
循序寫入: 最高 520 MB/s
NVMe™ SSD
3840GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
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循序寫入:最高 7,500MB/s
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NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: PCIe® Gen4 x4
循序讀取: 最高 6,600 MB/s
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240GB / 480GB / 960GB / 1920GB
NAND Flash: 3D TLC NAND flash
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循序寫入: 最高 520 MB/s
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NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: PCIe® Gen5 x4
循序讀取:最高 14,000MB/s
循序寫入:最高 7,500MB/s
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NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: PCIe® Gen4 x4
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NVMe™ SSD
480GB / 960GB / 1920GB / 3200GB / 3840GB
NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: PCIe® Gen4 x4
循序讀取: 最高 6,000 MB/s
循序寫入: 最高 2,400 MB/s
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循序讀取: 最高 520 MB/s
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SATA SSD
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NAND Flash:3D TLC NAND flash
介面:SATA 3 (6Gb/s)
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NAND Flash: 3D TLC NAND Flash
介面: SATA 3 (6Gb/s)
循序讀取: 最高 550 MB/s
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