如今，越來(lái)越多的IT團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)從機(jī)械硬盤(pán)(HDD)到固態(tài)硬盤(pán)(SSD)的過(guò)渡。這是目前的選擇和優(yōu)秀實(shí)踐。

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而在以往，人們認(rèn)為HDD硬盤(pán)是一種久負(fù)盛名的IT技術(shù)。IBM公司在1956年推出的350型RAMAC(比家用冰箱大)可以存儲(chǔ)多達(dá)3.75MB的數(shù)據(jù)。盡管現(xiàn)代硬盤(pán)器體積更小，速度更快，并且能夠存儲(chǔ)數(shù)TB的數(shù)據(jù)，但在過(guò)去60多年的時(shí)間中，存儲(chǔ)基礎(chǔ)技術(shù)幾乎沒(méi)有什么變化。

HDD硬盤(pán)和磁帶存儲(chǔ)多年來(lái)在數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)和IT領(lǐng)域幾乎沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，直到過(guò)去十年來(lái)，SSD硬盤(pán)技術(shù)開(kāi)始發(fā)展成熟，不僅在容量、速度和可靠性方面可以匹敵或超越HDD硬盤(pán)，而且還可以基于某些應(yīng)用降低使用成本。

大多數(shù)專家認(rèn)為，SSD硬盤(pán)終將成為主流存儲(chǔ)技術(shù)。然而，目前在HDD硬盤(pán)和SSD硬盤(pán)之間做出選擇仍然并未明確。美國(guó)東北大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程助理教授Devesh Tiwari說(shuō)，“這并沒(méi)有直接的答案。”

Tiwari建議，IT主管在決定采用特定存儲(chǔ)應(yīng)用程序存儲(chǔ)技術(shù)之前，應(yīng)該考慮各方面因素，其中包括工作負(fù)載大小和需求、延遲和帶寬需求，以及存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，以及基礎(chǔ)設(shè)施連接性要求。此外，評(píng)估諸如彈性、可靠性、可用性之類的基本存儲(chǔ)因素也很有幫助，同時(shí)了解隨著SSD硬盤(pán)技術(shù)和價(jià)格的不斷發(fā)展，現(xiàn)在得出的結(jié)論在不久的將來(lái)可能不成立。他說(shuō)：“沒(méi)有什么是永恒的，因?yàn)榧夹g(shù)正在迅速發(fā)展。”

不同類型的SSD硬盤(pán)

傳統(tǒng)的HDD硬盤(pán)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)上。當(dāng)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，配備一對(duì)磁頭(磁盤(pán)每一側(cè)各有一個(gè)磁頭)的機(jī)械臂在磁盤(pán)表面上移動(dòng)以讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)位組織成同心的圓形軌道。每條磁道分為較小的區(qū)域，稱為扇區(qū)。大多數(shù)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器使用多個(gè)盤(pán)片，這些盤(pán)片安裝在中心主軸上，并且它們之間有很小的間隙。HDD硬盤(pán)創(chuàng)建的扇區(qū)圖記錄了已使用的扇區(qū)以及未使用的扇區(qū)。

與HDD硬盤(pán)不同，SSD硬盤(pán)并沒(méi)有活動(dòng)部件。取而代之的是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入和讀取互連閃存芯片的基板。SSD硬盤(pán)制造商將存儲(chǔ)芯片堆疊在網(wǎng)格中以實(shí)現(xiàn)不同的密度。為了防止波動(dòng)，SSD硬盤(pán)使用浮柵晶體管(FGR)來(lái)保存電荷。即使未連接電源，此技術(shù)也可使SSD硬盤(pán)保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

