如果说,从手机到企业级领域的数据爆炸导致市场对存储技术变化的迫切需求,那么低成本NAND内存发展带来了一个全新的市场,并被广泛应用于大型企业使用。而如今,不同规模的企业都在为如何更好的节能减排考虑,使用固态硬盘在某些应用业务上可以很好的达到预期效果。
那么,固态硬盘还有什么是不为我们所知的?企业为何如此关注这项技术?我们将从2010年找到答案。众所周知,使用固态硬盘当然是在性能和能源方面有明显优势,IDF大会上英特尔就对固态盘的应用前景表示支持,但部署固态硬盘需要大量系统级的工作,是否能确保这项技术在未来能更好地为企业服务是关键。
了解企业固态硬盘性能
固态硬盘(SSD)正成为许多企业存储用户关注焦点,SSD给应用程序带来的真正好处包括改善小型数据块I/O请求的延迟性。最快的2.5英寸1.5万转驱动器可能每秒可以处理250次随机IOPS,但是大部分企业级SSD可以轻松地维持每秒4万次IOPS读取操作和3万次IOPS写入操作。
对于SSD而言,不同形式的闪存形式差距也很明显。熟悉SSD的用户了解,固态盘使用两种形式的NAND闪存:单层存储(SLC)和多层存储(MLC)。两者之间的差额是每单元存储的数据量,SLC每单元存储1比特而MLC每单元存储2比特。关键在于,SLC和MLC占据了相同大小的芯片面积。因此,在同样的价格下,MLC可以有两倍容量的效果。
从上面对比可见,单层存储(SLC)和双层存储(MLC)都经过了性能方面的优化,不同的是由于SLC在不同状态间有更大的间隔,可以提供高于多层存储(MLC)1.7倍的写入性能。另外,SLC只有两个电压符,因为它只有两个状态(0或1)。MLC却有四个状态(00,01,10 ,11),因此需要花费较长的时间来访问。这项指标对于企业在对写入要求较高的业务上可以采用单层存储(SLC)的固态盘,但同时由于结构的不同,双层存储(MLC)可以提供更大的存储容量。
此外,从性能和用户可用空间方面来说,不能一味的强调速度而浪费存储容量,对于SSD来说,IOPS将随备用空间的增加而提升,对比单层存储(SLC)和多层存储(MLC)可见,MLC的性能提升幅度相对于SLC有成倍的增长效果。
正如之前讲的,固态盘的闪存技术用于内存卡和USB驱动器已经比较成熟。现在,固态盘无论在大小、可靠性以及性能方面都达到了一个新的高度,特别是性能方面的优势,以及功耗方面的特点将改变企业搭建数据中心的方式。但是,正如企业所顾虑的,仅仅是性能的提升和容量的改进,是否能确保这项技术在未来能更好的为企业服务?
耐久性对固态盘影响
可以说,在企业中对耐用性的要求是最高的,使用固态硬盘的一个主要担忧就是扩展问题,该技术可靠运行多长时间以及从现在到未来所需要的成本。像固态硬盘这样的高端应用使用了NAND闪存,但是这些应用的使用条件和要求大不相同。现在不论性能如何大幅提升,如果不能稳定持久的保证数据的有效性,即使强劲的性能也让企业在应用上会有所顾虑。
由于企业应用各不相同,有些是相对简单仅仅要求提升读写性能的业务应用,但有些相对苛刻的企业级应用负载,基于NAND闪存技术的固态盘会容易产生损耗,随着SSD性能提升需求迫切,为保证最好发挥性能优势,合理选择固态盘也是满足应用耐久性的前提。
应用为先,高效的耐久性是首要因素,影响耐久性的因素包括有NAND闪存技术擦写次数、写入负荷以及容量储备。其受控于固件算法、间接寻址系统管理、NAND写入效率等等。这些综合起来的表现直接影响着SSD的耐久度。此外,MLC相较SLC提供双倍容量,但耐久性方面较弱。
尽管如此,对于固态硬盘,众多厂商依然大量宣传,除了英特尔等上游厂商的大力推广外,市场中的实际应用需求也是导致固态硬盘应用必然趋势。随着性能和运算应用要求不断提高,IT厂商们开始向数据中心方面投入,一些传统的IT厂商也开始着重对于数据中心的开发,能耗方面压力给了SSD固态硬盘生存发展的机会。
在存储领域,SSD是行业的战略热点,通过SSD性能优势不断对传统存储中的应用问题的改进,更好的让传统硬盘性能缺陷有效规避。相比之前状况,不论从能耗成本还是性能IOPS方面,传统企业数据中心的性能没有大幅度的提升,反而换来的是数据中心的高能耗、高成本、低效率的挑战,这使得企业不得不寻找合适的解决方案来完善数据中心的建设。
那么既然固态盘受到市场“呼唤”,它究竟能给企业带来什么,让企业如此青睐这样技术?
通过增加DRAM和HDD数量来解决服务器存储层面的瓶颈的传统存储解决方案是否就否定HDD应用?尽管上图显示采用相同数量的SSD应用在数据中心环境中,不仅在能耗和性能IOPS方面都有质的飞跃,包括随机读增加115倍、持续带宽增加3倍,有效的改变了企业数据中心的传统观念,提供全新的经济观:高性能、低功耗。
这样看来,固态硬盘是不是要完全替代传统硬盘占据市场?现在来看,这种情况还很难实现,从长远来看,未来固态盘可能会大规模应用,但许多数据中心还是将采用混合的方法,既增加固态存储阵列也会购买支持SSD的服务器。
此外,在控制成本的考虑下,分别取传统硬盘和SSD这两者之长。硬盘驱动器能够提供海量的存储空间,而固态硬盘则能够提供高性能表现。固态硬盘不仅不会减弱硬盘驱动器市场,同时还能带动更快速数据处理下更大容量的存储需求,这就是OEM厂商和企业都想看到局面。