4.3 垃圾回收
4.3.1 垃圾回收原理
WA（Write Amplification），即写放大。
OP（Over Provisioning），即预留空间。
4.3.2 写放大
对于空盘来说（未触发GC），写放大一般为1，即用户写入多少数据，SSD写入闪存也是多少数据。
GC触发后，WA怎么算？以下面的Block为例，深色的是垃圾数据，浅色的是有效数据，
一共36个方块，其中有12个有效数据块，做完垃圾回收后，需把这12个有效数据块写回，如下，
增大OP为何能减小写放大？
OP比例 = （闪存空间 - 用户空间）/（用户空间）。
SSD容量 = 主机端看到的SSD大小，即用户空间。
闪存空间 = SSD容量 + OP空间。
影响写放大的因素主要有：
（1）OP：OP越大，写放大越小；
（2）用户写入的数据Pattern：顺序写，GC做的量就少，写放大就小；
（3）GC策略：挑选有效数据最少（垃圾数据最多）的Block，写放大就小；
（4）磨损均衡：为平衡每个Block的擦除次数，需要数据的搬移，写放大就大；
（5）读干扰和数据保持：数据搬移增加写放大；
（6）主控：带压缩和不带压缩的控制器会影响写放大；
（7）Trim：有没有Trim，对写放大影响很大。
4.3.3 垃圾回收实现
1. 步骤
（1）挑选源Block；
（2）从源Block中找到有效数据；
（3）把有效数据写入到目标Block。
详细步骤如下：
（1）挑选源Block。
一般常见的算法是挑选有效数据最小的Block，这样需要重写的有效数据越少，写放大页越小。这种BPA算法叫做Greedy算法，是绝大多数SSD采用的一种策略。
（2）把数据从源Block读出来。怎么读才最有效率？有以下三种方法：
1）方法一
固件FW在往一个Block上写入逻辑页时，会更新和维护闪存块的有效数据量，因此可以快速挑选中源闪存块。
该方法的缺点：固件开销大。
2）方法二
如果没有每个闪存块的有效数据Bitmap，FW做GC时，可以选择把所有数据都上来。那，这些数据中，哪些是有效数据（需要重写的）呢？
该方法的缺点：GC做的慢。
3）方法三 
（3）重写。即把读出来的有效数据写入闪存。
4.3.4 垃圾回收时机
有两种：前台垃圾回收和后台垃圾回收。均是由SSD自己内部控制的！
1. 前台垃圾回收Foreground GC
当用户写入数据时，可用的Block小于一定的阈值，此时需要做GC，以腾出空间给用户写。
被动的做GC。
2. 后台垃圾回收BackGround GC
在SSD空闲（Idle）时，SSD主动去做的GC。
4.4 Trim
Trim是一个新增的ATA命令（Data Set Management）。当用户删除一个文件时，操作系统会发trim命令给SSD，使SSD知晓这些数据已无效，可以被回收掉，从而避免了无谓的数据搬移。
4.5 磨损平衡Wear Leveling
1. 含义：磨损平衡，就是让SSD中的每个Block的磨损（擦除）都保持均衡。
2. 需要磨损平衡的原因：闪存是有寿命的，即擦写次数有限。
3. 如何实现磨损平衡的？
冷数据（Cold Data）：用户不经常更新的数据；
热数据（Hot Data）：用户频繁更新的数据；
年老的（Old）：擦写次数（EC，Erase Count）比较多的Block；
年轻的（Young）：擦写次数比较少的Block。
4. 磨损平衡算法
有动态磨损平衡（Dynamic WL）和静态磨损平衡（Static WL）两种。
动态磨损平衡：把热数据写到年轻的Block上；
静态磨损平衡：把冷数据写到年老的Block上。
为什么冷热数据混在一起不好呢？冷热数据混合在一起，那么冷数据就可能经常需要被搬移到另一个Block上，会引入额外的写，导致写放大增大。
如何解决该问题呢？做静态磨损平衡的时候采用专门的Block存放冷数据。
