本书从基础认知、核心技术、协议、测试和闪存系统五个方面对SSD固态存储进行全面且深入解读。相较于第1版,本书新增了近40%的新内容,并对之前20%左右的过时内容进行了更新或删减。
基础概念部分,新增了近3年固态存储市场和闪存市场的变化,并重点介绍了一些特殊的SSD存储的知识,包括可计算存储、工业存储、混合存储以及相关产品架构。
核心技术部分,除原有的主控、存储介质、他、FTL、ECC的原理和实现外,还专门增加了SSD主控、3D NAND、QLC闪存、新型存储器与SCM、混合式FTL等重点和热点技术。
协议部分在原有基础上对PCIe、NVMe进行了近30%的新内容扩展,同时新增了对UFS协议的介绍和解读。
测试部分基本都是新内容,主要介绍了与SSD相关的测试基本概念、原理、落地方法和工具。
扩展部分是全新的章节,主要对闪存文件系统进行深入解读,这是当前各大SSD厂商及相关从业者关心的内容。
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赞誉
序1
序2
前言
产品与市场篇
第1章 SSD综述
1.1 引子
1.2 SSD与HDD
1.3 固态存储及SSD技术发展史
1.4 SSD基本工作原理
1.5 SSD产品核心指标
1.5.1 基本信息剖析
1.5.2 性能剖析
1.5.3 寿命剖析
1.5.4 数据可靠性剖析
1.5.5 功耗和其他剖析
1.5.6 SSD系统兼容性
1.6 接口形态
1.6.1 2.5in
1.6.2 M.2
1.6.3 BGA SSD
1.6.4 U.2
1.6.5 EDSFF
第2章 SSD及闪存市场
2.1 SSD市场
2.1.1 消费级SSD取代HDD
2.1.2 SSD和HDD应用场合
2.1.3 SSD市场情况
2.1.4 国产SSD厂商和产品
2.2 闪存市场
2.2.1 最新原厂动态
2.2.2 闪存发展趋势
第3章 专用SSD存储
3.1 可计算存储
3.1.1 可计算存储的诞生背景
3.1.2 可计算存储的应用探索
3.1.3 可计算存储的成功案例
3.1.4 可计算存储的前景展望
3.2 航天存储
3.2.1 背景
3.2.2 航天存储系统技术现状与发展趋势
核心技术篇
第4章 SSD主控
4.1 解读控制器架构
4.2 SSD主控厂商
4.2.1 SSD主控国际大厂
4.2.2 SSD主控国内厂商
第5章 NAND闪存
5.1 闪存基本原理
5.1.1 存储单元及相关操作
5.1.2 闪存类型
5.1.3 闪存组织结构
5.1.4 擦、写、读操作
5.1.5 阈值电压分布图
5.2 闪存可靠性问题
5.2.1 磨损
5.2.2 读干扰
5.2.3 写干扰和抑制编程干扰
5.2.4 数据保持
5.2.5 存储单元之间的干扰
5.3 数据可靠性问题的解决方案
5.4 3个与性能相关的闪存特性
5.4.1 多Plane操作
5.4.2 缓存读写操作
5.4.3 异步Plane操作
5.5 3D闪存
5.5.1 使用3D技术提高闪存密度
5.5.2 3D闪存存储单元
5.5.3 3D闪存组织结构
5.5.4 3D闪存外围电路架构
第6章 FTL详解
6.1 FTL综述
6.2 映射管理
6.2.1 映射的种类
6.2.2 映射的基本原理
6.2.3 HMB
6.2.4 映射表写入
6.3 垃圾回收
6.3.1 垃圾回收原理
6.3.2 写放大
6.3.3 垃圾回收实现
6.3.4 垃圾回收时机
6.4 解除映射关系
6.5 磨损均衡
6.6 掉电恢复
6.7 坏块管理
6.7.1 坏块鉴别
6.7.2 坏块管理策略
6.8 SLC缓存
6.8.1 SLC缓存写入策略和分类
6.8.2 读写过程
6.8.3 数据迁移
6.9 读干扰和数据保持
第7章 ECC原理
7.1 信号和噪声
7.2 通信系统模型
7.3 纠错编码的基本思想
7.3.1 编码距离
7.3.2 线性纠错码的基石——奇偶校验
7.3.3 校验矩阵H和生成矩阵G
7.4 LDPC原理简介
7.4.1 LDPC是什么
7.4.2 Tanner图
7.5 LDPC解码
