Apacer bringt neue Technologien für SSD

Datenintegrität

Datenrate

DataRAID ist ein Firmware-Algorithmus, der insbesondere für das 3D NAND-Flash-Laufwerk entwickelt wurde und der für Datenintegrität sorgt, indem durch Abgleiche die Vollständigkeit und Richtigkeit der bestehenden Daten im Flash-Speicher überprüft wird. Falls die Firmware nicht in der Lage ist, die Daten mittels des ECC (Error-correcting code) zu reparieren, verwendet der RAID-Algorithmus die Parität und repariert die beschädigten Daten.

End-to-end Datenschutz

Es handelt sich um eine Funktion, welche die Fehlerbehandlung ausweitet, und somit den gesamten Weg vom Computer bis zum Flash-Speicherchip und zurück abdeckt.

Lesevorgang

● Wenn Daten vom Computer in den SSD-Zwischenspeicher übertragen werden, berechnet die Firmware die CRC-Prität und wendet dies auf die Daten an.
● Wenn Daten mit CRC-Parität vom Zwischenspeicher in den Sektorpuffer übertragen werden, wird die CRC-Parität überprüft.
● Die Firmware berechnet dann die BCH (LDPC) ECC-Codes für Daten und schreibt diese zusammen mit den Daten und der CRC-Parität in den Flash-Speicher.

Lesebetrieb
Wenn Daten von NAND ausgelesen werden, erfolgt der Prozess in umgekehrter Reihenfolge:

● Die Firmware liest Daten mit angehängten BCH (LDPC) Fehlerkorrekturcodes, überprüft Daten und behebt Fehler falls notwendig.
● Die Firmware bewegt die Daten dann in den SSD-Zwischenspeicher, berechnet die CRC-Parität und vergleicht sie mit paritätsgespeicherten Daten.

Smart Read Refresh

Während jedes Reach-Befehls führt der Controller eine zweistufige Prüfung des Zielblocks durch. Zuerst wird überprüft, ob der Block mit „Muss erneuert werden“ markiert wurde. Falls ja, wird der Block vor dem Auslesen erneuert, was bedeutet, dass alle programmierten Seiten dieses Blocks auf freie Seiten in anderen Blocks kopiert werden, und der ursprüngliche Block danach gelöscht wird. Falls nicht überprüft der Controller die Anzahl der momentan vorhandenen Fehler. Falls die Anzahl der Fehler den Grenzwert erreicht oder überschreitet, wird der Block mit „Muss erneuert werden“ gekennzeichnet, so dass er während des nächsten Lesevorgangs erneuert wird. Der Grenzwert wird natürlich auf einen Wert eingestellt, bei dem der ECC-Algorithmus noch Fehler beheben kann.

Langlebigkeit

CoreAnalyzer2

Nachdem eine bestimmte SSD ausgewählt wurde, fällt es Kunden häufig schwer, tatsächliches Verhalten in dem Feld zu verstehen, das über grundlegende Daten wie den SSD-Zustand und die übrige Kapazität hinausgeht. Daher kann der SSD-Speicher nicht vollständig ausgenutzt werden.

Der erste Schritt ist es, die ideale SSD für eine bestimmte Anwendung zu finden, einschließlich der Auswahl der geeignetsten Firmware. Dies können Sie mit Apacers CoreAnalyzer2-Software tun. Sie funktioniert auf Firmware-Ebene und überwacht Temperatur, SATA-Befehle, zufälliges oder sequentielles Lese/Schreibverhalten, ob die Partition an den physischen 4KB-Sektoren ausgerichtet ist und ob die Daten stets als Vielfache von 4KB gelesen/geschrieben werden (4K-Ausrichtung), die Anzahl der Programmier/Löschzyklen, die Anzahl der Stromausfälle, die Leerlaufzeit und wie häufig auf das Laufwerk zugegriffen wurde.

Der Kunde kann Coreanalyzer2 während einer Arbeitslast-Simulation oder während Feldtests verwenden, falls eine Simulation nicht möglich ist. Nach dem Testen kann der Kunde die Protokolldatei herunterladen und sie zur Analyse an Apacer schicken. Apacer analysiert diese, um zu beurteilen, ob die SSD für diese bestimmte Anwendung geeignet ist, oder empfiehlt eine oder mehr SSDs, die dafür am besten geeignet sind, sowie mögliche Firmware-Modifikationen, die sich als nützlich erweisen könnten.