IT組織可以使用幾種不同類型的SSD硬盤(pán)，其中包括：

• SLC：?jiǎn)渭?jí)單元固態(tài)硬盤(pán)(SLC SSD)在每個(gè)單元中存儲(chǔ)一個(gè)位，旨在提高性能、耐用性和準(zhǔn)確性。與大多數(shù)其他閃存設(shè)備相比，SLC SSD硬盤(pán)的價(jià)格更高，它廣泛用于各種關(guān)鍵任務(wù)的企業(yè)應(yīng)用程序和存儲(chǔ)服務(wù)。
• TLC：三級(jí)單元(TLC SSD)硬盤(pán)比SLC SSD硬盤(pán)便宜。每個(gè)單元存儲(chǔ)3位，TLC SSD硬盤(pán)通常用于對(duì)性能和耐用性要求較低的應(yīng)用。該技術(shù)最適合于讀取密集型應(yīng)用程序。
• MLC：多級(jí)單元固態(tài)硬盤(pán)(MLC SSD)每個(gè)單元存儲(chǔ)兩位，通常被視為消費(fèi)級(jí)技術(shù)。雖然在內(nèi)存單元中填充多個(gè)位可以節(jié)省空間，但要權(quán)衡的是其較短的使用壽命和降低可靠性。MLC SSD硬盤(pán)通常用在臺(tái)式電腦和筆記本電腦中。
• eMLC：企業(yè)多層單元(eMLC)技術(shù)旨在超越SLC SSD硬盤(pán)和MLC SSD硬盤(pán)之間的性能、可靠性和價(jià)格差距。雖然eMLC仍然每個(gè)單元存儲(chǔ)兩位，但卻利用了一個(gè)控制器，該控制器通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)放置、損耗均衡和其他關(guān)鍵存儲(chǔ)操作，提高了可靠性和性能。
• QLC：四級(jí)單元存儲(chǔ)技術(shù)提供了比SLC、MLC和TLC SSD硬盤(pán)更大的容量，但沒(méi)有提供預(yù)期的額外空間。雖然MLCSSD硬盤(pán)與SLC SSD硬盤(pán)相比容量增加了一倍，并且TLC SSD硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量比MLC SSD硬盤(pán)提升了33%，但QLC SSD硬盤(pán)的增長(zhǎng)僅比TLC SSD硬盤(pán)提高了25%。盡管如此，QLC SSD硬盤(pán)的成本、密度、速度和功率效率屬性仍使其成為機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析和媒體流等應(yīng)用程序的理想選擇。

所有類型的固態(tài)硬盤(pán)都屬于“可消費(fèi)介質(zhì)”的范疇，這意味著隨著數(shù)據(jù)不斷寫(xiě)入SSD硬盤(pán)，它們會(huì)逐漸磨損。SSD硬盤(pán)故障通常是漸進(jìn)的，因?yàn)閱蝹€(gè)單元發(fā)生故障，整體性能下降，盡管也可能發(fā)生突發(fā)性故障。許多SSD硬盤(pán)制造商通過(guò)過(guò)度配置產(chǎn)品來(lái)解決逐漸出現(xiàn)故障的問(wèn)題，并稱之為“磨損”，其中包括的內(nèi)存比產(chǎn)品手冊(cè)實(shí)際聲稱的要多。

富士通公司解決方案實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)存儲(chǔ)架構(gòu)師Paul von-Stamwitz說(shuō)：“所有SSD硬盤(pán)制造商都提供了稱為硬盤(pán)每日寫(xiě)入量 (DWPD)的耐用性等級(jí)，該等級(jí)與他們的預(yù)期用例相一致。例如，讀密集型驅(qū)動(dòng)器可用于寫(xiě)入工作量較小的應(yīng)用程序，因此其硬盤(pán)每日寫(xiě)入量 (DWPD)等級(jí)低于混合使用的硬盤(pán)。von-Stamwitz指出：“只要工作負(fù)載符合硬盤(pán)每日寫(xiě)入量 (DWPD)等級(jí)，SSD硬盤(pán)就可以輕松地在整個(gè)保修期內(nèi)使用。”

大多數(shù)企業(yè)采用TLC SSD硬盤(pán)，主要是因?yàn)榕c其他類型的NAND閃存驅(qū)動(dòng)器相比，它們的成本更低。TLC SSD硬盤(pán)通常用于常規(guī)讀取任務(wù)和輕型寫(xiě)入操作。QLC SSD硬盤(pán)具有硬盤(pán)每日寫(xiě)入量 (DWPD)較低的特點(diǎn)，并具有密度、速度和功率效率方面的優(yōu)勢(shì)，因此經(jīng)常用于高性能、讀取密集型應(yīng)用。同時(shí)，越來(lái)越多的尋求更高性能的IT組織采用基于3D XPoint的SSD硬盤(pán)，

這是新興的一類非易失性存儲(chǔ)和存儲(chǔ)設(shè)備，其速度和密度都比以前的NAND閃存設(shè)備高。

von-Stamwitz解釋說(shuō)：“這些SSD硬盤(pán)適用于需要一致、，超低延遲性能的特定應(yīng)用，例如實(shí)時(shí)分析。”

