关于 SSD 的 20 个需知事宜

什么是固态存储?

 

固态存储 (SSS) 是一种数据存储方法,使用集成电路设备存储数据,而不用移动磁介质

或光学介质。SSS 一般是非易失存储,其形式多样,如固态硬盘、固态存储卡或固态模

块。另外,SSS 还包括 PATA(传统)、SATASAS、光纤通道或 PCIe 接口选项。

 

什么是固态硬盘?

企业中使用的固态硬盘 (SSD) 是数据存储设备,使用非移动的闪存技术,而不是旋转的

磁盘或光学介质。SSD 可与传统硬盘接口兼容,如 SATA SAS,并且拥有熟悉的硬盘

外形,如 3.52.5 1.8 英寸。

 

USB 闪盘和固态硬盘之间有何区别?

USB 闪盘和 SSD 都使用 NAND 闪存。但所用 NAND 的质量以及包含的控制器和接口

不同,从而将简单的 USB 闪盘与企业级存储设备(如刀片式服务器和外置存储系统中所

用的存储设备)区分开来。

 

什么是闪存?

闪存是非易失的可重新写入的内存。与 DRAM 不同,闪存需要先擦除数据块,然后才能

写入数据,因此,其读性能要高于写性能。闪存仅支持有限的写入,写入次数因所用技术

而有所不同。

 

闪存可以是 NAND NORSSD 产品使用 NAND 闪存,因为它更耐用、更廉价,单元

密度更高,并且写入/擦除操作比 NOR 闪存更快速。NOR 闪存为存储程序的二进制码而

设计并且具有更高的读操作性能。

 

NAND 是什么?

NAND 是对门结构的一种技术描述,该结构用于创建一种闪存计算机内存,可以通过电

子方式进行擦除和编程。它不易失,即不需要电源来保持芯片中存储的信息。到 2010

年,多数 SSD 存储是从基于 NAND 的闪存构建的。

 

SCLMLC NAND 技术之间有何区别?

NAND 闪存使用单一级别单元 (SLC) 或多级别单元 (MLC) 闪存技术。SLC NAND 在每

个单元上存储一位数据,并且耐用性高(每个单元写入次数约为 50,000)。MLC NAND

每个单元存储两位数据,可提供更高容量,但是比 SLC NAND 损耗更快(耐用性约为

SLC 闪存的十分之一)。较新的每单元 3 位(支持约 1000 次写入)和每单元 4 位(支持

数百次写入)的 NAND 闪存适用于写入次数非常有限的应用。

 

DRAM 是什么?

对于大多数最终用户来说,DRAM 是内存,而硬盘和 NANA/SSD 是存储。

动态随机存取内存 (DRAM) 是一种随机存取内存,在集成电路的每个电容中存储一位数

据。实际上,由于电容会泄露电荷,如果不定期刷新电容电荷的话,那么信息最终将逐渐

消失。由于此刷新需求,它又称为动态内存(相对于 SRAM 和其他静态内存)。

DRAM 的优点在于其结构简单:每个位仅需一个晶体管和一个电容,而 SRAM 则需要四

个晶体管。因此,DRAM 能够达到相当高的密度。和闪存的不同之处在于,DRAM 是易失

内存,因为断开电源后,其中的数据将丢失。

 

SSD 与硬盘的不同之处

现今,SSD 在数据存储方面有别于硬盘。SSD 是复杂的存储设备,使用非移动内存芯片

(多数是非易失的 NAND 闪存)来代替硬盘中的转动磁盘。硬盘可以直接使用主机中的

数据,并将其写入转动的介质中。相比之下,SSD 不能写入单个位的数据,只能先擦除数

据,然后一次性写入较大的数据块(也称作 P/E)。

由于 SSD 和硬盘在效率方面各有千秋,二者可以相辅相成,同时存在。SSD 可提供超快

的随机数据存取(每秒输入输出次数(或IOPS)、性能)、低功耗、小外形和超高物理适应

性(因为没有移动部件),但它们的成本也更高。硬盘可以更低的价格提供大容量的快速

顺序数据存取、高耐用性和可靠性。

 

希捷在企业级系列产品组合中,同时提供 SSD 和硬盘存储解决方案

什么是损耗均衡

损耗均衡就是 SSD 控制器用于尽可能延长闪存寿命的处理方式。这种技术通过让数据

写入分布到多个闪存设备,从而均衡所有块之间的损耗。

 

SSD 面临的挑战有哪些?

有三个主要因素影响到企业对 SSD 的利用:耐用性和可靠性、缺乏行业标准,以及高成

本。

耐用性/可靠性因素

SSD 会随着使用时间增加而损耗。NAND 闪存向各个块(或单元)进行写入的次数有

限。SLC 内存通常可持续进行编程/擦除 (P/E) 的周期为 50,000,而 MLC 内存的此周期

则少 10 倍,为 5000。块(或单元)达到被写入的次数限制后,块开始不能记忆存储的内

容,并可能发生数据损坏。希捷正积极地研发可解决耐用性和可靠性问题的技术,如损耗

均衡算法。

 

缺乏标准

由于 SSD 存储数据的方式不同于一般硬盘,因此适用于硬盘的经过时间考验和现场验

证的行业标准并不同样适用于 NAND 闪存技术。希捷正积极地通过 JEDEC SNIA

组织引导 SSS 行业标准的制定,以促进 SSD 在企业中的广泛利用。

 

高成本

到目前为止,SLC 内存的成本大约比 MLC 内存高三倍,主要有以下两个原因。第一,

MLC NAND 每个单元可以存储两个位的数据,从而在每平方毫米硅上提供两倍的存储

容量(内存的主要成本来自于硅)。第二,MLC 体积占整个 NAND 闪存约 90%,进一步

增强其产品1中的规模效益。

如今,制造设施(工厂)主要构建 MLC 内存。需要大量投资来重新校准或构建符合企业

中必需的质量、一致性和支持级别的工厂。建造工厂十分昂贵,并且复杂,一份 2010 年的

评估报告预计建造新工厂需要花费数十亿(美元)2

 

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 SSS 如何影响企业架构?

固态存储技术需要对 IT 企业架构进行根本的更改,才能优化性能。这将影响到物理硬件

栈(硬盘、总线适配器、接口、集成点)和软件架构(操作系统、应用程序)。现在硬件更

改已开始进入市场,软件更改将紧随其后。

 

还需要其他工作来确定并实施这些架构更改。必须了解数据生命周期、访问及使用模式,

还必须重新评估数据存储并对层次结构进行处理。此外,必须重新校准系统吞吐量和延

迟累积,同时必须开发自动数据分层、迁移和放置解决方案

SSD 的企业市场商机是什么,它是否将取代硬盘?

固态存储是传统存储市场中的新兴细分市场。希捷希望 SSD 成为总体企业存储市场中

份额小,却很重要的细分市场,随着技术和标准逐渐成熟而不断增长。

 

希捷在企业级系列产品组合中,同时提供 SSD 和硬盘存储解决方案,并将根据需要调整

产品份额,以适应市场需求。

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