nand flash basics
nand flash basics
nand flash page size, block size
page是NAND Flash上最小的读/写单位（一个page上的单元共享一根字符线Word line），块是最小的擦除单位（。不同厂牌不同型号颗粒有不同的page和block大小。
4KB的页尺寸，256KB的块尺寸。图中4096字节用于存储数据，另外128字节用来做管理和ECC用。
from: https://zhuanlan.zhihu.com/p/423739433
nand flash写之前要先erase
nand flash不支持就地更新(in place update)，需要先erase再写，
因为写不能使bit从0变为1，只能从1变为0，erase就是将bit转为1
nand flash顺序、随机读写性能特点
NAND型闪存的特点是读性能和顺序写性能较高，但随机写性能相对较低。闪存随机写性能差的原因，主要由闪存的物理特性导致，即NAND型闪存无法执行就地更新操作，必须先擦除，再写。对于大多数应用而言，随机写的IO频繁度要远高于顺序写，这将导致频繁的垃圾回收操作，影响读写性能
ERASE/TRIM/DISCARD/SANITIZE的区别
总体上来说，ERASE/TRIM/DISCARD三者很相似，SANTIZE差异比较大。总体区别如下表格所示
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擦除命令 |
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Erase |
Trim |
Discard |
Sanitize |
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argument |
0x00000000 |
0x00000001 |
0x00000011 |
N/A |
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unit |
Erase group |
Write block |
Write block |
N/A |
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Operation |
moving the mapped host address range to the unmappedhost address range |
moving the mapped host address range to the unmappedhost address range |
moving the mapped host address range to the unmappedhost address range |
Removedfrom unmapped user address space
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Read the region applied |
All 0 or 1 (depending on memory tech.) |
All 0 or 1 (depending on memory tech.) |
Don’t care (Some or all of the original data) |
N/A |
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Interrupt |
N/A |
重置Device(使CMD0,CMD15,或使用eMMC的硬件重置)或电源故障将终止任何挂起和运行中的Trim命令，这样将会导致在这样操作中的数据处在一个未知的状态。 |
重置Device(使CMD0,CMD15,或使用eMMC的硬件重置)或电源故障将终止任何挂起和运行中的Discard命令，这样将会导致在这样操作中的数据处在一个未知的状态。 |
当Sanitize操作完成了之后，在未映射的host地址空间内将不会有数据存在。当Sanitize操作被HPI或Powerfailure中断后，未映射的host地址空间状态将无法得到保护，Host必须写入extendedCSD[165]SANITIZE_START来重新初始化Sanitize操作并允许Sanitize操作来确保未映射的host地址空间里的数据已被清除。
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from: https://www.likecs.com/show-203366921.html
擦除组（EraseGroup）
Erase翻译过来是抹去、擦除的意思。eMMC中可擦除的单位称为“擦除组”，擦除组是用写入块（writeblocks,Device的基本可写单位）来测量的。擦除组的大小是一个设备特殊参数，当ERASE_GROUP_DEF（ecsd[175]）设置为不可用的时候，擦除组的大小在CSD中定义；当ERASE_GROUP_DEF设置为可用的时候，擦除组的大小在EXT_CSD中定义。
当ERASE_GROUP_DEF(EXT_CSD[175])=0时
size of erasableunit = (ERASE_GRP_SIZE[46:42] + 1) * (ERASE_GRP_MULT[41:37] + 1)
size of writeprotect = (WP_GRP_SIZE [36:32] +1) * erasableunit
当ERASE_GROUP_DEF(EXT_CSD[175])=1时
size of erasableunit = 512Kbyte × HC_ERASE_GRP_SIZE（ecsd[224]）
size of writeprotect = 512KB * HC_ERASE_GRP_SIZE *HC_WP_GRP_SIZE
from: https://www.likecs.com/show-203366921.html
write block size
512 bytes
SLC缓存
Afterburner™ 是至誉科技开发的性能增强技术，利用 SLC 缓存来提高连序读写速度。与战斗机中使用的afterburner技术不同，至誉科技的 Afterburner™ 技术可在关键时刻提供短暂的额外性能。
Afterburner™ 的原理是将存储装置的一部分 3D TLC 闪存记忆体配置为 SLC 缓存，使 3D TLC 闪存能够模仿 SLC 的性能优势——尤其是写入性能的部分。Afterburner™ 会在不影响性能的情况下自动将写入 SLC 缓存的数据移至 3D TLC 闪存区内。
不同于喷射机的是，至誉科技的 Afterburner™ 技术完全自动化。不需要人为调整，就能带给您优异的存储性能。
from: https://exadrive.com.cn/afterburner-tech/
eMMC 分区管理
https://linux.codingbelief.com/zh/storage/flash_memory/emmc/emmc_partitions.html#user-data-area
https://blog.csdn.net/weixin_44773006/article/details/105125490
nand flash OP
https://www.techtarget.com/searchstorage/definition/overprovisioning-SSD-overprovisioning
https://www.seagate.com/cn/zh/tech-insights/ssd-over-provisioning-benefits-master-ti/
pSLC
https://zhuanlan.zhihu.com/p/258640200
emmc trim, discard, background command
trim，discard命令是将nand block invalidate，这样在garbage collection时将会跳过这些invalid page，不再将他们copy到另外的位置，所以可以减少GC的工作量，这可以提高random write performance，同时因为减少了数据copy，从而对nand flash的寿命是有益的。
trim、discard命令中的地址需要对齐到the boundary of multiple pages size，否则在后续的GC过程中可能会存在某些page是valid的需要copy到另外的地方造成overhead。
background command是host在没有IO request给到device的情况下在将emmc power off（比如手机没有在使用进入睡眠模式）前，host给device发送此command，device收到command后会执行pending activity，比如garbage collection，wear leveling。通过这样方式，host在给device发送write request时，可以降低此时触发进入GC的几率，因为此时FTL已有足够的free page来完成此write request，这样同样可以提高random write performance。
reference: https://cosmoss-jigu.github.io/pages/pubs/trim-kim-gcce14.pdf
