本文为清华大学存储课程的学习笔记，以及一些体会，图片主要来自课程的PPT，附带一些Note来做补充说明。
非遗失性存储主要介于Storage以及Memory之间，延时在100-1000ns，非常接近Memory的60ns，而远高于Storage的性能。
传统的磁盘由于机械式的部件，使得性能非常慢 - 两个马达要转
该图表现出，从1990年开始磁盘的延迟在不断降低，直到2005左右，就基本没变化了。
带宽也是，2000年之后变化就比较少了，很难提升了。
能耗开销也非常大，包括了磁盘以及冷却的开销，限制了可扩展性。右图表示，到2020年需要500万块磁盘才能满足性能需求。
单位为MB/s，表示了两种盘的对比。
现在我们常见的闪存主要是NAND，按照页去读写，擦除按照block进行。而NOR可以原地改写。
NOR有个地线，所以可以原地更新，但是缺点是空间有限，放的东西不够多。
写是把电子放进Floating Gate中；读的话通过不同的电压加载，看对应的状态；擦除是把电子打出去；
与传统CMOS的差异：
CMOS的简化图（晶体管）。达到某个阈值电压就接通。
Flash的区别是多了一块（两个红色的长方体），多了Floating gate。下面为氧化层，且加压后电子可以通过氧化层，进入Floating gate，被保存进去。
具体来看：
现在有两个阈值对应两个状态。
Row为word line，Column为bit line，横着一行为页（读写单元），整个方块叫block（擦除单元），选中后放到Sense Amplifiers（行选中）。
左上角门限为2V，右上角为3V，所以加载2.5V可以将其选通。
假如我们要读第二行，则其他行加上5V电压，第二行2.5V即可。
如图，2.5V无法通过前两行，所以竖着无法通过，后面两行可以通过，所以呈现0 0 1 1的情况。从而选中page2的数据。
该图表示了MLC下，闪存存储的容量变大，但是可靠性变差。
每一行的一个单元是有两个bit（wordline），如何写入呢？
下面为写入顺序：
这个顺序的原因是：加电压的时候会对周边的数据有影响，使得相邻数据偏移。连续写两次同一个位置会对周边影响过大。
但是当写了第一行、第二行，再写第一行的第二个数据的时候，就可以把偏移的电压调整过来。
下面阐述了Flash的其他特性：
寿命影响可靠性。Retention是放了时间久了之后电子跑掉了，耐久性是写的越来越多，设备（Floating gate）越来越薄，这个变薄的时间就是耐久性。
为了使用上述特性，所以设计了FTL。
1 不写在一个地方，新写在一个地方，通过修改指针。旧的数据无效化，放过去
地址映射
垃圾回收
磨损均衡
SSD内部结构如上图所示。
其内部是多通道进行，Channel Level使得SSD内部有很强的并行性，速度变快。其中每个Chip中都有Register，数据会提前准备到Register，然后通过总线传输。
1 垃圾回收
闪存每一个page分类三种状态，上图右侧：有效的叫Live page，无效的叫Dead page。
垃圾回收的目的就是把无效的D擦掉，所以需要把有效的挪走，把一整块擦掉。如下图：
已经挪走后，直接擦除：
这里存在两个开销：
1 复制Live数据
2 擦除块
垃圾回收的策略需要考虑：
1 什么时候启动？
2 选择哪些块回收？
3 新的数据放哪？
考虑冷热数据，分特性去放数据。
2 磨损均衡
动态磨损均衡：分配空间的时候尽可能把数据分配到擦除空间少的地方。
静态磨损均衡：对现有数据进行转移。
3 FTL - 地址映射
维持一个Page页表，虚拟地址到物理地址的转换
类似于查表的过程。数据为LPN，通过查表然后得出物理地址。
