Nueva técnica para proteger la escritura de datos en memoria NAND MLC

En un artículo recientemente publicado en IEEE Xplore, un grupo de científicos de la Universidad de Soongsil, en Seúl (Corea del Sur) ha mostrado los resultados de un trabajo de investigación sobre la recuperación de flujos de datos de escritura en soportes de memoria basados en chips NAND Flash MLC. Este tipo de memoria, a grandes rasgos, es la que permite almacenar hasta dos bits en cada celda, logrando más capacidad que las unidades SLC (Single Level Cell), con un buen ratio rendimiento/durabilidad.

Gracias a esto la memoria MLC ha proliferado en la industria de almacenamiento en el último año, y se encuentra presente en todo tipo de infraestructuras y dispositivos de almacenamiento de corte empresarial. En estos entornos es vital contar con garantías de que los datos se escriben con fiabilidad en los discos duros, al margen de que se produzcan interrupciones o fluctuaciones en el suministro eléctrico durante las etapas intermedias entre que los datos llegan a la unidad y se escriben en las celdas de memoria MLC.

Pero, desde sus orígenes, la memoria Flash presenta dos desventajas importantes con respecto a los soportes magnéticos, que son el tiempo de lectura y escritura asimétricas y la necesidad de borrar datos antes de escribirlos. Esto supone un tiempo en el que los datos se encontraban en un peligroso limbo, donde en caso de un corte de energía se podían perder. Para solucionarlo se añadió la Capa de transición Flash o FTL (Flash Transition Layer). Esto contribuye a mejorar las condiciones de recuperación de la información perdida en caso de un corte de energía, pero requiere de técnicas adicionales para lograrlo con efectividad.

Una de ellas es ECC (Código de Corrección de Error) que integran los fbricantse de dispositivos basados en NAND Flash, un sistema similar al que hay en la memoria DRAM para servidores y estaciones de trabajo, y que funciona durante el trabajo con los datos. En cuanto a las técnicas empleadas en los procesos de recuperación de fallas de apagado, existen diferentes esquemas, como Respaldo en página, Respaldo en bloque, Respaldo híbrido, A-PLR, HYFLUR y C-HYFLUR, cada uno con sus ventajas e inconvenientes.

Pero frente a estos sistemas, los investigadores coreanos plantean una nueva técnica basada en el mapeo de nivelación de página usando el área libre de FTL dividida en ECC, la información de mapeo y la información reservada. Según las pruebas realizadas en este trabajo, este esquema logra mejorar el tiempo y el costo de mapeo de los datos con respecto a métodos tradicionales y muy extendidos, como el respaldo en bloque o en página.

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