堅固的特性，例如抗沖擊和振動以及寬工作溫度范圍，現在在嵌入式 SSD 中很常見。但是，如果沒有強大的電源保護，數據可靠性可能會在意外斷電的情況下受到嚴重影響。

作為一項顛覆性技術，SSD 已在各種應用中取代速度較慢的傳統硬盤，從消費類筆記本電腦到企業數據中心再到工業嵌入式系統。除了提供更快的 I/O 性能外，沒有移動部件意味著 SSD 消耗的功率更少，并且天生更能抵抗沖擊和振動，使其適用于經常部署工業和嵌入式系統的惡劣環境。

與企業數據中心中的 SSD 具有冗余備用發電機和計劃的數據備份不同，部署在工業和嵌入式系統中的 SSD 通常在存儲關鍵數據的同時在電源不可靠的惡劣環境中運行。

SSD 的堅固特性使其成為適用于嵌入式和工業用途的可靠數據存儲解決方案，但同樣，前提是電源損耗問題得到解決。雖然從閃存讀取很簡單，但寫入閃存更復雜，并且大多數 SSD 使用易失性 DRAM 緩存來優化寫入操作。這些 DRAM 緩沖區通過緩存 I/O 操作和在驅動器周圍傳播寫入來提高 SSD 性能和使用壽命。然而，由于 DRAM 是一種易失性存儲介質，如果發生意外斷電，存儲在這些緩沖區中的關鍵數據可能會無法挽回地丟失，除非有電源保護策略。

磁性介質可以就地覆蓋，但寫入閃存需要先擦除先前存儲的數據。因此，每次寫入不再是單個操作，而是擦除，然后是編程 （PE） 操作。此外，雖然讀取操作一次可以讀取一個小數據單元，但 PE 周期在塊級別進行操作。擦除一個大塊只是為了寫入一個單元是低效的，因此寫入操作通常在寫入之前緩存，以一次閃存一個塊。

實施寫入緩沖區允許 SSD 每秒實現大量操作。同時，通過使用易失性 DRAM，它們在臟電源條件下的數據可靠性方面提出了嚴峻挑戰。當意外斷電時，所有緩沖區內容都需要刷新到非易失性存儲器，否則可能會發生數據丟失或損壞。

電源保護策略

在不可靠的電源條件下保護 SSD 免受數據丟失的風險可以采用硬件/固件組合方法的形式。使用電壓檢測電路，可以立即檢測到低電壓情況，從而觸發數據保護方案。I/O 操作暫停并切斷輸入電源，同時存儲在板載電容器中的剩余電量放電，以允許將易失性 DRAM 緩存的內容刷新到非易失性閃存中。Innodisk 的 iCell 就是這樣一種技術。

解決功率損耗問題的另一種方法是消除問題的根源。無 DRAM 固態硬盤從等式中去除了易失性 DRAM 數據緩沖區，使斷電保護更簡單，因為關鍵數據永遠不會存儲在易失性 DRAM 中。出于寫入優化的目的，使用了較小的 SRAM 緩沖區。通過使用小容量的快速（盡管更昂貴）SRAM，這種設計可以在意外斷電的情況下快速刷新到閃存。

最好的工業 SSD 可以采用結合固件和硬件電源保護的方法，或者采用更簡單的無 DRAM 設計來實現閃存數據完整性的電源保護。兩種選擇都有其自身的優勢，決定取決于成本和性能，無 DRAM 固態硬盤提供價格優勢，而使用 DRAM 的電源保護固態硬盤提供性能和電源保護的平衡。

審核編輯：郭婷