斷電保護(hù)是作什么用的？

斷電保護(hù)幾乎是企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)的標(biāo)配功能，它的作用是在發(fā)生意外斷電（非正常關(guān)機(jī)）時(shí)，保護(hù)板載DRAM緩存中的數(shù)據(jù)不致丟失。

企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)示例，圖片來(lái)自鎧俠，即原東芝存儲(chǔ)由于固態(tài)硬盤(pán)的DRAM緩存中除了用戶(hù)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)緩存之外，還包含了相當(dāng)大容量的FTL閃存映射表，這張?zhí)摂M表對(duì)固態(tài)硬盤(pán)工作極為重要，一旦丟失的話(huà)固態(tài)硬盤(pán)就會(huì)變磚（無(wú)法被識(shí)別）。

FTL閃存映射表的作用下圖是東芝HK3R企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)拆解，圖片來(lái)自TweakTown，左側(cè)兩個(gè)大電容就是它的斷電保護(hù)用儲(chǔ)能電容。為了實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)，不僅需要添加電容，還要有相關(guān)的升降壓元件、電壓檢測(cè)以及固件控制邏輯。

完整的斷電保護(hù)其實(shí)分為兩部分：PFM（電源故障管理）和PLP（斷電保護(hù)）。PLP主要是指儲(chǔ)能電容和相關(guān)電路。PFM更多是固件算法和控制邏輯，包括檢測(cè)電壓下降水平，并決定何時(shí)將供電轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)能電容應(yīng)急供電，將DRAM緩存中的數(shù)據(jù)安全寫(xiě)入NAND閃存，避免意外損壞。PFM還會(huì)將FTL閃存表同時(shí)備份在兩個(gè)不同的NAND閃存芯片上，防止某顆閃存損壞而失去全部備份。

斷電保護(hù)功能中的供電切換有電容不等于萬(wàn)無(wú)一失：

斷電保護(hù)的儲(chǔ)能電容只是一個(gè)硬件基礎(chǔ)設(shè)施，能不能做到完整的保護(hù)還取決于主控硬件結(jié)構(gòu)，以及固件中與之相對(duì)應(yīng)的軟件算法是否足夠健壯、是否經(jīng)過(guò)了充分的驗(yàn)證，能夠應(yīng)對(duì)各種邊角案例，并不是只要肯加電容就能保安全。

歷史上Intel 320系列就沒(méi)能通過(guò)鉭電容根治它的祖?zhèn)?M掉盤(pán)毛病：這是主控架構(gòu)上的缺陷，不那么容易修好的。后來(lái)英特爾開(kāi)始在消費(fèi)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)上換用其他公版定制方案（先是SandForce，SandForce沒(méi)落后又換成SMI慧榮），也算跳出了8M這個(gè)坑。

Intel 320中的儲(chǔ)能電容 圖片來(lái)源：Anandtech歷史上還有一些消費(fèi)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)也有斷電保護(hù)電容，但是容量比較小，僅僅能保護(hù)FTL數(shù)據(jù)（避免掉盤(pán)變磚），而顧不得DRAM緩存中其他用戶(hù)數(shù)據(jù)，可以被稱(chēng)之為“基礎(chǔ)版本的斷電保護(hù)”。典型的例子有美光MX300、OCZ Vector 180等，基本都是一些老型號(hào)了。

MX300中的小電容僅能保護(hù)FTL下圖中的OCZ Vector 180原本設(shè)計(jì)階段是準(zhǔn)備做完整斷電保護(hù)的，當(dāng)時(shí)媒體曝光的PCB上有6顆大電容：

