技术无止境！闪存写入速度可以增3倍！

人们研究NAND闪存已经有二十多年的历史了。尽管NAND性能相比传统的HDD有着质的变化，读写时间已经以毫秒甚至纳秒计，但对性能的渴求是无止境的。进一步提升NAND性能往往需要综合性的改进，比如制程工艺、NAND结构等等，不过日本科研人员找到了一种新思路——通过优化NAND闪存的数据管理系统，写入速度可达目前的三倍，而功耗降低60%，而且不需要硬件改进。

传统的SSD写入数据（左）与新思路下的写入数据的过程

在上周举行的2014 IEEE国际闪存工作组会议上，日本中央大学电气、电子及通讯工程部门的武内健教授领导的小组发表了一个新论文——通过垃圾回收过载抑制的、可用于高性能SSD的NAND闪存数据管理系统，里面介绍了一种通过优化SSD写入数据过程的方式提升SSD性能的思路。

理解这个问题首先需要了解一下NAND的基本原理。简单来说，NAND是不能像HDD那样直接在原有数据上覆盖写入的，需要清空已有数据区域才能写入新数据，这个过程会耗费一定时间（大约100毫秒，虽然看起来非常非常短），也会产生垃圾，不仅占用SSD容量，还会降低性能，所以SSD需要TRIM或者GC垃圾回收之类的机制保证性能恢复正常。

新的写入数据方式

传统的SSD写入数据是OS操作系统直接给FTL（闪存转换层）分配LBA逻辑区块寻址，武内健团队的思路是在这个过程中增加一个LBA扰流器（LBA scrambler），一旦再有数据写入操作，数据并不会写入空白页，而是写入已经可以被删除的碎片页面上，如此一来就可以减少需要进行GC处理的无效页的数量了。

根据测算，这种方式的写入速度可达目前水平的三倍。如果以500MB/s的主流水平来看，这个技术可将SSD的写入速度提升到1.5GB/s，而功耗会降低60%，消耗的P/E次数也可降低55%(可理解为寿命延长55%)。

最重要的是，这种技术不需要硬件改进，只需要加强软件管理，意味着只要通过固件升级就能享受到三倍性能提升。

当然，美好的技术看起来总是这么诱人，虽然这个技术不需要什么硬件改进，但是也没什么应用时间表，何时大规模应用就不得而知了。