SSD硬盘详细介绍
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，最佳的闪存存储对于企业来说是最好的：对于网络流媒体企业来说，需要了解当今市场上最好的m.2、sata和pcie ssd列表，以满足不同的业务需求。
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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，最佳的闪存存储对于企业来说是最好的：对于网络流媒体企业来说，需要了解当今市场上最好的m.2、sata和pcie ssd列表，以满足不同的业务需求。
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