炼数成金 门户 大数据 存储 查看内容

闪存存储器指南

2019-3-6 10:50| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 27874| 评论: 0|原作者: Christine Tayl|来自: 企业网D1net

摘要: 在2019年,关于固态硬盘(SSD)与机械硬盘(HDD)的争论基本已经结束:尽管HDD硬盘仍然占据了大多数数据中心媒体的80%,而且磁带仍然处于领先地位,但闪存和SSD硬盘的部署正在以惊人的速度增长。随着企业存储市场的增长 ...

网络 存储 Hadoop 芯片 数据中心

在2019年,关于固态硬盘(SSD)与机械硬盘(HDD)的争论基本已经结束:尽管HDD硬盘仍然占据了大多数数据中心媒体的80%,而且磁带仍然处于领先地位,但闪存和SSD硬盘的部署正在以惊人的速度增长。随着企业存储市场的增长,闪存市场似乎增长得更快。

人们需要了解闪存存储器和固态硬盘(SSD)正在彻底改变当今IT基础设施的原因,因为这些超级快速存储的设备可以支持高端应用和高性能存储层。

固态硬盘供应商最初推出闪存存储器和SSD硬盘,以支持高端应用和高性能存储层。随着闪存/SSD硬盘性能的提高(具有更好的SSD IOPS基准)以及价格下降,其部署在过去几年中迅速扩展。

在2019年,关于固态硬盘(SSD)与机械硬盘(HDD)的争论基本已经结束:尽管HDD硬盘仍然占据了大多数数据中心媒体的80%,而且磁带仍然处于领先地位,但闪存和SSD硬盘的部署正在以惊人的速度增长。随着企业存储市场的增长,闪存市场似乎增长得更快。

什么是闪存和SSD硬盘?
在一些重要的术语的早期定义中,闪存和SSD硬盘密切相关,但不是同义词。

•闪存:闪存是非易失性计算机内存,用于个人计算和数字设备之间的持久存储和数据传输。闪存的高速可编程存储器可执行快速随机I/O操作。

•SSD硬盘:固态硬盘(SSD)并不是闪存设备,也不是内存,而是存储介质。事实上,第一批SSD硬盘使用了易失性DRAM内存。如今,大多数固态硬盘使用非易失性NAND闪存进行持久数据存储。尽管许多行业都互换使用这些术语,但随着引入了SCM(存储类内存),这一术语正在发生变化。

SSD硬盘如何工作?
SSD硬盘将数据读写到互连闪存芯片的芯片层。多个芯片层实现不同的密度。SSD硬盘的两个最重要的组件是闪存控制器和闪存芯片,通常是NAND闪存。控制器为驱动器添加智能存储功能。

HDD硬盘由多个移动部件构成,随着时间的推移,它们会磨损并停止工作。相比之下,具有集成电路的SSD硬盘没有移动组件,因此也更能抵抗物理冲击,以更低的能耗安静运行,并提供比HDD硬盘更高的性能和更低的延迟。

SSD硬盘电源和冷却成本明显低于HDD硬盘,因为SSD硬盘没有移动部件,因此产生的热量远远低于HDD硬盘。而且由于SSD硬盘运行速度更快,因此它们比HDD硬盘的能耗更少。

SSD硬盘运行速度也比HDD硬盘更快,如果它们具有一致的电源,则更耐用。尽管如此,SSD硬盘存储更依赖于连接到比HDD硬盘或磁带更一致的电源。短暂的电源中断不是主要问题,因为SSD硬盘采用浮栅晶体管(FGR)构建以保持电荷。但是,长时间的断开会导致数据泄漏。由于无电源SSD硬盘无法无限期保留完整性,因此不适合存档。

SSD硬盘的类型
•SATA和SAS是存储和主机之间的接口。可以肯定的是,有些人看到了SAS与SATA的争论,但两者都有自己的用武之地。传统上它们是为HDD硬盘开发的,而且仍在发挥作用。 SSD硬盘的开发适用于相同的接口,因此用户可以更轻松地切换存储阵列以共享SSD硬盘和HDD硬盘。由于并行处理,SaaS硬盘比SATA硬盘快得多,但两种接口都比NAND等新存储技术要慢。

•NAND是非易失性闪存存储,其芯片格式适合SSD硬盘介质,适用不同的格式,包括SSD硬盘。NAND闪存是SSD硬盘中最常见的闪存。较新的3D NAND垂直堆叠单元层,可显著提高密度和耐用性,降低功耗,并加快读/写时间。

