固态存储技术已逐步渗透入服务器、混合存储阵列以及缓存设备的应用中，不过新兴的全固态驱动器阵列正在开始进入高性能存储系统市场。

50多年以来，磁盘驱动器一直作为主要数据的存储途径，但其地位在今天正在受到挑战。随着价格的下降以及稳定性的提升，固态存储开始逐步打入企业级市场；并且随着固态存储产品中增加的磁盘驱动器技术，出现了大量提供全闪存阵列产品的新兴企业。

虽然在传统的阵列中部署固态驱动器的方式已有数年之久，但这种简单地将磁盘驱动器替换成固态驱动器的方式却无法保证高性能。正如我们所能预见的，要实现固态驱动器和闪存的最佳效能，其处理方式和传统的旋转磁盘完全不同。

SSD之间的差异

固态驱动器产品中包含了闪存和控制器电路，工作方式和通常的磁盘驱动器类似。现今该产品有两种使用类型，单层式存储（SLC）和多层式存储（MLC）。单层式存储驱动器在每个单元内存储一位字节，而多层存储驱动器能够在每个单元内存储多个字节（通常是两位）。就每GB而言，SLC驱动器的价格更加昂贵，不过使用时间也更长并且通常较MLC产品而言性能更快。MLC驱动器每GB相对便宜一些，不过在耐用性（在读写操作中出现不能修复的错误之前的使用时间）确实是一个问题。一些供应商同时也推出了第三类闪存，企业级多层式存储（eMLC），品质较MLC更好，提供更长的使用时间。

闪存可以包装成磁盘驱动器的样子，模拟标准的SAS或SATA协议。绝大多数供应商会选择使用这些接口用于SSD部署，不过虽然接口一样，SSD和HDD的特性完全不同。

磁盘驱动器天生属于机械类，所需要的物理移动造成了I/O运作时的延迟。HDD在处理高随机工作负载效率尤其低下，因为需要不断将读写磁头移动，不过在顺序读或写操作时，其表现不错。

而SSD没有要移动的部件，在顺序或随机I/O时都不会造成额外的负担，这使得SSD在某些场合下十分有效，比如虚拟桌面基础架构（VDI）。

固态驱动器较磁盘驱动器在读写方面都有数量级上的提升；一块通常的SSD驱动器即便在随机I/O的使用环境下也能够达到100,000的IOPS。同时，较之于磁盘驱动器，SSD的重量也更轻，并使用更少的能耗，对于许多企业存储阵列的总体拥有成本（TCO）也有不小的影响。

SSD的缺陷

除了这些表面的优势，SSD也绝非完美的驱动器，有其自身的缺陷。最为明显的是闪存的有限写操作周期，SSD最终会损耗殆尽。通常，SLC闪存的耐久度大约为100,000次写周期；MLC闪存则少了一个数量级，每个数据单位只有大约10,000次。除了这些，数据的存储和读取也并不完全可靠。厂商方面应用了许多技术来扩展使用周期，包括损耗平衡、纠错编码、坏数据块重新映射以及过量配置。

SSD的响应时间同样有可能不一致。数据写入SSD时会送到整个驱动器上以确保每个独立单元均匀磨损。这一流程称为损耗平衡。随着新数据的写入，各单元块会被重新标记回收。随着一块SSD达到较高的利用率或写操作，该回收过程可能会因为无效数据区域的覆盖操作延缓响应时间。很显然，这种情形是低延迟环境中所不可取的。

是否要效仿磁盘驱动器

将闪存包装成传统磁盘驱动器一样的形式有不少明显的好处。其可以简单地整合到盘阵中取代现有的磁盘驱动器，并且其支持现有的协议和形状。绝大多数SSD阵列供应商会这样选择，使用常见的SSD作为标准形状。不过，有两家厂商并没有这样做。

Nimbus Data System公司设计了其自有的SSD驱动器，其称为企业级闪存模块（EFMs）。这些定制化的eMLC驱动器工作在Nimbus的S系列和C系列存储阵列中。EFMs有专用的控制器软件和额外的本地非易失性RAM（NVRAM），使得写操作完成后迅速确认而无需等数据回复到闪存上。

Violin Memory公司使用其定制化的Violin智能化内存模块（VIMMs）。这些驱动器在三口的交换机中整合了闪存和控制器逻辑，提供一个阵列内和其它VIMMs的冗余连接以确保可用性。

请继续阅读全固态驱动器阵列，亮了！（下）

本文选自存储经理人2012年9月刊：全固态驱动阵列，亮了！请下载阅读PDF版本。