固態(tài)硬盤(pán)(SSD)的好處很多：閃存是企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)快速增長(zhǎng)的推動(dòng)力，SSD硬盤(pán)是NAND閃存受歡迎的存儲(chǔ)介質(zhì)。

NAND不限于SSD硬盤(pán)介質(zhì)：存儲(chǔ)器單元架構(gòu)駐留在電路板上，電路板可以容納在SSD硬盤(pán)中或直接嵌入到服務(wù)器或其他設(shè)備中。盡管如此，大部分NAND閃存都是通過(guò)存儲(chǔ)陣列中的固態(tài)硬盤(pán)提供的，存儲(chǔ)陣列是企業(yè)非易失性閃存存儲(chǔ)的核心。

閃存和SSD硬盤(pán)也不可互換。NAND閃存是一種非易失性存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)器芯片可以持久地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。SSD硬盤(pán)并不僅限于NAND閃存。他們還擁有像易失性DRAM這樣的內(nèi)存技術(shù)。

在數(shù)據(jù)中心，SSD硬盤(pán)是企業(yè)工作負(fù)載的答案，其性能受到基于機(jī)械硬盤(pán)(HDD)的存儲(chǔ)陣列和服務(wù)器存儲(chǔ)子系統(tǒng)的影響。隨著混合和全閃存陣列的增長(zhǎng)，SSD存儲(chǔ)為具有極高I/O性能的密集型工作負(fù)載提供服務(wù)。SSD硬盤(pán)具有低能耗的額外優(yōu)勢(shì)，這有助于數(shù)據(jù)中心控制能源預(yù)算項(xiàng)目。

什么是SSD硬盤(pán)?

SSD硬盤(pán)是一種存儲(chǔ)設(shè)備，它沒(méi)有移動(dòng)的機(jī)械部件來(lái)容納閃存和控制器。SSD硬盤(pán)使用與HDD硬盤(pán)相同的形狀和大小，因?yàn)樗鼈兛梢宰鳛镠DD硬盤(pán)替代品。使用相同的外形尺寸不需要在工廠或數(shù)據(jù)中心級(jí)別對(duì)存儲(chǔ)陣列進(jìn)行大規(guī)模的重新設(shè)計(jì)。

由于SSD硬盤(pán)沒(méi)有移動(dòng)部件，因此運(yùn)行起來(lái)更加安靜，訪問(wèn)時(shí)間更快，硬盤(pán)能耗更低。更高的可靠性開(kāi)發(fā)使SSD硬盤(pán)像HDD硬盤(pán)一樣耐用。

NAND閃存SSD硬盤(pán)的工作原理

SSD硬盤(pán)將信息存儲(chǔ)在嵌入在電路板上的存儲(chǔ)器單元陣列中。存儲(chǔ)器單元基本上是具有浮動(dòng)?xùn)艠O的晶體管。每一個(gè)晶體管都有兩個(gè)柵極：一個(gè)是可容納電流的源極，另一個(gè)是將電流排出的漏極。存儲(chǔ)單元充當(dāng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制源極和漏極之間的能量流。

被稱為浮柵(FG)晶體管的半導(dǎo)體產(chǎn)生電荷到存儲(chǔ)器單元，無(wú)論是否連接到外部電源(隨著時(shí)間的推移，斷電之后的SSD硬盤(pán)將會(huì)逐漸損失電荷)。而只要浮柵(FG)有足夠的電荷，數(shù)據(jù)就會(huì)保持完整性。

存儲(chǔ)器單元可以容納每個(gè)單元一個(gè)位或多個(gè)位。在單級(jí)單元(SLC)中，控制柵極(CG)將檢測(cè)浮柵是否帶電。作為響應(yīng)，控制門(mén)將記錄0或1個(gè)字節(jié)。多級(jí)單元(MLC)以類似的方式工作。

SSD硬盤(pán)不僅容納互連的存儲(chǔ)器單元和電路板，還為閃存控制器增加了一些智能功能。

SSD硬盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)：為什么比HDD硬盤(pán)更好?

在比較SSD硬盤(pán)與HDD硬盤(pán)時(shí)，SSD硬盤(pán)確實(shí)更加出色。

?更高的性能。即使是速度快的15K RPM硬盤(pán)也無(wú)法與NAND閃存SSD硬盤(pán)的性能競(jìng)爭(zhēng)。NAND I/O通常達(dá)到1GB/s，而3d NAND達(dá)到1.4GB/s。新的發(fā)展將3D NAND提高到3.0 GB/s。這是其物理原因：具有機(jī)械部件的HDD硬盤(pán)如果持續(xù)使用，其故障將比沒(méi)有機(jī)械部件的SSD硬盤(pán)更多。由于沒(méi)有機(jī)械臂和讀取頭，SSD硬盤(pán)使用電力來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)響應(yīng)。更快的性能意味著更快的啟動(dòng)時(shí)間、更快的數(shù)據(jù)移動(dòng)和更高的帶寬。

?低能耗。移動(dòng)機(jī)械部件的HDD硬盤(pán)需要比通過(guò)SSD硬盤(pán)存儲(chǔ)器單元穿梭的微小電流更多的能量。SSD硬盤(pán)還可以避免數(shù)百個(gè)機(jī)械磁盤(pán)在數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的高熱量。