SSD硬盤(pán)的性能與成本

一般來(lái)說(shuō)，SSD硬盤(pán)的性能要優(yōu)于HDD硬盤(pán)。具有固態(tài)組件使SSD硬盤(pán)具有更高的可靠性和能效。von-Stamwitz說(shuō)：“RAID-5 SSD硬盤(pán)卷可能與RAID-6硬盤(pán)卷一樣可靠，并且使用SSD硬盤(pán)的重建速度更快。除了減少能源成本外，額外的性能還可以減少數(shù)據(jù)中心的占用空間，因?yàn)楦俚腟SD硬盤(pán)可以產(chǎn)生與硬盤(pán)相同數(shù)量的IOPS((每秒輸入/輸出操作)數(shù)量。”

然而，SSD硬盤(pán)并非總是每種企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的優(yōu)秀選擇。巴爾的摩數(shù)據(jù)報(bào)告和連接解決方​​案提供商The St.Paul集團(tuán)運(yùn)營(yíng)工程師Matthew Tonelson建議，“硬盤(pán)的用途是決定性因素。由于成本高和使用率低，SSD硬盤(pán)存儲(chǔ)很少使用的舊文件將會(huì)浪費(fèi)不必要的成本。此外，如果對(duì)硬盤(pán)的寫(xiě)入量很大，則需要經(jīng)常更換SSD硬盤(pán)，從而導(dǎo)致更高的成本。”

IT管理軟件開(kāi)發(fā)商ManageEngine公司副總裁兼工程總監(jiān)Shailesh Kumar Davey說(shuō)，“在決定是否將HDD硬盤(pán)或SDD硬盤(pán)用于特定的存儲(chǔ)任務(wù)時(shí)，成本總是一個(gè)關(guān)鍵因素，特別是因?yàn)槟壳癝SD硬盤(pán)的價(jià)格是同等容量HDD硬盤(pán)的四到五倍。幸運(yùn)的是，成本正在下降，3D XPoint等新技術(shù)提供了更好的性價(jià)比。”

除了成本和長(zhǎng)期磨損問(wèn)題外，與SSD硬盤(pán)相關(guān)的主要警告可能是該技術(shù)偶爾會(huì)在沒(méi)有警告的情況下發(fā)生故障的趨勢(shì)。達(dá)拉斯數(shù)據(jù)中心服務(wù)提供商Limestone Networks公司的技術(shù)支持人員Steve Buchanan說(shuō)：“當(dāng)傳統(tǒng)的HDD硬盤(pán)發(fā)生故障時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)性能低于正常水平的警告期。而另一方面，SSD硬盤(pán)在崩潰時(shí)可能并不會(huì)提供警告，除非通過(guò)軟件對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)監(jiān)控。”

從HDD硬盤(pán)過(guò)渡到SSD硬盤(pán)

開(kāi)始規(guī)劃現(xiàn)代存儲(chǔ)系統(tǒng)部署的好方法是首先確定最終將如何使用存儲(chǔ)陣列。Buchanan建議說(shuō)，“如果要一次性將大量文件交付給許多用戶，那么運(yùn)行的SSD硬盤(pán)越多越好。另一方面，如果只需要偶爾使用一些舊文件，則大多數(shù)使用傳統(tǒng)的HDD硬盤(pán)。”

Tiwari對(duì)此表示認(rèn)同，他說(shuō)，“如果需要更快的響應(yīng)時(shí)間，大部分實(shí)施讀取量大的任務(wù)，并且資金充足，那么采用SSD硬盤(pán)無(wú)疑是首要選擇。如果要在訪問(wèn)數(shù)據(jù)之前將它們放置幾天和幾個(gè)月，并且需要非常大的容量，最好使用HDD硬盤(pán)。”

但是，理解當(dāng)前的價(jià)格趨勢(shì)仍然很重要，HDD硬盤(pán)可能很快就會(huì)永久性地退出數(shù)據(jù)中心。 von-Stamwitz說(shuō)：“SSD硬盤(pán)的價(jià)格在過(guò)去幾年中大幅下降，以至于許多數(shù)據(jù)中心已經(jīng)過(guò)渡或計(jì)劃過(guò)渡到所有SSD硬盤(pán)。通常，沒(méi)有從HDD硬盤(pán)過(guò)渡到SSD硬盤(pán)的唯一原因是成本，考慮到SSD硬盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)，這樣的場(chǎng)景將會(huì)越來(lái)越少。