《FTL之垃圾回收、写放大和OP 》总结

来自 http://www.ssdfans.com/?p=1840：

写放大WA：

对空盘来说（未触发GC），写放大一般为1，即Host写入多少数据，SSD写入闪存也是多少数据量（这里忽略SSD内部数据的写，如映射表的写入）。在Sandforce控制器出来之前，写放大最小值为1。但是由于Sandforce控制器内部具有实时数据压缩模块，它能对Host写入的数据进行实时压缩，然后再把它们写入到闪存。举个例子，Host写入8KB数据，经压缩后，数据变为4KB，如果这个时候还没有垃圾回收，那么写放大就只有0.5。

一共36个方块，其中有12个有效数据块，我们做完垃圾回收后，需把这12个有效数据块写回：

后面还可以写入24个方块的Host数据。因此，为了写这24个方块的Host数据，SSD实际写了12个方块的原有效数据，再加上该24个方块的Host数据，总共写入36个方块数据，按照写放大定义。WA= 36/24 = 1.5 。

写放大越大，意味着写入闪存的数据越多，对闪存磨损就越厉害，因此，SSD设计的一个目标不是没有蛀牙，而是让WA尽量小。减小写放大，可以使用前面提到的压缩办法（主控决定），顺序写也可以减小写放大（垃圾集中，但顺序写可遇不可求），还有就是增大OP （这个可控）。

增大OP怎么就能减小写放大

先定义OP比例=（闪存空间-用户空间）/用户空间。

还是以前面SSD空间为例，SSD容量是180个小方块，当OP是36个小方块时，整个SSD空间为216个小方块，OP比例是36/180= 20%。那么180个小方块的Host数据平均分摊到216个小方块时，每个小方块的平均有效数据为180/216 = 0.83，一个Block上的有效数据为0.83*9 = 7.5，也就是一个Block上面平均有7.5个小绿块和1.5个小红块。为了写1.5个Host数据方块，需要写9个方块的数据（原有7.5个有效数据，加1.5个Host数据），写放大是9/1.5 = 6。

如果整个SSD闪存空间不变，还是216个小方块，调整OP比例至72个小方块 （OP比例50%），因此，SSD容量就变成144个小方块。144个小方块的Host数据平均分摊到216个小方块时，每个小方块的平均有效数据为144/216 = 0.67，一个Block上的有效数据为0.67*9 = 6，也就是一个Block上面平均有6个小绿块和3个小红块。为了写3个Host数据方块，需要写9个方块的数据（原有6个有效数据，加3个Host数据），写放大是9/3 = 3。

从中看出，OP越大，写放大减小。很好理解，OP越大，每个Block有效数据越少，垃圾越多，因此需要重写更少的数据，因此写放大越小。同时，由于GC需要重写的数据越少，SSD满盘写性能也越好。

OP大小和写放大以及SSD耐写性的关系见下图：

总结一下： WA越小越好，因为越小意味着对闪存损耗越小，可以给闪存延年益寿；OP越大越好，OP越大，意味着写放大越小，意味着SSD写性能越好。