Apacer: nuevas tecnologías para SSD

Integridad de datos

Data Raid

DataRAID es un algoritmo de firmware, desarrollado específicamente para la memoria flash 3D NAND, que garantiza la integridad de los datos mediante la creación de paridad para comprobar que los datos existentes en la memoria flash sean completos y correctos. Si el firmware no logra reparar los datos usando el código de corrección de errores ECC, el algoritmo RAID utiliza la paridad para reparar los datos corrompidos.

Protección de datos de extremo a extremo

Es una función que amplía el control de errores a la totalidad del trayecto desde el ordenador hasta la memoria flash y viceversa.

Operación de escritura

● Cuando los datos pasan del ordenador al caché del SSD, el firmware calcula la paridad CRC a partir de ellos y la agrega a los datos.
● Cuando los datos con paridad CRC se mueven del caché al búfer del sector, se verifica la paridad CRC.
● Tras ello, el firmware calcula los códigos de corrección de errores BCH (LDPC) de los datos y los escribe junto con los datos y su paridad CRC en la memoria flash.

Operación de lectura

Cuando se leen datos en la NAND, el proceso se realiza a la inversa:
● el firmware lee los datos con los códigos de corrección de errores BCH (LDPC) adjuntos, los comprueba y repara los errores si los hay.
● Tras ello, mueve los datos al caché del SSD, calcula la paridad CRC y la compara con la paridad almacenada con los datos.

Smart Read Refresh

Durante cada comando Reach, el controlador realiza una comprobación del bloque objetivo en dos fases. En primer lugar, comprueba si el bloque ha sido marcado como «necesita refrescar». En caso afirmativo, se refresca el bloque antes de leerlo, lo que significa que todas las páginas programadas de dicho bloque se copian a páginas libres de otros bloques y se borra el bloque. De lo contrario, el controlador comprueba el número de bits de error existentes en ese momento. Si el número de errores iguala o supera el umbral, se marca el bloque como «necesita refrescar», lo que significa que se refrescará durante la próxima operación de lectura. Por supuesto, el umbral se ajusta a un valor en el que el algoritmo de ECC todavía es capaz de corregir errores.

Vida útil

CoreAnalyzer2

Tras elegir un determinado SSD, los clientes no siempre entienden a fondo su comportamiento real en campo, más allá de datos básicos como el estado del SSD y la capacidad restante. Por ello no aprovechan todas las ventajas que ofrece la tecnología SSD. El primer paso consiste en determinar el SSD idóneo para una aplicación concreta, lo que incluye seleccionar el firmware más adecuado. Para ello resulta de ayuda el software CoreAnalyzer2 de Apacer. Este software, que funciona a nivel de firmware, monitoriza la temperatura, los comandos SATA y el comportamiento de lectura/escritura aleatorio o secuencial, y comprueba si la partición está alineada con los sectores físicos de 4 KB y si los datos se leen/escriben siempre como múltiplos de 4 KB (alineamiento 4 K), el número de ciclos de programación/borrado, el recuento de fallos de alimentación, el tiempo de inactividad y la frecuencia de acceso al disco.

El cliente puede usar Coreanalyzer2 durante la simulación de carga de trabajo o, si esta no es posible, mediante pruebas en campo. Tras las pruebas, el cliente puede descargar el archivo de registro y enviarlo a Apacer para su análisis. Apacer analiza el registro para determinar si el SSD es idóneo para la aplicación en cuestión y, en su caso, recomienda uno o varios SSD más adecuados, además de posibles modificaciones de firmware potencialmente útiles.

Mapeado de página

Aunque esta tecnología no es completamente innovadora, vale la pena señalar que todos los SSD Apacer nuevos usan mapeado de página en lugar de mapeado híbrido de bloques.

En el mapeado de página, la entrada de tabla de mapeado está compuesta por el LPN (número de página lógica) y el PPN (número de página física). Cuando se produce una solicitud de escritura de una página lógica, la tabla de mapeado busca la página física. Si esta ya contiene datos, se invalida, y se escriben los datos necesarios en la página libre disponible. Tras la escritura, se actualiza la tabla de mapeado en la RAM y en la memoria flash NAND.

El mapeado de página tiene la ventaja de que los datos pueden escribirse en cualquier página libre de la memoria flash, lo que aumenta la flexibilidad de la gestión de almacenamiento. La escritura aleatoria no requiere varias copias de la página ni el borrado de bloques. El mapeado de página tiene mejor rendimiento cuando hay suficientes páginas libres disponibles. Por ello es necesario reaprovechar las páginas invalidadas o «basura» con el fin de liberar espacio para los nuevos datos. Con este propósito, el firmware usa una eficaz técnica de «recogida de residuos».

El mapeado de página requiere una gran cantidad de RAM y memoria flash para la tabla de mapeado. Esto representaba un problema en el pasado, en especial para los sistemas embebidos, en los que el precio desempeñaba un papel importante. Actualmente, el coste de la memoria RAM y flash ha bajado hasta tal punto que se utiliza el mapeado de página incluso para algunas tarjetas de memoria microSD.

Sobreaprovisionamiento

Para reducir la amplificación de escritura y aumentar la resistencia y el rendimiento, algunos de los SSD de Apacer ofrecen la función de sobreaprovisionamiento. Con esta tecnología, se reserva el 7 % o más del espacio en disco para que el firmware pueda realizar la «recogida de residuos», la nivelación de desgaste y la sustitución de nuevos bloques incorrectos. El espacio reservado no es accesible para los usuarios, sino solo para el firmware.

Seguridad

TCG Opal 2.0

Desarrollada por Trusted Computing Group (TCG), la especificación de almacenamiento Opal es un conjunto de especificaciones de seguridad usadas para aplicar el cifrado basado en hardware a dispositivos de almacenamiento. En otras palabras, es una especificación para discos con cifrado automático (SED) que garantiza el cifrado de todos los datos del disco en todos los casos, sin necesidad de soluciones de cifrado de otros fabricantes.

El Trusted Computing Group Storage Workgroup creó la Opal Security Subsystem Class (SSC), también denominada «Opal SSC» o simplemente «Opal» como protocolo de gestión de seguridad para dispositivos de almacenamiento. Este protocolo define especificaciones referentes a la gestión de archivos en dispositivos de almacenamiento y establece permisos de nivel de clase para el almacenamiento/recuperación de archivos, para así proteger los datos de los usuarios. Los dispositivos que cumplen las especificaciones de Opal SSC se denominan también dispositivos TCG Opal.

El cifrado AES de 256 bits es un método de protección de discos que goza de gran difusión gracias a su enorme resistencia contra los ataques de fuerza bruta. El cifrado se realiza en el propio SSD por medio de hardware especialmente diseñado para este fin, que puede resultar más rápido que las soluciones de software.

AES 256, Instant Keychange

Los SSD que admiten el cifrado por hardware también ofrecen otra manera de borrar con seguridad: el Instant Keychange. Cuando se emite el comando Instant Keychange, se genera una nueva clave que sustituye a la clave original en la memoria flash en menos de un segundo. Dado que la nueva clave no coincide con la anterior cuando el ordenador intenta acceder a los datos, estos no están disponibles debido a un fallo de autenticación de clave AES. Los datos no están borrados en el sentido convencional (es decir, reescritos como 0 o 1), pero son ilegibles, y por lo tanto están protegidos.

Supervivencia