斷電保護是作什么用的？

斷電保護幾乎是企業(yè)級固態(tài)硬盤的標配功能，它的作用是在發(fā)生意外斷電（非正常關(guān)機）時，保護板載DRAM緩存中的數(shù)據(jù)不致丟失。

企業(yè)級固態(tài)硬盤示例，圖片來自鎧俠，即原東芝存儲由于固態(tài)硬盤的DRAM緩存中除了用戶讀寫的數(shù)據(jù)緩存之外，還包含了相當大容量的FTL閃存映射表，這張?zhí)摂M表對固態(tài)硬盤工作極為重要，一旦丟失的話固態(tài)硬盤就會變磚（無法被識別）。

FTL閃存映射表的作用下圖是東芝HK3R企業(yè)級固態(tài)硬盤拆解，圖片來自TweakTown，左側(cè)兩個大電容就是它的斷電保護用儲能電容。為了實現(xiàn)斷電保護，不僅需要添加電容，還要有相關(guān)的升降壓元件、電壓檢測以及固件控制邏輯。

完整的斷電保護其實分為兩部分：PFM（電源故障管理）和PLP（斷電保護）。PLP主要是指儲能電容和相關(guān)電路。PFM更多是固件算法和控制邏輯，包括檢測電壓下降水平，并決定何時將供電轉(zhuǎn)移到儲能電容應(yīng)急供電，將DRAM緩存中的數(shù)據(jù)安全寫入NAND閃存，避免意外損壞。PFM還會將FTL閃存表同時備份在兩個不同的NAND閃存芯片上，防止某顆閃存損壞而失去全部備份。

斷電保護功能中的供電切換有電容不等于萬無一失：

斷電保護的儲能電容只是一個硬件基礎(chǔ)設(shè)施，能不能做到完整的保護還取決于主控硬件結(jié)構(gòu)，以及固件中與之相對應(yīng)的軟件算法是否足夠健壯、是否經(jīng)過了充分的驗證，能夠應(yīng)對各種邊角案例，并不是只要肯加電容就能保安全。

歷史上Intel 320系列就沒能通過鉭電容根治它的祖?zhèn)?M掉盤毛?。哼@是主控架構(gòu)上的缺陷，不那么容易修好的。后來英特爾開始在消費級固態(tài)硬盤上換用其他公版定制方案（先是SandForce，SandForce沒落后又換成SMI慧榮），也算跳出了8M這個坑。

Intel 320中的儲能電容 圖片來源：Anandtech歷史上還有一些消費級固態(tài)硬盤也有斷電保護電容，但是容量比較小，僅僅能保護FTL數(shù)據(jù)（避免掉盤變磚），而顧不得DRAM緩存中其他用戶數(shù)據(jù)，可以被稱之為“基礎(chǔ)版本的斷電保護”。典型的例子有美光MX300、OCZ Vector 180等，基本都是一些老型號了。

MX300中的小電容僅能保護FTL下圖中的OCZ Vector 180原本設(shè)計階段是準備做完整斷電保護的，當時媒體曝光的PCB上有6顆大電容：

工程樣品階段的VT180 圖片來源：techpowerup但最后上市版本是只具備基礎(chǔ)斷電保護（僅FTL）能力的單電容形式：

最終上市的VT180 圖片來源：Anandtech為什么Vector 180虎頭蛇尾？是負擔不起區(qū)區(qū)5顆電容的成本嗎？并不是。即便固態(tài)硬盤擁有完整斷電保護，所能保障的也僅僅是斷電發(fā)生的瞬間已經(jīng)存儲在固態(tài)硬盤DRAM緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)，而對于沒有及時保存的文檔以及Windows系統(tǒng)寫入緩存（位于電腦主內(nèi)存中）里的數(shù)據(jù)這些都是無能為力的。

SSD斷電保護給不了你全部的安全要想獲得全面的數(shù)據(jù)安全保障，絕不僅僅是購置一塊具備完整斷電保護的SSD或者給電腦裝一個UPS不間斷電源就可以高枕無憂的，這是一個軟硬件的系統(tǒng)工程。而一般家庭用戶使用的不是數(shù)據(jù)庫一類對數(shù)據(jù)完整性的要求非常高的應(yīng)用，同時也不愿接受完整保護體系所附帶產(chǎn)生的高成本、性能降低等副作用。也就是說，看似高大上的固態(tài)硬盤完整斷電保護其實在家用電腦里并不香，無論廠商還是用戶，需要的只是基礎(chǔ)的自我保護能力：不要因為意外斷電就變磚故障。

人人皆有的斷電保護：

早期的固態(tài)硬盤是比較容易掉盤的，現(xiàn)在百度搜索“Intel 8M”、“美光 30分鐘”，依然能看到很多相關(guān)的信息，這些故障基本都和固態(tài)硬盤意外斷電有關(guān)。所以一些比較了解固態(tài)硬盤的玩家都很關(guān)注斷電保護。

現(xiàn)在的固態(tài)硬盤不容易掉盤，并不是因為掉電保護電容普及了。相反，現(xiàn)在的固態(tài)硬盤大都沒有配備儲能電容，但卻依然具備較強的斷電保護能力。下圖是東芝TR200固態(tài)硬盤的拆解，它代表了當前SATA固態(tài)硬盤的主流形式：本身沒有外置DRAM緩存，但主控內(nèi)集成有32MB容量的SRAM緩存，起到存儲FTL閃存映射表的作用。

thessdreviewTR200沒有斷電保護儲能電容，但是它并不容易因為意外斷電而變磚。這不是魔法，而是軟件形式的斷電保護在發(fā)揮作用：定時保存FTL到閃存，并且在閃存中保留多個FTL備份。

從硬件電路+固件邏輯到純固件軟件實現(xiàn)，其實還是有一定差別的。軟件實現(xiàn)的斷電保護只能護住FTL閃存映射表不致?lián)p壞，或者損壞后能夠快速有效地完成重建，但是由于沒有儲能電容，它無法保護DRAM緩存中的數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)寫入都會在檢測到斷電事件的瞬間被凍結(jié)以防出錯。簡單，但實用。

總結(jié)一下：軟件的斷電保護功能已經(jīng)是當前幾乎每一塊固態(tài)硬盤都具備的基礎(chǔ)功能，它不需要配備儲能電容也能提供基礎(chǔ)的斷電保護，滿足SSD面對意外斷電時的可靠性的需求。