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Garbage Collection

ガベージコレクション

Garbage Collection

 

ガベージコレクション（GC）は、SSDの主要コンポーネントに対するストレージ容量管理メカニズムで、NANDフラッシュの特定のブロックに格納されたデータを別のブロックに転送すると同時に、不要なデータを消去していくプロセスです。

 

Garbage Collection

NANDフラッシュは、以前に保存された無効なデータを上書きすることができないため、ブロック内にある元の無効なデータを消去してから新しいデータを書き込む必要があります。しかし、NANDフラッシュの最小書き込み単位は「ページ」で、最小消去単位は「ブロック」です。各ブロックには64ページまたは128ページが含まれ、データ消去はブロック単位で実行されます。

 

Garbage Collection

 

ガベージコレクション10 sガベージコレクションでは、消去が必要な無効データがある場合、ブロックから有効なデータを複製し、別の利用可能なブロックに統合するだけです。このため、ブロック単位の消去を実行し、空きブロックを形成することができます。

 

Garbage Collection

 

ガベージコレクション12 ブロックX内にA～Fの6ページのデータがあると仮定し、A、B、Cを A’、 B’ 、 C’に修正する必要があり、D、E、Fのデータを消去する必要がある場合、SSDは以下のように動作します。

 

Garbage Collection

(1) A’、 B’ 、 C’を空きページに保存し、A、B、C、D、E、Fをガベージとしてマークします

 

(2) その後、空きページの A’、 B’ 、 C’ をブロックYに保存します

 

(3) ガベージコレクションを実行し、ブロックX全体を消去します。これですべてのページが空きページになります

 

GCの目的は、SSDの書き込み機能を維持するために、継続的に消去を行い、空きブロックを増やすことにあります。空きブロックが多いほど、書き込み速度が速くなるためです。しかし、NANDフラッシュブロックのP（書き込み）/E（消去）サイクルには限界があります。1つのブロックに対して常に書き込みと消去が行われると、過剰な摩耗と損失が生じます。これは最終的に読み書き速度の低下につながり、最悪の場合、損傷を引き起こし、不良ブロックとなる恐れがあります。

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