Page Mapping

Diese Technologie ist zwar nicht mehr neu, sollte doch erwähnt werden, dass alle neuen Apacer SSDs Page Mapping anstelle von Hybrid Block Mapping verwenden.

Bei Page Mapping besteht der Mapping Table-Eintrag aus LPN (Logical Page Number) und PPN (Physical Page Number). Wenn eine Anfrage zum Erstellen einer logischen Seite kommt, sucht die Mapping Table nach dieser physischen Seite. Falls diese bereits Daten enthält, wird die Seite ungültig gemacht und die erforderlichen Daten werden auf die verfügbare freie Seite geschrieben. Nach dem Schreiben wird die Mapping Table im Ram und im NAND-Flash-Speicher aktualisiert.

Page Mapping hat den Vorteil, dass Daten auf jede freie Seite im Flash-Speicher geschrieben werden können, was die Flexibilität der Speicherverwaltung erhöht. Zufälliges Schreiben erfordert keine Kopien mehrerer Seiten und Block-Löschungen. Page Mapping funktioniert am besten, wenn ausreichend viele freie Seiten zur Verfügung stehen. Ungültige „Müll“-Seiten müssen daher für neue Daten freigeräumt werden. Die Firmware verwendet daher eine effiziente „Müllsammlung“-Technik.

Page Mapping erfordert eine große Menge an RAM- und Flash-Speicher für die Mapping Table. Dies war früher ein Problem, vor allem für kostengünstige, eingebettete Systeme. Momentan sind die Kosten für RAM- und Flash-Speicher so stark gesunken, dass Page Mapping selbst bei einigen microSD-Speicherkarten verwendet wird.

Überangebot

Um den Schreibfaktor zu senken und Ausdauer und Leistung zu erhöhen, unterstützen einige SSDs von Apacer ein Überangebot. Mit dieser Technologie wird 7 % oder mehr des Festplattenspeichers dafür bereitgestellt, dass die Firmware „Abfallentsorgung“ durchführt, Verschleißerscheinungen erkennt und fehlerhafte Blöcke durch neue ersetzt. Der bereitgestellte Speicherplatz steht den Nutzern nicht offen, sondern nur der Firmware.

Sicherheit

TCG Opal 2.0

Opal Storage Specification ist ein Satz von Sicherheitsspezifikationen, die für die Anwendung von hardwarebasierten Verschlüsselungen auf Speichergeräten von der Trusted Computing Group (TCG) entwickelt wurde. Anders gesagt handelt es sich um eine Spezifikation für selbst-verschlüsselnde Laufwerke (Self-encrypting drives – SED), so dass alle Daten auf dem Laufwerk stets verschlüsselt werden, ohne dass Verschlüsselungslösungen Dritter erforderlich wären.

The Trusted Computing Group Storage Workgroup hat die Opal Security Subsystem Class (SSC), auch „Opal SSC“ oder kurz „Opal“ genannt als Sicherheitsmanagement-Protokoll für Speichergeräte entwickelt. Die Klasse legt Spezifikationen bezüglich des Dateimanagements auf dem Speichergerät fest, sowie Klassen-Zulassungen für die Speicherung / das Aufrufen von Dateien, wodurch die Benutzerdaten geschützt werden. Geräte, die den Opal SSC-Spezifikationen entsprechen, werden manchmal als TCG Opal-Geräte bezeichnet.

AES 256-Bit Verschlüsselung ist eine beliebte Art, Laufwerke zu sichern, da sie äußerst hartnäckig gegenüber Brute-Force-Angriffen ist. Die Verschlüsselung findet im SSD selbst statt, indem bestimmte HW verwendet werden, die für diese Aufgabe entwickelt wurden, was schneller sein kann, als Software-Lösungen.

AES 256, Instant Keychange

SSDs, die HW-Verschlüsselung unterstützen bieten auch eine weitere Möglichkeit der sicheren Löschung – Instant Keychange. Wenn der Befehl Instant Keychange erteilt wird, wird ein neuer Schlüssel erzeugt, welche den ursprünglichen Schlüssel in Flash in unter einer Sekunde ersetzt. Da der neue Schlüssel nicht mit dem alten übereinstimmt, wenn der Computer versucht, auf die Daten zuzugreifen, stehen diese durch einen Fehler in der AES-Schlüsselerkennung nicht zur Verfügung. Die Daten wurden im konventionellen Sinne nicht gelöscht (mit 0 oder 1 überschrieben), sondern sind nun unlesbar und daher geschützt.

Haltbarkeit