深入淺出 SSD：固態存儲核心技術、原理與實戰, 2/e

本書從基礎認知、核心技術、協議、測試和閃存系統五個方面對SSD固態存儲進行全面且深入解讀。
相較於1版，本書新增了近40%的新內容，並對之前20%左右的過時內容進行了更新或刪減。
基礎概念部分，新增了近3年固態存儲市場和閃存市場的變化，
並重點介紹了一些特殊的SSD存儲的知識，包括可計算存儲、工業存儲、混合存儲以及相關產品架構。
核心技術部分，除原有的主控、存儲介質、他、FTL、ECC的原理和實現外，
還專門增加了SSD主控、3D NAND、QLC閃存、新型存儲器與SCM、混合式FTL等重點和熱點技術。
協議部分在原有基礎上對PCIe、NVMe進行了近30%的新內容擴展，同時新增了對UFS協議的介紹和解讀。
測試部分基本都是新內容，主要介紹了與SSD相關的測試基本概念、原理、落地方法和工具。
擴展部分是全新的章節，主要對閃存文件系統進行深入解讀，這是當前各大SSD廠商及相關從業者關心的內容。

目錄
讚譽
序1
序2
前言
產品與市場篇
第1章SSD綜述2
1.1 引子2
1.2 SSD與HDD 4
1.3 固態存儲及SSD技術發展史7
1.4 SSD基本工作原理15
1.5 SSD產品核心指標17
1.5.1 基本信息剖析18
1.5.2 性能剖析21
1.5.3 壽命剖析24
1.5.4 數據可靠性剖析26
1.5.5 功耗和其他剖析29
1.5.6 SSD系統兼容性32
1.6 接口形態33
1.6.1 2.5in 35
1.6.2 M.2 35
1.6.3 BGA SSD 37
1.6.4 U.2 38
1.6.5 EDSFF 38
第2章SSD及閃存市場43
2.1 SSD市場43
2.1.1 消費級SSD取代HDD 43
2.1.2 SSD和HDD應用場合45
2.1.3 SSD市場情況45
2.1.4 國產SSD廠商和產品46
2.2 閃存市場57
2.2.1 最新原廠動態57
2.2.2 閃存發展趨勢72
第3章專用SSD存儲76
3.1 可計算存儲76
3.1.1 可計算存儲的誕生背景76
3.1.2 可計算存儲的應用探索78
3.1.3 可計算存儲的成功案例84
3.1.4 可計算存儲的前景展望86
3.2 航天存儲87
3.2.1 背景87
3.2.2 航天存儲系統技術現狀與
發展趨勢88
核心技術篇
第4章SSD主控94
4.1 解讀控制器架構94
4.2 SSD主控廠商99
4.2.1 SSD主控國際大廠100
4.2.2 SSD主控國內廠商103
第5章NAND閃存122
5.1 閃存基本原理122
5.1.1 存儲單元及相關操作122
5.1.2 閃存類型125
5.1.3 閃存組織結構128
5.1.4 擦、寫、讀操作130
5.1.5 閾值電壓分佈圖133
5.2 閃存可靠性問題136
5.2.1 磨損136
5.2.2 讀干擾137
5.2.3 寫干擾和抑制編程干擾138
5.2.4 數據保持140
5.2.5 存儲單元之間的干擾141
5.3 數據可靠性問題的解決方案142
5.4 3個與性能相關的閃存特性144
5.4.1 多Plane操作144
5.4.2 緩存讀寫操作146
5.4.3 異步Plane操作147
5.5 3D閃存148
5.5.1 使用3D技術提高閃存密度148
5.5.2 3D閃存存儲單元150
5.5.3 3D閃存組織結構152
5.5.4 3D閃存外圍電路架構154
第6章FTL詳解156
6.1 FTL綜述156
6.2 映射管理158
6.2.1 映射的種類158
6.2.2 映射的基本原理160
6.2.3 HMB 163
6.2.4 映射表寫入164
6.3 垃圾回收165
6.3.1 垃圾回收原理165
6.3.2 寫放大174
6.3.3 垃圾回收實現176
6.3.4 垃圾回收時機187
6.4 解除映射關係187
6.5 磨損均衡189
6.6 掉電恢復191
6.7 壞塊管理193
6.7.1 壞塊鑑別194
6.7.2 壞塊管理策略195
6.8 SLC緩存196
6.8.1 SLC緩存寫入策略和分類196
6.8.2 讀寫過程197
6.8.3 數據遷移198
6.9 讀干擾和數據保持199
第7章ECC原理202
7.1 信號和噪聲202
7.2 通信系統模型203
7.3 糾錯編碼的基本思想204
7.3.1 編碼距離205
7.3.2 線性糾錯碼的基石—奇偶
校驗205
7.3.3 校驗矩陣H和生成矩陣G 206
7.4 LDPC原理簡介207
7.4.1 LDPC是什麼207
7.4.2 Tanner圖208
7.5 LDPC解碼209
7.5.1 Bit-f?lipping算法209
