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主页 / computer / 问题 / 1750825
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user12711
user12711
Asked: 2022-11-03 15:38:37 +0800 CST2022-11-03 15:38:37 +0800 CST 2022-11-03 15:38:37 +0800 CST

SD 卡作为使用数据冗余的长期存档介质

  • 772

对我来说,使用 SD 卡进行备份的主要恐惧是可靠性而不是存储容量。与 CD 和 DVD 相比,SD 卡以较少的费用提供相对较高的存储空间是众所周知的。但是,对于长期存档,例如在数十年的存储时间跨度内,它们可能被认为不够可靠。我正在研究使用 SD 存储卡来存储小批量数据,例如文本文件、电子表格和偶尔扫描的文档,供个人使用和家族史使用,而不是商业用途。总档案大小可能是 500MB。

我在互联网上搜寻了特殊的 SD 文件系统,旨在在文件级别构建文件的冗余副本,或者使用冗余二进制文件(许多位表示一位),但根本找不到任何东西。我也在寻找可能已经开始解决这个问题的软件项目站点。

这是我专业之外的领域。我知道 SD 卡是块设备,但我对此的理解很浅。似乎他们控制自己的内存管理,但在那之后我迷路了。

对于任何了解 SD 卡内存的操作以及该内存通常如何发生故障的人来说,在一张卡上存在冗余文件副本会解决可靠性问题,还是卡故障会一次性损坏整张卡?或者,会有某种文件系统(而不是文件副本)具有冗余内存位。例如,如果我有 500MB 的档案和一张 32GB 的卡来存储它们,那么文件的 64 个副本会更好地保存,或者假设的文件系统会为每个位写入 64 位,那么如果说 62 位表示“0 ",其他 2 位表示 "1",然后文件系统将其解释为 "0"。(经过多年存储这张卡,不是第二天!)

所以我的终极问题是。SD 卡在物理上是否能够使用数据冗余成为可靠的存档介质?还是它们的质量太差而无法依赖,即使有冗余?

filesystems
  • 1 1 个回答
  • 60 Views

1 个回答

  • Voted
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    Joep van Steen
    2022-11-03T17:32:35+08:002022-11-03T17:32:35+08:00

    SD 卡完全不适合长期存储,因为 NAND 内存会“流失”数据。简而言之,单元级别的某个电荷“决定”该值是 0 还是 1。当电荷泄漏或流失时,它会在某个点下降到阈值以下,此时位“翻转”。

    我想您可以将其与随着时间的推移失去电量的可充电电池进行比较。NAND控制器可以在一定程度上弥补这一点。首先,可以通过 ECC 检测和恢复每个扇区的比特翻转数。可以恢复多少翻转位取决于 ECC 算法和 ECC 码的大小。

    模拟控制器读取重试的 NAND 恢复软件

    在较低级别,控制器采用称为“读取重试”(RR) 的技术,该技术允许控制器尝试替代阈值(下图中的探测级别)。不应将其与简单地尝试多次读取相混淆。例如,如果较低的阈值导致较少的位翻转,足以纠正 ECC,则可以读取/恢复数据。然后将数据写入新页面以保存它。在上面的例子中,控制器被绕过,RR 寄存器被 NAND 数据恢复软件使用,显示了尝试不同阈值的显着效果。

    降低阈值可能会恢复位翻转

    现在,如果您将数据的多个副本放在卡上,这将提供一些保护,但受数据泄露影响的不仅仅是用户数据,存储在同一个 NAND 上的固件也会受到影响。这可能会导致完全无法访问卡,事实上固件损坏,通常是由于 NAND 降级导致的,是 SD 卡故障的一个非常常见的原因。

    我们仍然可以尝试通过转储 NAND 和模拟 ECC 的控制器算法、混合和加扰来恢复数据(示例显示 UFD,SD 卡的过程相同):

    在此处输入图像描述

    这不是会不会发生的问题,而是何时会发生的问题。它取决于几个因素,包括所用组件的质量、NAND 的类型、设备锯的使用(p/e 周期)、ECC 算法的“强度”、ECC 代码的长度以及存储温度等环境因素。但即使所有这些都对您有利,SD 卡也会在某些时候失效。

    根据个人经验(我的工作是从基于小型闪存的设备(如存储卡和 USB 随身碟)中恢复数据)我可以分享我看到廉价的 USB 闪存驱动器可以访问,尽管在不到一年的时间里,一些抽屉中的大量数据损坏,直到持续数年的基于 NAND 的驱动器、完全无响应/无法访问的 SD 卡等。

    在这种情况下,文件分配表所在区域的 NAND 损坏权(低效的磨损均衡与经常写入的区域相结合是一个坏主意):

    在此处输入图像描述

    总之,我强烈建议不要将 SD 卡用于(半)永久存储。

    • 3

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