FTL综述
什么是FTL
FTL是Flash Translation Layer（闪存转换器）的缩写，完成主机（或用户）逻辑地址空间到内存（Flash）物理地址空间的翻译（Translation），或者说映射（Mapping）。SSD每吧一笔用户逻辑数据写入内存地址，便记录下该逻辑地址到物理地址的映射关系。当主机想读取该数据时，SSD便会根据这个映射，从闪存读取这笔数据然后返回给用户。
完成逻辑地址空间到物理地址空间的映射，这是 FTL 最原始且基本的功能。事实上，SSD 中的 FTL 还有很多事情可做。SSD 使用的存储介质一般是 NAND Flash。
闪存块的重要特性
- 闪存块（Block）需要先擦除才能写入，不能覆盖写（Update in Place）
当写入一笔新的数据时，不能直接在老地方更改（闪存不允许在一个闪存页上重复写入，一次擦除只能写入一次），必须写到一个新的位置，因此FW（FirmWare，固件）需要维护一张逻辑地址到物理地址的映射表。
另外，往一个新的位置写入数据，会导致原本位置上的数据无效，这些数据需要被回收，FTL会把若干个闪存块上的有效数据搬出，写到某个新的闪存块，然后把之前存储无效数据的闪存块擦除，得到可用的闪存块，这就是GC（Garbage Collection，垃圾回收），是FTL需要做的一件重要的事情。
GC如下图所示：
在Block x和Block y上有很多垃圾数据，其中Block x上的A、B、C 为有效数据，Block y上的D、E、F、G 为有效数据。垃圾回收就是把一个或者几个 Block上的有效数据搬出来集中写到某个空闲 Block 上（比如 Block z）。当这些Block上的有效数据都搬走后，FTL 便能擦除这些 Block，然后又能把这些 Block 拿出来供 SSD 写入新的数据了。 - 闪存块都是有一定寿命的。
每擦除一次闪存块，都会对闪存块造成磨损，因此闪存块都是有寿命的，可以用PE（Program/EraseCount）数衡量。我们不能集中往某几个闪存块上写数据，不然这几块很快就会因 PE 耗尽而死亡，这不是我们想看到的。我们期望所有闪存块都用来均摊数据的写入，而不是有些块飞快磨损，而其他块毫无作为。所以 FTL需要做 Wear Leveling，让数据写入均摊到每个闪存块上，即让每个块磨损都差不多，从而保证 SSD 具有最大的数据写入量。 - 每个闪存块读的次数是有限的，读得太多，上面的数据会出错，造成读干扰（Read Disturb）问题
FTL 需要处理读干扰问题，当某个闪存块读的次数将要达到一定阈值时，FTL 需要把这些数据从该闪存块上搬走，从而避免数据出错。 - 闪存的数据保持（Data Retention）问题
由于电荷的流失，存储在闪存上的数据是会丢失的。这个时间长则十多年，短则几年、几个月，甚至更短（这是在常温下，如果是在高温环境下，电荷流失速度会加快，数据保存的时间就更短了）。
如果 SSD 不上电，FTL 对此也是毫无办法，因为没有运行机会。但一旦上电，FTL就需要对此做点什么，比如扫描闪存，发现是否存在数据保持问题，如果存在，则需要搬动数据，防患于未然。好的 FTL，就需要有处理数据保持问题的能力。 - 闪存天生就有坏块。另外，随着 SSD 的使用，也会产生新的坏块。
坏块的症状是擦写失败或者读失败（ECC 不能纠正数据错误）。坏块管理也是 FTL的一大任务。 - 对 MLC 或 TLC 来说，存在 Lower Page corruption 的问题。
即在对 Upper Page/ExtraPage（和 Lower Page 共享存储单元的闪存页）写入时，如果发生异常掉电，也会把之前 Lower Page 上成功写入的数据破坏掉。好的 FTL，应该有机制尽可能避免这个问题； - MLC 或 TLC 的读写速度都不如 SLC，但它们都可以配成 SLC 模式来使用。
好的 FTL，会利用该特性去改善 SSD 的性能和可靠性。
上面说的这些特性是闪存的共性，不同的闪存间还会有各自的问题。FTL 除了完成基本的地址映射，还需要处理垃圾回收（GC）、磨损平衡（Wear Leveling）、坏块管理、读干扰（ReadDisturb）处理、数据保持（Data Retention）处理等事情。
随着闪存质量变差，FTL 除了完成上述常规处理，还需要针对具体闪存特性，去做一些特殊处理以获得好的性能和高的可靠性。
FTL 分为 Host Based（基于主机）和 Device Based（基于设备）。Host Based 表示的是，FTL 是在 Host（主机）端实现的，用的是自己计算机的 CPU 和内存资源：
相反，Device Based 表示的是，FTL 是在 Device（设备）端实现的，用的是 SSD上的控制器和 RAM 资源：
目前主流 SSD 都是 Device Based FTL。