MK米客方德从推出业界第一颗基于SLC开发的SD NAND产品至今，出货量已逾1000万颗，容量覆盖128MB~64GByte，64GB大容量为Nano SD NAND。MK拥有先进的NAND Flash管理技术，如ECC纠错、坏块管理、磨损平均算法、掉电保护等，能大幅提升产品的速度和系统性能。这就是为什么SD NAND深受越来越多行业应用青睐的原因。在此，今天就和大家深入探讨MK的SD NAND的掉电保护机制。
图一：SD NAND产品图
众所周知，掉电可以分正常掉电和异常掉电，正常掉电不会导致数据的丢失。而在设备日常工作中，异常掉电的发生不可避免，当发生异常掉电时，如果没有合理的掉电保护机制，就会引发很多问题，最终导致所有用户数据的丢失。
所谓的异常掉电，就是设备(Device)在没有收到主机(Host)的掉电通知时就被断电；或者收到主机的掉电通知，但还没有来得及处理缓存的用户数据、映射表以及闪存的块信息等写入闪存就被断电了。异常掉电可能会导致数据的丢失，比如缓存在存储芯片中的数据来不及写到闪存，掉电导致这部分数据丢失。所以，异常掉电保护机制的目的一方面是尽可能恢复用户数据，把损失减到最低；另一方面是让存储芯片经历异常掉电后还能正常工作。
现在主要讲一下SD NAND异常掉电恢复SPOR (Sudden Power Off Recovery)， MK SD NAND的异常掉电恢复主要就是映射表的恢复重建。如果我们读取物理地址Pa x，就能读到元数据x和用户数据x，而元数据是有逻辑地址La x和时间戳的，因此我们就能获得映射：La x→Pa x。元数据和用户数据存储示例如表一所示。
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元数据 |
用户数据 |
备注 |
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La 1，TS1... |
User data 1 |
Pa 1 |
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La 2，TS2... |
User data 2 |
Pa 2 |
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La 3，TS3... |
User data 3 |
Pa 3 |
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La 4，TS4... |
User data 4 |
Pa 4 |
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La 5，TS5... |
User data 5 |
Pa 5 |
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La 6，TS6... |
User data 6 |
Pa 6 |
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La 7，TS7... |
User data 7 |
Pa 7 |
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La 8，TS8... |
User data 8 |
Pa 8 |
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La 9，TS9... |
User data 9 |
Pa 9 |
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... |
... |
... |
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La x-1，TS... |
User data x-1 |
Pa x-1 |
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La x，TS... |
User data x |
Pa x |
那么，MK SD NAND又是如何快速恢复映射表的呢？这就需要定期把SD NAND中RAM的数据(包括映射表和缓存的用户数据)和相关的状态信息如擦写次数，读取次数及其它信息等写入到闪存中去。
假设在做完快照C后，做下一个快照D之前，在X处发生了异常掉电，那么设备重上电的话，就可以在闪存中读取到最新的快照信息，由于异常掉电，从快照C处到X处新产生的映射关系丢失。由于之前绝大多数的映射关系都被快照C保存,因此需要重建的映射关系仅仅是快照C之后产生的映射关系，这部分关系的恢复，仅需扫描一些局部的物理空间，由此可见，映射表重建速度大大加快。
嵌入式芯片由于封装芯片形式所受限，如果在硬件上设计异常断电防护功能会有所限制，因此一般掉电保护主要依靠主控端的固件算法来实现的。而 MK米客方德 的一系列产品均有做强化异常断电防护机制，在不同的测试场景下进行异常断电测试5000次，保证数据的存储可靠性。
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MK SD NAND 产品选型表 |
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产品类型 |
容量 |
型号 |
工作温度 |
尺寸 |
Flash类型 |
关键特征 |
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MKDN系列 |
32Gbit |
MKDN032GCL-AA |
-25℃~85℃ |
9x12mm |
MLC |
支持1.8v/3.3v IO电压 |
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64Gbit |
MKDN064GCL-AA |
-25℃~85℃ |
MLC |
支持1.8v/3.3v IO电压 |
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|
128Gbit |
MKDN128GCL-ZA |
-25℃~85℃ |
TLC |
LDPC 纠错算法；支持1.8v/3.3v IO电压 |
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|
256Gbit |
MKDN256GCL-ZA |
-25℃~85℃ |
TLC |
LDPC 纠错算法；支持1.8v/3.3v IO电压 |
||
|
512Gbit |
MKDN512GCL-ZA |
-25℃~85℃ |
TLC |
LDPC 纠错算法；支持1.8v/3.3v IO电压 |
||
|
32Gbit |
MKDN032GIL-AA |
-25℃~85℃ |
pSLC |
P/E Cycles 5万次，工业级；支持1.8v/3.3v IO电压 |
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|
64Gbit |
MKDN064GIL-ZA |
-25℃~85℃ |
pSLC |
P/E Cycles 5万次，工业级；支持1.8v/3.3v IO电压 |
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MKDV系列 |
1Gbit |
MKDV1GCL-AB |
-25℃~85℃ |
6x8mm |
SLC |
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2Gbit |
MKDV2GCL-AB |
-25℃~85℃ |
SLC |
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4Gbit |
MKDV4GCL-AB |
-25℃~85℃ |
SLC |
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32Gbit |
MKDV032GCL-STH |
-25℃~85℃ |
MLC |
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64Gbit |
MKDV064GCL-STH |
-25℃~85℃ |
MLC |
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1Gbit |
MKDV1GIL-AS |
-40℃~85℃ |
SLC |
工业级宽温，数据保持力10年 |
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2Gbit |
MKDV2GIL-AS |
-40℃~85℃ |
SLC |
工业级宽温，数据保持力10年 |
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4Gbit |
MKDV4GIL-AS |
-40℃~85℃ |
SLC |
工业级宽温，数据保持力10年 |
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8Gbit |
MKDV8GIL-AS |
-40℃~85℃ |
SLC |
工业级宽温，数据保持力10年 |
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