?相稱的耐用性。SSD硬盤(pán)和HDD硬盤(pán)的耐用性比較復(fù)雜。HDD硬盤(pán)的機(jī)械部件和磁盤(pán)表面比SSD硬盤(pán)更容易受到環(huán)境破壞，盡管采用了針對(duì)物理跌落的防震硬盤(pán)新技術(shù)，HDD硬盤(pán)可以在可控的環(huán)境中持續(xù)使用數(shù)十年。然而，由于添加到控制器的存儲(chǔ)智能等功能，SSD硬盤(pán)的耐用性正在增長(zhǎng)。這些技術(shù)可保護(hù)SSD硬盤(pán)免受數(shù)據(jù)泄露或損壞，并包括糾錯(cuò)碼(ECC)、垃圾收集以及讀寫(xiě)緩存。

SSD硬盤(pán)的缺點(diǎn)：面臨速度的挑戰(zhàn)

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域，沒(méi)有完美的產(chǎn)品，SSD硬盤(pán)也不例外。其缺點(diǎn)包括比HDD硬盤(pán)更高的費(fèi)用、有限的存儲(chǔ)容量，以及更短的刪除生命周期。

?成本更高。在過(guò)去的幾年里，SSD硬盤(pán)單位存儲(chǔ)的價(jià)格已大幅下降，HDD硬盤(pán)定價(jià)也是如此。盡管如此，閃存的成本已經(jīng)降低到足以使其更高性能變得更具成本效益。性能確實(shí)是關(guān)鍵：如果HDD硬盤(pán)正在減慢事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和其他密集型應(yīng)用程序的速度，那么為了節(jié)省成本而購(gòu)買(mǎi)HDD硬盤(pán)是一種錯(cuò)誤。

?降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。由于NAND的存儲(chǔ)單元寫(xiě)入限制，NAND SSD容量落后于HDD硬盤(pán)。電路上的存儲(chǔ)單元越多，SSD硬盤(pán)的密度就越大。然而，平面(2D)NAND在單元開(kāi)始失效之前只能容納有限數(shù)量的存儲(chǔ)單元。為了應(yīng)對(duì)這種情況，研究人員通過(guò)垂直和水平堆疊存儲(chǔ)單元來(lái)開(kāi)發(fā)3D NAND。這使3D NAND技術(shù)能夠以更低存儲(chǔ)成本實(shí)現(xiàn)更高的密度、更低的功耗、更好的耐用性和更快的讀/寫(xiě)速度。

?壽命比HDD硬盤(pán)更短。在發(fā)生故障之前，SSD硬盤(pán)的寫(xiě)周期比HDD硬盤(pán)要少得多。主要原因是，SSD硬盤(pán)不能覆蓋現(xiàn)有塊，但必須先擦除塊，然后再寫(xiě)入新數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程終會(huì)影響內(nèi)存單元的完整性。NAND寫(xiě)入根據(jù)每個(gè)單元的位數(shù)不同而不同：?jiǎn)渭?jí)單元NAND閃存支持50000到100000個(gè)寫(xiě)入周期，多級(jí)單元通常需要3000個(gè)寫(xiě)入周期，EMLC(Enterprise MLC)支持10000個(gè)寫(xiě)入周期，三級(jí)單元在300到1000個(gè)寫(xiě)入周期時(shí)較低，3D NAND可實(shí)現(xiàn)1500到3000個(gè)寫(xiě)入周期。

?檔案存儲(chǔ)介質(zhì)質(zhì)量差。企業(yè)希望能夠訪問(wèn)和分析數(shù)據(jù)檔案并從中獲利。由于寫(xiě)入周期有限，SSD硬盤(pán)不適用于活動(dòng)歸檔和對(duì)相同數(shù)據(jù)集的重復(fù)分析。由于活動(dòng)歸檔的概念是隨意訪問(wèn)數(shù)據(jù)的能力，這超過(guò)了存儲(chǔ)器單元可以承受的寫(xiě)入周期的數(shù)量。

SSD硬盤(pán)有哪些好處?

鑒于這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，SSD硬盤(pán)是密集型企業(yè)工作負(fù)載(如高事務(wù)性數(shù)據(jù)庫(kù)、Web流)和密集型環(huán)境(如VDI)的佳選擇。

此外，SSD硬盤(pán)的快速讀寫(xiě)速度使他們能夠以當(dāng)今現(xiàn)代業(yè)務(wù)所需的極快速度處理數(shù)據(jù)。實(shí)際上，企業(yè)很難回到速度較慢的HDD硬盤(pán)來(lái)獲取其利潤(rùn)數(shù)據(jù)。

采用SSD硬盤(pán)是否值得?

雖然企業(yè)采用SSD硬盤(pán)有更多的好處，但這會(huì)提高存儲(chǔ)介質(zhì)的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格，并且需要比HDD硬盤(pán)介質(zhì)更多的SSD硬盤(pán)。那么SSD硬盤(pán)是否值得花費(fèi)額外的時(shí)間和成本?

在高性能環(huán)境中，由于SSD硬盤(pán)尺寸與HDD硬盤(pán)相同，因此用SSD硬盤(pán)替換HDD硬盤(pán)并不是一項(xiàng)主要的技術(shù)更新。由于其更高的性能和更低的價(jià)格，SSD硬盤(pán)仍然是數(shù)據(jù)中心中極具競(jìng)爭(zhēng)力的存儲(chǔ)介質(zhì)。

SSD硬盤(pán)的優(yōu)勢(shì)之一是故障率低得多，訪問(wèn)時(shí)間也快得多。