•NOR闪存执行到位,无需先复制到内存中。这使它具有非常高的传输速度。但它的门数比NAND少,写入和擦除速度也相应较低。

•NVMe是使用PCIe总线访问闪存存储的接口。这使得该接口能够支持数千个并行队列,每个队列支持数千个并发命令。在双端口系统中使用NVMe可在企业SSD硬盘系统中提供向上扩展和向外扩展功能。NVMe-oF(NVMe-over Fabric)是一种主机端接口,可通过光纤通道结构或远程直接内存访问(RDMA)扩展NVMe功能。

•SCM(存储级内存)是一种包含存储的非闪存持久性内存技术。它确实是一种颠覆性技术。与内存一样,SCM连接到主板上的内存插槽。它稍微缓慢但更持久,其读/写技术比闪存快许多倍,并且不会受到存储单元的磨损。

SSD硬盘的工作寿命
浮栅晶体管(FGR)和磨损均衡等新技术降低了SSD硬盘的故障率。然而,SSD硬盘架构影响工作寿命,这取决于NAND单元的存储位数:单级单元(SLC)、多级单元(MLC)和三级单元(TLC)。正如人们可能已经猜到的,SLC保存一位,MLC保存两位,TLC在一个单元中保存三位。

其面临损耗问题:随着时间的推移, SSD硬盘单元也会造成损坏。读取似乎不会影响持久性,但写入和删除会影响持久性。单元存储的位越多,写入造成的损坏越少。但重要的是:较大的硬盘单元可以提高单元耐久性,但不会改善潜伏期。三级单元(TLC)读取延迟比单级单元(SLC)慢4倍,写入延迟更差6倍,三级单元(TLC)上的擦除延迟也较慢。

通过在单元间扩展写入操作来平衡整体磨损和SSD硬盘耐用性,磨损均衡提高了所有芯片级别的耐用性。尽管SSD硬盘不具备长期归档数据的耐久性,但预计它们可以持续至少2 -3年而不会出现数据泄漏或组件故障。

闪存和SSD硬盘存取速度
多年来,闪存和SSD硬盘速度已经提高了很多倍。在2018年,三星公司和东芝公司都推出了采用2.5英寸和3.5英寸的30.72TB固态硬盘。SAS接口速度比SATA更快,比NVMe要慢,但比NVMe的硬盘的价格要低得多。三星公司还推出了速度为3500MB/s的M.2固态硬盘。

SSD硬盘传输速率
SSD硬盘写入速度以兆字节/秒为单位。这说明虽然SSD硬盘传输速度很快,但还有一些SSD硬盘的传输速度要快得多。

由于不同的SSD硬盘提供了非常不同的性能、传输和延迟指标,因此很难将SSD硬盘性能测量归为一类。一般来说,SSD硬盘访问时间只是HDD硬盘访问指标的一小部分,可以提供6000到100万的IOP,并且消耗大约5瓦的电能,而不是HDD硬盘的6-15瓦。

加速应用程序性能是SSD硬盘的主要优势。闪存的性能是HDD硬盘的20倍,使其特别适用于高事务数据库,VDI或大数据分析存储等I/O密集型应用程序。当SCM(存储级内存)上市时,这种处理速度将大大提高。企业存储环境中采用的SSD硬盘和闪存将会更多。

采用SSD硬盘值得吗?
在数据中心,由于价格下降和存储智能的增加,闪存阵列正在稳步增长。降低SSD硬盘价格趋势将提高数据中心基于闪存存储的经济性,尤其是存储区域网络(SAN)。存储区域网络(SAN)是一项成本昂贵的存储方式,而IT部门则拒绝通过从HDD硬盘转向SSD硬盘而支付更多费用。然而,随着价格的下降和性能远远超过HDD硬盘驱,更多的数据中心正在以可以接受的价格购买全闪存存储区域网络(SAN)以获得非常高的性能。

最终,较佳的闪存存储对于企业来说是较好的:对于网络流媒体企业来说,需要了解当今市场上较好的M.2、SATA和PCIe SSD列表,以满足不同的业务需求。

声明:文章收集于网络,为传播信息而发,如有侵权,请联系小编及时处理,谢谢!

欢迎加入本站公开兴趣群
软件开发技术群
兴趣范围包括:Java,C/C++,Python,PHP,Ruby,shell等各种语言开发经验交流,各种框架使用,外包项目机会,学习、培训、跳槽等交流
QQ群:26931708

Hadoop源代码研究群
兴趣范围包括:Hadoop源代码解读,改进,优化,分布式系统场景定制,与Hadoop有关的各种开源项目,总之就是玩转Hadoop
QQ群:288410967 
1

鲜花

握手

雷人
1

路过

鸡蛋

刚表态过的朋友 (2 人)

相关阅读

最新评论

热门频道

  • 大数据
  • 商业智能
  • 量化投资
  • 科学探索
  • 创业

即将开课

 

GMT+8, 2019-8-21 23:27 , Processed in 0.153313 second(s), 24 queries .