开放通道SSD将部分SSD管理任务从SSD转交到服务器。转移磨损管理、垃圾回收和调度等管理任务可以使该系统受益—如果在了解应用程序工作负载的情况下进行管理。

下面我们比较SSD控制器在自管理SSD中执行关键任务与它们在开放通道SSD中的操作方式。

磨损管理

闪存位在经历太多次的写入后就会磨损。通过数据放置，自我管理的SSD会移动这些写入，试图给所有单元提供相同数量的写入。标准SSD中的数据永远不会在主机请求的位置。相反，它被映射到SSD控制器确定的位置。这种映射不仅涉及主机可见的闪存，还涉及隐藏的过度配置的闪存。

而开放通道SSD将数据放置任务移交到主机，使主机完全了解可用的闪存，以及过度配置的闪存。这很有用，因为如果主机知道应用程序的写入工作量低，它可以重新分配过度配置的闪存，使其中一些可供应用程序使用。这种SSD看起来比使用相同数量的闪存制造的自管理SSD更大。

垃圾回收

垃圾回收是指释放NAND闪存块的过程，通过将有效页从部分使用的块移动到另一个块，然后擦除有效页原本所在的块。这就是SSD为新传入数据提供空间的方式。

当垃圾回收在开放通道SSD中的主机控制下时，应用程序可以告知主机更耐受的次数。在其他时候，垃圾回收可能会带来性能问题。

垃圾回收应该在后台进行，以免过多地干扰SSD的预期操作。然而，在典型的固态硬盘中，这个过程似乎通常会妨碍正常运行。SSD不了解主机期望的访问模式，因此它必须猜测执行该过程的最佳时间。

调度

在开放通道SSD中，应用程序可以主动告诉基于主机的调度器工作负载何时发生变化，无论是从高写入到高读取阶段，还是从顺序到随机。该程序还会注意它计划何时安静一段时间，在这种情况下，这可能是SSD写入缓冲区刷新和垃圾回收的好时机。

在自我管理的SSD中，主机运行发出命令的应用程序。与此同时，SSD必须在这些看似随机的主机请求之间找到时间，以执行垃圾回收，将合并缓冲区写入闪存，并擦除未使用的块。此操作干扰了同一NAND闪存芯片中的其他操作。这些操作的管理根本没有与基于主机的应用程序同步。

自我管理的SSD解决这个问题的方法是尝试猜测主机的访问模式，并采用适合的时间表。

相反，如果应用程序的写入负载异常高，主机可以将SSD内部闪存的更大份额分配给过度配置。这减少了应用程序可用的存储量，以换取更好的性能和更长的使用寿命。

开放通道SSD还管理写入聚合，这是另一种磨损管理技术。重复写入单个位置，或写入一系列相邻位置，在RAM中缓冲，直到有足够的数据来填充闪存页面。这个过程可以将很多写入变成可管理的小数字。所有写入缓冲和合并都在服务器主内存的缓冲区中执行。

自我管理的SSD在写入缓冲区中执行写入聚合，写入缓存区位于SSD控制器芯片的内部静态RAM或外部动态RAM芯片中，这取决于控制器的架构师所选择的成本和性能权衡。

应用程序必须适应这些SSD

从开放通道SSD中受益的唯一方法是使用理解它们并可以与基于主机的SSD管理软件通信的应用程序。如果该SSD作为独立进程执行，而不知道应用程序，那么让主机控制这些SSD无济于事。这与自我管理的固态硬盘相比没有优势。因此，使用现成软件的数据中心无法利用开放通道SSD，因为这些程序很少支持开放通道SSD架构。

商业软件往往是为现有的硬件安装基础所编写。在没有充分理由的情况下，这种安装基础通常不会转换为不同的硬件。而没有软件，这个原因就不存在。这是一个恶性循环。

通常只有超大规模企业使用开放通道SSD，这应该不足为奇，因为这些企业完全控制其应用程序软件，并可以对其进行修改以管理固态硬盘。超大规模数据中心看到重写应用程序以利用新型硬件的好处，如果它可以帮助降低成本的话。如果管理员可以在10万台服务器上各节省10美元，那么5亿美元的软件重写工作就很值得。

在企业PCIe SSD的早期阶段，这个概念最初由Fusion-io使用，随后被废弃，但几年后开始在中国超大规模企业百度重新出现。从那时起，其他超大规模者开始大量部署它。