SSD Garbage Collection

因為 FTL 採用 out-of-place write，隨著時間推移，NAND flash 上會累積大量 invalid page（舊版本的資料），這些 page 所在的 block 無法直接被重新利用。Garbage collection（GC）的工作就是挑選含有較多 invalid page 的 block，將其中仍然有效的 page 搬移到其他 block，然後將整個 block 抹除以回收空間。SSD 會預留一部分使用者看不到的空間作為 over-provisioning（OP），讓 GC 在搬移資料時有足夠的緩衝空間可以運作。選擇哪個 block 來回收是一個重要的策略問題——greedy 策略挑 invalid page 最多的 block 以最大化立即回收的空間，而 cost-benefit 策略則同時考慮資料的冷熱程度以減少長期的搬移開銷。此外，wear leveling 機制確保所有 block 的 P/E cycle 使用量盡量平均，避免某些 block 提早損壞。理解 GC 的運作是掌握 SSD 效能特性的關鍵，因為它直接影響寫入延遲與 SSD 壽命。

Key Concepts

我理解為什麼 SSD 需要 garbage collection：out-of-place write 導致 invalid page 累積，block 無法直接重新利用

我理解 GC 的基本流程：選擇 victim block、將 valid page 搬移到其他 block、抹除整個 block 以回收空間

我了解 over-provisioning 的用途，知道預留額外空間如何讓 GC 有足夠的緩衝空間運作

我理解 greedy policy 與 cost-benefit policy 在 victim block selection 上的差異與適用情境

我知道 wear leveling 的目的是讓所有 block 的 P/E cycle 使用量盡量平均，避免部分 block 提早損壞

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