7.5.2 和積信息傳播算法211
7.6 LDPC編碼216
7.7 LDPC糾錯碼編解碼器在SSD
中的應用217
協議篇
第8章PCIe介紹222
8.1 從PCIe的速度說起222
8.2 PCIe拓撲結構225
8.3 PCIe分層結構228
8.4 PCIe TLP類型231
8.5 PCIe TLP結構234
8.6 PCIe配置和地址空間239
8.7 TLP的路由244
8.8 數據鏈路層251
8.9 物理層256
8.10 PCIe重置259
8.11 PCIe大有效載荷和大讀
請求264
8.12 PCIe SSD熱插拔265
8.13 SSD PCIe鏈路性能損耗分析266
8.14 PCIe省電模式ASPM 269
8.15 PCIe其他省電模式272
8.16 PCIe 4.0和5.0介紹273
8.17 SR-IOV 274
第9章NVMe介紹277
9.1 AHCI到NVMe 277
9.2 NVMe綜述279
9.3 吉祥三寶：SQ、CQ和DB 283
9.4 尋址雙雄：PRP和SGL 289
9.5 Trace分析295
9.6 端到端數據保護299
9.7 Namespace 303
9.8 NVMe動態電源管理308
9.9 NVMe over Fabrics 312
9.9.1 概述314
9.9.2 NVMe over RDMA概述318
9.9.3 NVMe over TCP概述322
9.9.4 案例解讀325
9.9.5 全閃存陣列334
9.10 ZNS簡介347
9.10.1 從Open-Channel說起347
9.10.2 ZNS的核心概念350
9.10.3 ZNS中的核心命令354
9.10.4 ZNS的優勢356
9.10.5 ZNS SSD應用場景和軟件
生態356
9.11 CMB和HMB簡介358
9.11.1 CMB簡介358
9.11.2 HMB簡介358
9.12 Key Value命令集簡介359
9.12.1 Key Value存儲架構359
9.12.2 NVMe Key Value命令集361
第10章UFS介紹363
10.1 UFS簡介363
10.2 UFS協議棧368
10.2.1 應用層369
10.2.2 傳輸層371
10.2.3 互聯層371
10.3 UPIU 373
10.3.1 UPIU事務374
10.3.2 UPIU格式377
10.4 邏輯單元379
10.5 RPMB 381
10.6 UFS低功耗簡介386
10.7 WriteBooster 388
10.8 HPB 390
測試篇
第11章SSD測試394
11.1 初始SSD測試394
11.1.1 協議驗證測試394
11.1.2 系統應用測試395
11.1.3 SSD的主要測試內容395
11.2 SSD常規性能測試398
11.2.1 消費級SSD性能測試399
11.2.2 企業級SSD性能測試400
11.2.3 SNIA測試406
11.3 FTL功能模塊測試412
11.3.1 寫放大測試412
11.3.2 垃圾回收測試413
11.3.3 磨損均衡測試415
11.4 掉電恢復測試416
11.4.1 SSD掉電恢復測試416
11.4.2 整機掉電測試417
11.5 數據完整性測試418
11.6 回歸測試419
11.7 DevSlp測試420
11.8 PCISIG測試422
11.9 耐久度測試424
11.10 驗證與確認429
11.11 測試設備與儀器430
11.11.1 仿真器430
11.11.2 PCIe協議分析儀431
11.11.3 Jammer 438
11.11.4 測試平台eBird介紹439
11.11.5 Gen 4&5 NVMe SSD研發
測試工具442
11.11.6 NVMe SSD熱插拔、掉電、
電壓拉偏、功耗測試、
邊帶信號測試443
11.11.7 NAND閃存測試工具447
11.11.8 SSD存儲開放實驗室
介紹447
擴展篇
第12章閃存文件系統452
12.1 EXT4文件系統452
12.1.1 EXT4的發展歷史452
12.1.2 EXT4的物理結構455
12.1.3 EXT4的內存結構457
12.1.4 EXT4的容量擴展：範圍
映射462
12.1.5 EXT4的分配策略464
12.1.6 EXT4的可靠性465
12.1.7 EXT4的局限性465
12.2 F2FS文件系統466
12.2.1 F2FS磁盤佈局466
12.2.2 F2FS中的重要算法470
12.2.3 F2FS特點總結473
12.2.4 F2FS最新進展474