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GC是SSD主要元件NAND Flash記憶體的儲存空間管理機制，是把已經存在NAND Flash某位置的資料，轉移到NAND Flash的其他位置，並將無用的資料抹除的過程，對於SSD的耐用度及效能，GC機制的設計優良與否至關重大。

 

industrial-features-02-GC-01

NAND Flash無法以覆蓋舊有無效資料的方式將新資料寫入，必須先將區塊內原有的無效資料抹除(Erase)後，才可以寫入新的資料。但是，NAND Flash的最小寫入單位是頁(Page)；最小抹除單位是區塊(Block, 1 Block = 64 or 128 Pages)，也就是說若要抹除數據則需要以整個區塊為單位來抹除。

 

industrial-features-02-GC-02

 

GC的運作機制，就是當區塊內有需要被抹除的無效資料時，它會將區塊內的有效資料複製、合併到另一個空閒的區塊中，這樣原來區塊中的無效資料才能夠以區塊為單位進行抹除，抹除後就形成了一個空白區塊(Free Block)。

 

industrial-features-02-GC-03

 

假如Block X裡，A-F 6個Page有資料，A、B、C要修改成A’、B’、C’；D、E、F的資料要刪除，那麼SSD的運作方式將會是：

 

industrial-features-02-GC-04

(1) 將A’、B’、C’存入到空白的Page，並且標注A、B、C、D、E、F是Garbage

 

(2) 將A’、B’、C’另存到Block Y裡的空白Page

 

(3) 執行Garbage Collect，抹除整個Block X，所有的Page都成為空白Page

 

GC的目的是要不斷的清出更多的空白區塊，以維持SSD的寫入效能，因為有更多的空白區塊，寫入速度就不會變慢。但又因為NAND Flash的區塊抹寫次數(P/E Cycle)是有上限的，如果單一個區塊不斷被寫入和抹除，該區塊就會過度耗損，造成讀寫速度變慢，嚴重者甚至會損壞而產生壞塊(Bad Block)。

所以GC設計除了要能高效率釋放區塊，還要和WL技術，以及TRIM指令完美地搭配，才能發揮最大的綜效，兼顧讀寫效能和耐用度。

 
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