固态存储

固态存储如何取代多个硬盘驱动器

虽然固态存储技术并不是新技术，但人们对该技术如何应用很感兴趣提高企业存储这一趋势的一部分可以归因于价格的降低，但硬件性能也起到了作用。自本世纪之交以来，加工机速度继续大幅提高，而机械硬盘的读写时间却没有。

今天的cpu处理数据的速度比硬盘存储器快得多。由此产生的滞后时间称为延迟，而企业管理员传统上处理高存储延迟的一种方法是通过short-stroking存储系统中的硬盘驱动器。短行程是通过故意限制磁盘驱动器的容量外轨道的驱动器，所以磁盘驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器驱动器只需要移动其头部跨越更短的距离和更少的轨道，这减少了寻求时间。实现短行程的环境通常必须通过增加这些配置中的磁盘驱动器数量来弥补每个磁盘驱动器所使用的容量减少。虽然短冲程可以提供所需的性能，但这是一个不经济的解决方案。

相比之下，固态存储设备的寻道时间为零—所需数据存储在何处无关紧要。这大大减少了它们的延迟，这使它们比HDD更快，尤其是对于随机读/写操作。SSS设备在顺序读/写操作方面的性能优势较小。

用于固态存储的企业应用程序

在企业中，采用固态存储技术主存储器也作为隐藏物在传统的旋转磁盘前面，在处理器和存储器之间引入了一个新的层。不可避免的是，固态存储最终将取代大多数硬盘存储，因为硅工厂逐步增加，以满足日益增长的产品需求，而SSS的价格继续下降。容量为12tb (结核病)或14 TB时，硬盘仍可能是存档和其他高容量/限制访问应用程序的首选介质。然而，在这些应用中，固态硬盘可能很快也会与硬盘系统竞争，因为许多固态硬盘供应商已经推出了更高容量的产品，如西部数据的15tb Ultrastar SAS SSD;三星30.7 TB PM1643 SAS SSD;东芝内存公司(Toshiba Memory Corporation)的CM5-R系列(最高可达15.3 TB)和PM5-R系列(最高可达30.7 TB)。

固态存储技术的进步并不局限于容量的增加。新协议NVM Express (NVMe)，利用PCI Express接口在固态存储和服务器的CPU之间提供更直接和更快的通信。NVMe可以显著降低延迟，并为要求更高的应用程序增加I/O。

固态存储器的成本

不久之前，一个2tb的内存基于固态外部存储系统，比如由德州内存系统公司(2012年被IBM收购)销售的那些，将花费数十万美元。现在是2tbRAID 0PCI Express基于SSD的设备可以以300美元的低价购买。一个1tb的SSD可以购买$100到$150。虽然SSD的价格已经大幅下降，但SSD仍然比hdd贵一些。一台2tb的机械硬盘只需不到100美元就能买到。

固态存储系统的类型

固态系统有两种类型：闪存-基于系统和基于RAM的系统。还有两种类型的闪存：NAND闪存和不闪烁.

NAND闪存由于具有更高的容量和更快的擦写速度，被广泛应用于企业SSS产品中。它是非挥发性，这意味着在电源关闭后，存储介质上的数据仍然在内存中。相比之下,基于RAM的固态存储器存储是不稳定的——存储媒体需要恒定的能量来保存它所保存的数据。基于RAM的系统的优点是对写入数据的次数相对不敏感，但是由于RAM的高成本和它的波动性，它几乎只被用作系统内存而不是存储。

一种新的固态存储器被称为存储类存储器(SCM)已经出现，它在系统RAM和持久存储之间架起了桥梁。SCM提供了比典型的固态存储设备更高的性能，但仍然比RAM慢。然而，它确实在寻址和访问数据的方式上模仿了RAM，因此它可以与系统内存更紧密地工作，从而进一步提高性能。

在固态存储的引擎盖下

基于闪存的SSD将数据存储在NAND芯片的单元中。目前有四种方式将数据存储在这些单元中：单级(SLC)每个单元存储一位数据；多级电池(MLC)在单元格中放入两位;triple-level (薄层色谱)存储每个单元3位;和四水平(QLC)每个单元存储四位数据。随着每个单元的比特数增加，容量会增加，但性能可能会下降。

从平面到三维结构的转变可能会进一步增加容量。在平面设计中，所有的单元都在同一层上彼此相邻;3 d与非芯片制造商正在销售高达96层的3D NAND闪存。

基于闪存的系统具有有限的写入次数，并且与磁带一样，介质可能会磨损。对于固态存储设备，写入涉及一个称为程序/擦除周期的过程(市盈率周期)，在向该单元格写入新数据之前，必须删除占用该单元格的数据。这就是为什么在固态存储中写操作比读操作慢。P/E周期是NAND闪存磨损的主要原因;固态存储供应商通常会根据每天有多少设备/驱动器写入来估计其产品在失败之前可以承受的磨损量(DWPD)该设备可以处理。