工程樣品階段的VT180 圖片來(lái)源：techpowerup但最后上市版本是只具備基礎(chǔ)斷電保護(hù)（僅FTL）能力的單電容形式：

最終上市的VT180 圖片來(lái)源：Anandtech為什么Vector 180虎頭蛇尾？是負(fù)擔(dān)不起區(qū)區(qū)5顆電容的成本嗎？并不是。即便固態(tài)硬盤(pán)擁有完整斷電保護(hù)，所能保障的也僅僅是斷電發(fā)生的瞬間已經(jīng)存儲(chǔ)在固態(tài)硬盤(pán)DRAM緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)，而對(duì)于沒(méi)有及時(shí)保存的文檔以及Windows系統(tǒng)寫(xiě)入緩存（位于電腦主內(nèi)存中）里的數(shù)據(jù)這些都是無(wú)能為力的。

SSD斷電保護(hù)給不了你全部的安全要想獲得全面的數(shù)據(jù)安全保障，絕不僅僅是購(gòu)置一塊具備完整斷電保護(hù)的SSD或者給電腦裝一個(gè)UPS不間斷電源就可以高枕無(wú)憂(yōu)的，這是一個(gè)軟硬件的系統(tǒng)工程。而一般家庭用戶(hù)使用的不是數(shù)據(jù)庫(kù)一類(lèi)對(duì)數(shù)據(jù)完整性的要求非常高的應(yīng)用，同時(shí)也不愿接受完整保護(hù)體系所附帶產(chǎn)生的高成本、性能降低等副作用。也就是說(shuō)，看似高大上的固態(tài)硬盤(pán)完整斷電保護(hù)其實(shí)在家用電腦里并不香，無(wú)論廠商還是用戶(hù)，需要的只是基礎(chǔ)的自我保護(hù)能力：不要因?yàn)橐馔鈹嚯娋妥兇u故障。

人人皆有的斷電保護(hù)：

早期的固態(tài)硬盤(pán)是比較容易掉盤(pán)的，現(xiàn)在百度搜索“Intel 8M”、“美光 30分鐘”，依然能看到很多相關(guān)的信息，這些故障基本都和固態(tài)硬盤(pán)意外斷電有關(guān)。所以一些比較了解固態(tài)硬盤(pán)的玩家都很關(guān)注斷電保護(hù)。

現(xiàn)在的固態(tài)硬盤(pán)不容易掉盤(pán)，并不是因?yàn)榈綦姳Ｗo(hù)電容普及了。相反，現(xiàn)在的固態(tài)硬盤(pán)大都沒(méi)有配備儲(chǔ)能電容，但卻依然具備較強(qiáng)的斷電保護(hù)能力。下圖是東芝TR200固態(tài)硬盤(pán)的拆解，它代表了當(dāng)前SATA固態(tài)硬盤(pán)的主流形式：本身沒(méi)有外置DRAM緩存，但主控內(nèi)集成有32MB容量的SRAM緩存，起到存儲(chǔ)FTL閃存映射表的作用。

thessdreviewTR200沒(méi)有斷電保護(hù)儲(chǔ)能電容，但是它并不容易因?yàn)橐馔鈹嚯姸兇u。這不是魔法，而是軟件形式的斷電保護(hù)在發(fā)揮作用：定時(shí)保存FTL到閃存，并且在閃存中保留多個(gè)FTL備份。

從硬件電路+固件邏輯到純固件軟件實(shí)現(xiàn)，其實(shí)還是有一定差別的。軟件實(shí)現(xiàn)的斷電保護(hù)只能護(hù)住FTL閃存映射表不致?lián)p壞，或者損壞后能夠快速有效地完成重建，但是由于沒(méi)有儲(chǔ)能電容，它無(wú)法保護(hù)DRAM緩存中的數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)寫(xiě)入都會(huì)在檢測(cè)到斷電事件的瞬間被凍結(jié)以防出錯(cuò)。簡(jiǎn)單，但實(shí)用。

總結(jié)一下：軟件的斷電保護(hù)功能已經(jīng)是當(dāng)前幾乎每一塊固態(tài)硬盤(pán)都具備的基礎(chǔ)功能，它不需要配備儲(chǔ)能電容也能提供基礎(chǔ)的斷電保護(hù)，滿(mǎn)足SSD面對(duì)意外斷電時(shí)的可靠性的需求。