7.5.1 Bit-f lipping算法
7.5.2 和积信息传播算法
7.6 LDPC编码
7.7 LDPC纠错码编解码器在SSD中的应用
协议篇
第8章 PCIe介绍
8.1 从PCIe的速度说起
8.2 PCIe拓扑结构
8.3 PCIe分层结构
8.4 PCIe TLP类型
8.5 PCIe TLP结构
8.6 PCIe配置和地址空间
8.7 TLP的路由
8.8 数据链路层
8.9 物理层
8.10 PCIe重置
8.11 PCIe最大有效载荷和最大读请求
8.12 PCIe SSD热插拔
8.13 SSD PCIe链路性能损耗分析
8.14 PCIe省电模式ASPM
8.15 PCIe其他省电模式
8.16 PCIe 4.0和5.0介绍
8.17 SR-IOV
第9章 NVMe介绍
9.1 AHCI到NVMe
9.2 NVMe综述
9.3 吉祥三宝:SQ、CQ和DB
9.4 寻址双雄:PRP和SGL
9.5 Trace分析
9.6 端到端数据保护
9.7 Namespace
9.8 NVMe动态电源管理
9.9 NVMe over Fabrics
9.9.1 概述
9.9.2 NVMe over RDMA概述
9.9.3 NVMe over TCP概述
9.9.4 案例解读
9.9.5 全闪存阵列
9.10 ZNS简介
9.10.1 从Open-Channel说起
9.10.2 ZNS的核心概念
9.10.3 ZNS中的核心命令
9.10.4 ZNS的优势
9.10.5 ZNS SSD应用场景和软件生态
9.11 CMB和HMB简介
9.11.1 CMB简介
9.11.2 HMB简介
9.12 Key Value命令集简介
9.12.1 Key Value存储架构
9.12.2 NVMe Key Value命令集
第10章 UFS介绍
10.1 UFS简介
10.2 UFS协议栈
10.2.1 应用层
10.2.2 传输层
10.2.3 互联层
10.3 UPIU
10.3.1 UPIU事务
10.3.2 UPIU格式
10.4 逻辑单元
10.5 RPMB
10.6 UFS低功耗简介
10.7 WriteBooster
10.8 HPB
测试篇
第11章 SSD测试
11.1 初始SSD测试
11.1.1 协议验证测试
11.1.2 系统应用测试
11.1.3 SSD的主要测试内容
11.2 SSD常规性能测试
11.2.1 消费级SSD性能测试
11.2.2 企业级SSD性能测试
11.2.3 SNIA测试
11.3 FTL功能模块测试
11.3.1 写放大测试
11.3.2 垃圾回收测试
11.3.3 磨损均衡测试
11.4 掉电恢复测试
11.4.1 SSD掉电恢复测试
11.4.2 整机掉电测试
11.5 数据完整性测试
11.6 回归测试
11.7 DevSlp测试
11.8 PCISIG测试
11.9 耐久度测试
11.10 验证与确认
11.11 测试设备与仪器
11.11.1 仿真器
11.11.2 PCIe协议分析仪
11.11.3 Jammer
11.11.4 测试平台eBird介绍
11.11.5 Gen 4&5 NVMe SSD研发测试工具
11.11.6 NVMe SSD热插拔、掉电、电压拉偏、功耗测试、边带信号测试
11.11.7 NAND闪存测试工具
11.11.8 SSD存储开放实验室介绍
扩展篇
第12章 闪存文件系统
12.1 EXT4文件系统
12.1.1 EXT4的发展历史
12.1.2 EXT4的物理结构
12.1.3 EXT4的内存结构
12.1.4 EXT4的容量扩展:范围映射
12.1.5 EXT4的分配策略
12.1.6 EXT4的可靠性
12.1.7 EXT4的局限性
12.2 F2FS文件系统
12.2.1 F2FS磁盘布局
12.2.2 F2FS中的重要算法
12.2.3 F2FS特点总结
12.2.4 F2FS最新进展
后折页
封底
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