闪速存储器的利弊一览无遗
闪存和固态设备给存储带来了革命性的变化,但为了有效地部署它们,你必须了解它们能做什么,不能做什么。找出你需要知道的。
以NAND闪存技术为基础的固态存储,在十多年的时间里彻底改变了企业和个人存储基础设施的面貌。闪了在艾森豪威尔的第一任期内,一个开始感受到技术发展负担的古板的存储市场。由于固态的出现,堆叠盘片来创造更多的容量和短的抚摸为了提高性能,现在看起来像是拼命地想从旋转的磁盘齿轮中挤出一点。
从一开始,闪存的一些利弊就显而易见。第一代ssd比现有的任何硬盘驱动器(HDD)都快得多,但它们的容量有限,而且价格标签令人震惊。这种情况并没有持续太久,因为NAND闪存技术迅速发展,行业克服了许多闪存最初的缺点。然而,在决定固态存储还是旋转磁盘存储,甚至是两者的组合时,仍有一些重要因素需要考虑。
闪存存储的优点
顾名思义,闪存存储速度快——速度非常快——与传统磁性介质相比。根据用于衡量性能的标准(吞吐量、IOPS或延迟),固态硬盘比硬盘高出两到三倍,甚至是数量级的差异。
而闪光的吞吐量,可以轻松超过hdd,其他SSD性能统计数据要令人印象深刻得多。例如,根据数据块的大小,高速硬盘的IOPS可能高达200 IOPS,而固态硬盘的IOPS可能高达数万IOPS。所以,如果你需要速度,闪光灯是最好的选择。
闪存的一些物理特性也让它比硬盘驱动器更有优势。闪存驱动器可能比硬盘驱动器更耐用,因为它们没有任何运动部件,相比之下,高度机械的hdd有成堆的旋转盘片和读写磁头穿过这些磁盘。没有电机、执行器和重盘片,固态存储单元比hdd更轻,耗电量更少,因此产生的热量也比硬盘驱动器少。
ssd通常打包成适合用于硬盘驱动器的驱动器架,但这只是为了方便使用最初用于hdd的标准接口。更新的flash形式因素可以在更小的单位中封装相同或更多的容量,因此需要更少的空间来容纳数据中心机架中的pb级存储。
尽管所有的移动部件,硬盘技术不断完善超过70年的使用寿命,达到了令人印象深刻的可靠性和耐久性水平。不过,闪存的可靠性和耐用性超过了硬盘,而且由于没有移动部件,闪存在移动设备上的使用要可靠得多。
闪存存储的缺点
它速度快,体积小,重量轻,几乎不耗电——在评估闪存的优缺点时,很难想象它有什么缺点。当然,它没有很多缺点,但一个重要的问题是它成本.就容量而言,闪存的价格是同等容量硬盘的5到8倍。
多年来,这个倍数已经大幅下降,但很明显,闪存的所有优势都是有代价的。在某些实现中,成本差异可能几乎消失,特别是如果您使用闪存驱动器来替换一堆短行程、低容量10K rpm的性能导向的硬盘驱动器。少量ssd可能能够产生相同或更好的性能,而不会产生短行程所带来的浪费和费用。
注意这一点很重要NAND闪存价格已经稳步下降,而且可能会继续下降。它们可能永远不会像旋转圆盘那样便宜,但随着价格增量的缩小,它们的优势将更加明显。
闪存的另一个缺陷是它无法承受沉重的写负载。类似于硬盘,重复使用会最终降低ssd.对于hdd,在删除数据上写入新数据是一个更简单的过程,因为驱动器不会删除旧数据;它只是为新的写入提供了可用空间。使用NAND闪存驱动器时,必须先删除旧数据,然后才能在一个叫做程序/擦除的过程中将新数据放入单元中。这会减慢书写速度,增加磨损。这个问题已经通过各种方法得到了解决,这些方法使用的技术减少了为新写操作回收单元所需的进程数量。
另一个耐力的问题链接到NAND闪存的架构。最早的固态硬盘在每个闪存单元中存储一位数据;这导致了快速、持久和昂贵的闪存。从那时起,每个单元的比特数稳步上升,而今天,三电平单元,每个单元3位和四电平单元(QLC)标准是每个单元4位。这些新一代的NAND支持更大的容量和每GB更低的价格,但它们也降低了操作速度,并增加了一个单元的比特可能影响相邻单元的数据的机会。此外,控制器技术已经开发出来解决这些问题,闪存的耐久性也在不断提高。
早期的闪存驱动器提供的容量远远小于硬盘,因此它们只能处理不需要太多容量的特定高性能功能。但随着QLC和3D NAND等闪存技术的发展,NAND芯片上的单元层层叠叠,ssd的容量稳步上升,现在已经可以与hdd竞争。
两全其美
ssd价格的下降和容量的增加使得它们无处不在,从企业阵列到服务器再到笔记本电脑。但硬盘仍然有一席之地,尤其是备份和归档等辅助存储应用程序。虽然所有的flash数组虽然已经在企业市场上开辟了一块市场,但仍有许多应用程序可以从混合环境中受益,在这种环境中,高性能固态存储与高容量且廉价的硬盘相结合。