SSD TRIM
TRIM 作為消費級SSD的救世神藥，也是性能起飛的催化劑，下面簡單介紹TRIM的前世今生。
一. TRIM相關背景/TRIM需要解決的問題
TRIM由檔案系統發起，就拿FAT32檔案系統舉例， 一個檔案包括兩個部分file（檔案指針）和file data（檔案資料）。
檔案建立後如圖1：在FAT區儲存檔案的指針（512B資料），檔案資料可能分幾個段（如file data1 和 file data2）
圖1：
如圖2: 當要删除檔案時，檔案系統重新寫入檔案指針（深色的file），新的檔案指針不在指向老的file data。
圖2：
如圖3: 新的檔案指針和沒有任何聯系， 老資料因而成為垃圾資料。
圖3：
由于SSD不感覺host檔案删除， 仍然以為這些資料是有效資料。 在做GC時會帶來很多寫放大。由此TRIM 應運而生。
2. TRIM需要做什麼？
1）： 清除無效的LBA映射表。
直接更新L2P table, clear trim LBA map。
2）：重新計算Block有效資料個數。
通過L2P table查找到對應的BLK 号， 更新對于BLK的valid cnt。
3. TRIM遠沒有想象的那麼簡單
1）TRIM LBA不對齊處理：
HOST 大多資料以sector（512B）通路， 但SSD内部往往以4KB~16KB 對齊。 那麼如果這種不對齊的TRIM 指令如何處理呢？
如圖比如SSD 内部以4K mapping， 那麼LBA 6~7為一個單元， LBA8~15為另外一個單元。 LBA8~15可以直接修改L2P清楚映射關系就行， 但LBA 6~7不是一個映射單元， 如果需要trim顯然需要做一次read modify write，但這個對于大容量SSD 是不現實的。
其實Spec 有規定可以不知道TRIM後資料為全0， 是以實際做法可以是不修改LBA6~7的映射關系。
2）TRIM 給GC 帶來什麼？
TRIM對于GC如圖插上翅膀， 嘗試想一想GC面對一堆堆的無用資料需要搬移， 那麼現在告訴你隻需要搬這幾個就行，是不是快樂多了，如圖：
3）TRIM和SPOR的逆緣
有了TRIM， TRIM過後的資料發生SPOR應該盡量保證no mapping
試想一下這個場景： Host 寫 LBA0， 然後TRIM LBA 0~100， 再寫LBA 0， 異常掉電，再上電，讀LBA 0，host得到的資料是?
(L2P 不會一直dump)
假設：
如果讀到資料是第一寫的：證明TRIM完成後攝影關系并沒有flush到nand。這樣就是讀到老資料，顯然會verify不過。
如果讀到資料是全0：證明讀到的是trim後的資料， 如果最後一次後剛完成，就發生異常掉電，這是可能的。
如果讀到資料是最後一次寫的： 證明異常掉電前資料是寫入的flash， 這也是合理。
為了避免第一種情況發生，這裡可以引進一種機制-> TRIM BITMAP， 每個BIT表示一個映射關系是否還在（比如4K mapping， 一個4K用1給bit 表示）。
TRIM BITMAP設計的初衷是因為L2P table 太大，不可能一直重新整理，但trim之後的資料要在即使發生SPOR後也要盡量保證為no mapping，是以在TRIM時盡量在更新L2P同時去寫入TRIM BITMAP到NAND， TRIM 指令的完成要保證TRIM BITMAP已經寫入NAND。
在SPOR起來之後做replay可以參看TRIM BITMAP資訊來确定是否需要恢複相關映射關系。
THE END