NAND闪存和SSD的挑战

不像DRAM，NAND闪存是非易失性的，能够像硬盘一样保持数据，却不需要脆弱的机械部件，而且耗电更少。但是随这些优点而来的是存储业界多年来试图解决的缺点：

-NAND闪存的可靠性问题

-NAND闪存较差的写入性能

-不适于高效地支持固态硬盘的软件

-针对机械磁盘设计的存储系统在架构上的缺点

NAND闪存的可靠性问题

NAND闪存的最大问题是单元损耗，这使得每个单元的寿命局限在一个非常有限的写次数内。消费级的MLC（multi-level cell多级单元）闪存每个单元可以经受10,000次写操作，而企业级的SLC（single-level cell单级单元）每个单元在失效前能支持大约100,000次写操作。相对于每单元3-bit的1,000到5,000次，以及每单元4-bit的数百次而言，用于消费级产品的每单元2-bit MLC 闪存的10,000次写入显得已经很多了。数据存储业界一直在努力和NAND闪存的一个简单规律进行抗争，那就是随着密度的提高，成本和可靠性都会降低。

随着SLC NAND闪存满足企业存储的要求并在企业市场被接受，存储厂商正在尝试通过将MLC引入企业市场来进一步降低其成本。具体地说，他们想用每单元2-bit的MLC来和SLC 闪存竞争，而将每单元3-bit和4-bit 闪存用于具有大量读操作但是很少有写操作的应用，例如数据归档。

“问题不是MLC能否被用于企业存储系统，而是怎样才能让其以合理的成本用于企业系统。”ESG分析师Mark Peters说。目前已经有将MLC 闪存应用于企业市场的实例。最有名的例子是HP公司用于HP BladeSystem c-Class的 StorageWorks IO加速器，一个直连的固态存储阵列夹层卡；HP的产品基于Fusion-io的ioDrive，根据不同容量使用了SLC及MLC闪存。

企业级固态硬盘厂商使用了各种技术来使他们的产品的寿命和可靠性能够达到或者超过机械硬盘。SSD硬盘的保修一般为3-4年（不同的SSD厂商有所不同），MTBF（mean time between failures 平均故障间隔时间）超过1百万小时，企业级SSD驱动器耐用性已经至少和高端磁盘驱动器相当。

“目前，我们认为SSD驱动器和高端FC驱动器可靠性差不多，”日立数据CTO，存储架构师Claus Mikkelsen说道。为了达到这种级别的耐用性，在固态硬盘的控制器中使用了复杂的损耗均衡算法来降低写次数，并在闪存单元之间分配写操作。通过增加额外的备用容量（通常是可用容量的20%到100%），可以降低特定时间内各单元的写操作次数，并提供了额外的容量来替换损坏的单元，从而延长了SSD的寿命。压缩和重复数据删除算法也被用来使效率最大化，并降低每单元写次数。和高端机械磁盘相似，增强的纠错算法被用来发现、修复和隔离损坏的区块。“每512字节的区块的ECCs(Error-correction codes纠错码）曾经是4-5个比特；现在常见的是6-8个比特，而且我们将会看到12bit的出现”Gartner的Unsworth解释道。

本文选自存储经理人杂志2009年9月刊，更多精彩内容请下载阅读。