microSD卡會寫壞嗎？它裡面有固件嗎？它是如何構成的？
最近我遇到點煩心事，手機相冊忽然不能用了。開始時懷疑是小米手機的軟體問題，但是發現存在microSD卡（後文用uSD卡代替）上的電影也出現問題後，我終於找到問題的根源：uSD卡。這讓我有些吃驚，畢竟我買的Samsung EVO Plus 128GB uSD卡價格並不便宜，出於我對uSD卡構成和渠道的深刻了解，我之前一直向人推薦購買Samsung或者SanDisk的卡片。而我平時也就是看看電影，偶爾照照像，並不是自拍達人或者重度「視頻錄製愛好者」，按理來說並不需要Samsung Pro系列endurance很高的uSD。也許這次是我的運氣不好，碰到個質量有問題的卡，那怎麼辦呢？儘管Samsung EVO號稱十年的保固期，但我的私人數據該如何處理呢？
我決定Debug一下，將uSD插到我的樹莓派上，開始了一個下午的「奇幻之旅」。一番折騰後，發現幾乎所有的塊讀取指令都可以成功完成，但寫操作幾乎都是失敗的。這表明uSD卡的FTL（Flash Translation Layer）層出現了問題，壞塊可能已經導致新建映射關係完全失敗了。更多關於FTL的知識可以看我的知乎專欄文章。
好在映射表並沒有損壞，所以讀操作都可以完成，已有數據還是安全的。在備份了所有的照片和電影之後，我長舒了一口氣，看著這個uSD我又犯了難。要質保的話，我需要退還舊uSD卡，而因為不能寫，導致不能刪除所有數據，鬼知道Samsung的售後會如何對待我自拍的」美圖「和電影！uSD有價而數據無價，為了安全起見還是用我的終極辦法吧
羊角錘，數據安全專家的必備工具！
這件事讓我想起很多朋友在讀了我的NAND Flash系列和SSD硬碟系列文章後，問我uSD卡裡面有沒有FTL層。網上也有很多誤解認為uSD卡是沒有FTL層的。為了大家對uSD卡有個清楚的認識，今天我們就來了解一下uSD的構成以及回應一下誤解。
什麼是uSD卡？
關於uSD的由來我就不過多介紹了，網上資料很多。相信大家都希望自己的手機可以支持uSD卡，畢竟花500多塊錢，就可以購買到256G的額外容量，完全可以傲視iPhone的旗艦機的容量。雖說uSD的速度不及內置的NFS Flash，但作為存儲照片、影像和資料來說是綽綽有餘了。uSD很小：
它如此之小，以至於很多人認為它其中就是放的NAND Flash而別無它物，但事實是這樣嗎？
拆解uSD卡
uSD卡結構十分緊湊，拆開它並不像拆開SD那麼輕鬆，而且很可能會損壞它。幸虧有專業數據恢復公司這麼做過（參考資料1），我們來一起一睹廬山真面目：
原始uSD
上銼刀
初露端倪
廬山真面目
這裡用銼刀，也有些人用酸液腐蝕掉外面的套，會更加清楚些。看到這麼複雜的結構，你這時也許會十分驚訝，但如果我們看看它真正的組成框圖，你也許會更吃驚！
uSD的構成
將uSD描述為一個小SSD一點也不誇張，一個簡化的框圖如下：
它包括自己的控制器，內存（有可能是控制器自帶），和NAND Flash。猜猜這個控制器是什麼？
是ARM！尤其是在大多數Class 10的uSD上，ARM和DMA協調工作，才能保證傳輸速度。具體舉個例子，Samsung的uSD卡大多採用ARM7TDMI（詳情見參考資料2），它是基於ARMv4T架構的，T代表Thumb指令集，D是說支持JTAG調試(Debugging)，M意指快速乘法器，I則對應一個嵌入式ICEBreaker模塊：
小小的uSD卡也是有程序的，也就是有固件的，Samsung的固件就有128KB大小。
這個ARM7TDMI據我所知，運行在100MHz的頻率上。它並不十分的昂貴，根據不同的出貨量，它的Cost也就在$0.10到$0.30之間。
結論
很多人都沒想到，uSD卡雖小，五臟俱全。ARM控制器加上固件，它包括了馮諾依曼所有的元素，它實現了FTL層，從而實現了負載均衡。儘管SD卡的標準並沒有明確要求實現負載均衡，但沒有負載均衡的FTL層，某些特殊設計的寫操作，在幾分鐘之內就可以寫壞uSD卡，這是不可以接受的。所以，幾乎所有uSD卡都實現了FTL層。
有趣的是現在很多SD卡，為了方便起見，直接內嵌了個uSD卡，節省了成本：
還有很多古怪的玩法，譬如SSD實際上是一堆uSD卡拼成，十分有趣。
另外評論區有朋友問TF卡和uSD的區別的問題。現在可以說他們是一回事，叫做不同的名字是有歷史原因的，簡單來說TF(TransFlash)發明比較早，後來被SD卡組織吸收合併，就幾乎變成了一回事，有些細微的區別，詳見參考資料3，但一般用戶無感。
