隨著越來(lái)越多客戶從 NOR Flash 遷移到CS品牌的 SD NAND 存儲(chǔ)產(chǎn)品，有工程師會(huì)遇到“明明寫(xiě)入成功了，為什么設(shè)備突然斷電后，數(shù)據(jù)消失了？”的問(wèn)題。

這種情況聽(tīng)起來(lái)像“異?！?，但其實(shí)，它是系統(tǒng)層面必然存在的特性。這里我們來(lái)解釋一下底層原因，從而更容易找到解決方法。

01｜NAND Flash 不是實(shí)時(shí)寫(xiě)入設(shè)備

相比 NOR，NAND Flash 采用完全不同的底層結(jié)構(gòu)：

NAND 的 寫(xiě)入粒度是 Page（頁(yè)）

NAND 的 擦除粒度是 Block（塊）

也就是說(shuō)：即使只寫(xiě)入 1 個(gè)字節(jié)，最終也要以整頁(yè)數(shù)據(jù)方式寫(xiě)入。

寫(xiě)入過(guò)程不是一步完成，而是：

數(shù)據(jù)進(jìn)入控制器 → 緩存 → 整理成 Page → 寫(xiě)入 NAND → 更新映射表

這意味著，在數(shù)據(jù)落盤(pán)之前，會(huì)存在一段“過(guò)渡期”。

如果斷電發(fā)生在這個(gè)階段，數(shù)據(jù)就有可能未完成寫(xiě)入——自然也不會(huì)被保存。

02｜Flash 管理算法決定寫(xiě)入結(jié)果不是瞬間固定

為了延長(zhǎng)壽命、減少寫(xiě)擴(kuò)散、優(yōu)化訪問(wèn)性能，SD NAND 內(nèi)部有：

FTL（Flash Translation Layer）

Wear-Leveling（均衡寫(xiě)入）

Garbage Collection（垃圾回收）

ECC/BCH/LDPC 校驗(yàn)機(jī)制

這些機(jī)制會(huì)帶來(lái)一個(gè)事實(shí)：寫(xiě)操作并不是同步落盤(pán)，而是異步過(guò)程。

更重要的是：

有時(shí) NAND 已經(jīng)寫(xiě)完數(shù)據(jù)，但映射表還未更新

有些 Page 數(shù)據(jù)正在被復(fù)制或合并

有時(shí)系統(tǒng)正在進(jìn)行垃圾回收（GC）

這些階段若意外斷電，就可能出現(xiàn)：

寫(xiě)入數(shù)據(jù)丟失

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)損壞

文件變成“看得見(jiàn)卻打不開(kāi)”

這不是故障，而是 NAND 的工作方式。

03｜文件系統(tǒng)不會(huì)立即寫(xiě)盤(pán)，而是“延遲寫(xiě)入”

很多用戶以為:只要 APP、系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng) write() 成功，數(shù)據(jù)就已經(jīng)寫(xiě)到存儲(chǔ)器里。

事實(shí)上，大多數(shù)文件系統(tǒng)，包括：

FAT32 / exFAT

LittleFS

Linux EXT4 / F2FS

RTOS 上的嵌入式 FS

都采用寫(xiě)入緩存策略（Write-Back Cache），即：數(shù)據(jù)會(huì)先存在系統(tǒng)內(nèi)存或設(shè)備緩存中，而不是立即寫(xiě)入存儲(chǔ)芯片。

這是為了：

加快速度

減少 NAND 寫(xiě)入次數(shù)

增加壽命

但是，這也帶來(lái)結(jié)果：寫(xiě)入成功 ≠ 數(shù)據(jù)已安全保存。

04｜為什么用 NOR 時(shí)沒(méi)問(wèn)題？

很簡(jiǎn)單：

換句話說(shuō)：使用 NAND，就意味著系統(tǒng)行為會(huì)從“實(shí)時(shí)寫(xiě)入”，變成“階段性寫(xiě)入”。這不是優(yōu)劣差異，而是技術(shù)路線的不同。

05｜理解存儲(chǔ)介質(zhì)，才能正確使用它

掉電數(shù)據(jù)丟失并不是 SD NAND 的“問(wèn)題”，而是使用 NAND 介質(zhì)時(shí)必須考慮的設(shè)計(jì)因素。影響因素包括：

寫(xiě)入策略

供電穩(wěn)定性

文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制器算法

寫(xiě)入數(shù)據(jù)量大小和寫(xiě)入頻率

是否存在頻繁隨機(jī)小寫(xiě)入場(chǎng)景

了解了底層原理，在面對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的場(chǎng)景時(shí)，我們和客戶也更容易找到解決方案。也歡迎有這種困惑的客戶聯(lián)系我們，我們會(huì)結(jié)合您的具體應(yīng)用場(chǎng)景，寫(xiě)入模型給出對(duì)應(yīng)的解決方法。

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審核編輯 黃宇