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nand flash 坏块固态硬盘ECC纠错能力，一眼看出SSD的好坏

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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固态硬盘ECC纠错能力，一眼看出SSD的好坏

我们常常看到SSD上显示支持ECC。那么ECC是个什么东西呢？

ECC是SSD的数据校验、纠错。

为什么SSD需要ECC呢？

原因：

1.SSD容易产生数据读写错误。ECC需要去校验更改数据错误，以及判断是否坏块。

2.SSD读写的介质是NANDFLASH。而NANDFLASH在生产过程和使用过程中都会产生坏块。

为什么NANDFLASH会产生数据读写错误呢？

原因：

1.写入集中、写入放大、异常断电等等，数据读写错误是普遍的。

2.NANDFLASH坏块引起数据读写错误。

为什么NANDFLASH会有坏块？

原因：

1.生产时的造成的坏块。

2.使用中造成的坏块。NANDFLASH是通过电荷来实现数据储存的，而当电荷击穿底层的绝缘层，坏块或就出现了。

坏块太多的NANDFLAH，无法通过测试，就成了黑片，部分测试未通过NANDFLASH基本能用就成了白片，而NANDFLAH的坏块少并且通过全部测试是为正片。

NANDFLASH中坏块是普遍存在的，只是多少的问题。这些坏块影响NANDFLASH/SSD的读写性能和寿命。

如上图，SSD的写入主要分为顺序读写和随机读写，而SSD使用中不断增加的坏块，随机的出现在SSD的NANDFLASH中，这使得SSD读写时容易出现错误，和增加读写的等待时间。

为了减小坏块、错误数据对NANDFLASH/SSD的影响。主控需要对NANDFLASH里的坏块进行判定、校正错误数据、对坏块进行管理。于是主控加入了BBM坏块管理和ECC校验纠错。

ECC找到坏块或者“伪坏块”，对它们进行判断、识别、纠正、标注，如果确定它们是真的坏块，则将其交给BBM去管理。

这样在主控的干预下，SSD读写时就可以减少数据错误、避开坏块，从而保证了SSD的读写性能和安全、寿命。

随着主控技术的不断进步。主控的ECC和BBM能力不断增强，主控ECC能力越来越强，BBM也能管理和屏蔽更多的坏块了。

这使得SSD对NANDFLASH的品质要求越来越低。这使得黑片都可以拿来做SSD，且性能勉强达到使用要求。

主控进步是SSD技术的一种进步，但是降低对NANDFLASH品质的要求对于我们消费者来说，却是一件坏事。因为黑片从此可以暗度陈仓，鱼目混珠了。

简单的讲了讲ECC和SSD的坏块管理，就叭叭叭说了一大通。如果有错误和遗漏，欢迎交流。

下面我们来一点实际的。我们来看看如何通过查看“ECC的运行历史/状况”来大概看懂一个SSD的好坏。

（声明：此方法是我无意中发现的，是结合了ECC和BBM知识的一种猜想，有待验证。）

我用SSD-Z测到硬盘S.M.A.R.T自我检测分析报告，在里面，我看到“ECC错误率”格式化为682。而我的SSD才使用214小时。我的电脑几乎是24小时开机，也就是说我的SSD才使用15天以内。半个月时间，我的ECC检查到和格式化的错误数据/坏块达到了682次/个。

我用鲁大师测试SSD。硬件ECC校正数据达到了699。

这两个图说明，我的SSD“牛仔很忙”。

为什么SSD使用不久，但是ECC却很忙，检查到/纠正过的数据错误或者发现的坏块非常多？

因为：

1.可能是NANDFLASH品质很渣。

2.可能是SSD主控不给力。

只有这两个可能，且任何一个都代表SSD可能很差劲。

确实如此，我的SSD速度测试，顺序读为300多MB/S，顺序写入不到20MB/S，4K也是不堪入目，是一个性能比HDD还糟糕的SSD。

另外我也用其他SSD用上面的方法检测过。也证明，我们通过看“ECC的运行历史/状况”可以大概了解到SSD主控和NANDFLASH的好坏，进而了解到这款SSD的好坏。

（但是由于ECC的版本不同，可能有的SSD在测试时无法看到“ECC的运行历史/状况”。大家不妨自己试试。）

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坏块的种类：

第一种是出厂时就有的坏块，也就是，你买到的新的，还没用过的Nand Flash，就可能包含了坏块。此类出厂时就有的坏块，被称作factory (masked) bad block 或initial bad/invalid block，在出厂之前，就会做对应的标记，标为坏块。

第二种是在使用过程中产生的坏块，由于使用过程时间长了，在擦块除的时候，出错了，说明此块坏了，也要在程序运行过程中，发现，并且标记成坏块的。具体标记的位置，和上面一样。这类块叫做worn-out bad block。即用坏了的块。

坏块标记：

NAND Flash坏块标记的位置三种情况：每个块的第1页、第1页和第2页、最后1页。对于小页（512Bytes大小），坏块标记是在OOB区域的第6个字节。对于大页（如2K大小），坏块标记是在OOB区域的第1个字节。如果坏块标记字节是0xff，则说明这个块是好块，否则就是坏块。

坏块管理：

在linux系统中会使用坏块表（BBT）对坏块进行管理。在加载NAND驱动时，如果你没有加入参数主动要求跳过坏块扫描，那么系统都会扫描坏块，并建立BBT。使用中可以通过BBT来查询某个块是否是坏块。使用过程中如果发现坏块，也需要更新BBT。坏块表有两种存放方式：

第一种是存放在内存中，这就要求在每次系统上电后都要重新扫描一次NAND Flash，建立bbt。缺点是使系统启动速度变慢，优点是不需要占用NAND Flash空间。

第二种是存放在NAND Flash中，这种方式就不需要在系统上电后重新扫描NAND Flash，只需要去读取就可以了。

固态硬盘ECC纠错能力，一眼看出SSD的好坏

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