上文（杂谈闪存二：NOR和NANDFlash-知乎专栏）提到NANDflash管理的核心FTL（FlashTranslationLayer）。事实上几乎所有的应用NANDFlash的设备都必须配备FTL，包括我们经常碰到的SD,eMMC,UFS,SSD等等。通常FTL由这些设备的固件提供实现。我们来深入了解下什么是FTL吧。

NANDflash的组成

一个典型的Flash芯片由Package,die,plane,block和page组成，如下图：

chip即Flash芯片，就是我们经常在M.2的SSD上看到的NANDflash颗粒。

一个NAND颗粒是由一颗或者多颗Die封装在一起而成，这种封装可是平排的，也可以是层叠的。die内部可以通过3D堆叠技术扩展容量，譬如三星的V-NAND每层容量都有128Gb（16GB），通过3D堆叠技术可以实现最多24层堆叠，这意味着24层堆叠的总容量将达到384GB！就像盖楼房一样：

Die也是可以单独执行命令和返回状态的最小单位。

一个die可以包含几个Plane.

block:重要的概念，它是擦除操作的最小单位。

page:也很重要，它是写入动作的最小单位。

当我们有了块干净的Flash，我们第一个想干的事就是写些东西上去，无论我们是写一个byte还是很多东西，必须以page为单位，即写一个byte上去也要写一个page。当我们满意的写了东西上去后，如何修改呢？是不是可以再写一次呢？可惜的是，我们的program操作只能把bit1改成0，而不能从0改成1.即我们可以把11110000改成11000000，但不能改成11111111。即有点像逻辑and操作(我们可以通过NAND这个名字联想记忆一下)。那么如何把0改回1呢？这就要靠擦除操作了，但是擦除操作只能在block的上面操作，如果我们把整块block上的所有page都读回RAM，改动后再擦除再写回去(也叫read-modify-write)，似乎问题就完美解决了。但是别忘了，我们前文中提到，NANDflash的寿命是由其擦写次数决定的(P/E数(Program/EraseCount)来衡量的)，频繁的擦除慢慢的会产生坏块。那么我们如何才能平衡整块flash的整体擦写次数呢？这就要我们的FTL登场了。

1。FTL原理

FTL简单来说就是系统维护了一个逻辑Block地址（LBA，logical block addresses）和物理Block地址（PBA, physical block addresses）的对应关系,如图：

有了这层映射关系，我们需要修改时就不需要改动原来的物理块，只需要标记原块为废块，同时找一个没用的新物理块对应到原来的逻辑块上就好了。问题解决了！实际情况比这个稍微复杂些，我们需要解决以下问题：

LBA和PBA究竟是对应page还是block？

如何做到寿命均衡?

废块何时回收？

这个逻辑对应表存储到哪里？

2。LBA/PBA的颗粒度问题

如果我们把LBA和PBA都设置成page大小，这也叫做page-level mapping，这和我们写入颗粒一致，很灵活。但这么小的粒度会带来一个问题：逻辑对应表太大！想象一下，我们有个64GB的Die，每个page只有4KB，我们的对应表需要64*1024*1024*4/4=64MB！这个绝对不能接受。那么按照block，也就是block-levelmapping呢?会不会好些呢？至少占用空间好了很多，但是因为写入时不清楚page情况，往往要整块擦除，效能会大大下降。有没有更好的办法呢？实际使用中常用的是log-block mapping,它从我们现代的log文件系统中学到经验，也充分利用了page和block的不同特性。它比较复杂，我们这里按下不表。

3。如何做到寿命均衡（Wear Levelling）

LBA/PBA的映射本身会对寿命均衡产生正面影响。就如我们SD卡上的FAT文件系统，文件分配表会被经常修改，

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