固態(tài)驅(qū)動器和硬盤驅(qū)動器怎樣去選擇

如今，越來越多的IT團隊實現(xiàn)從機械硬盤（HDD）到固態(tài)硬盤（SSD）的過渡。這是目前的選擇和最佳實踐。

而在以往，人們認為HDD硬盤是一種久負盛名的IT技術(shù)。IBM公司在1956年推出的350型RAMAC（比家用冰箱大）可以存儲多達3.75MB的數(shù)據(jù)。盡管現(xiàn)代硬盤器體積更小，速度更快，并且能夠存儲數(shù)TB的數(shù)據(jù)，但在過去60多年的時間中，存儲基礎(chǔ)技術(shù)幾乎沒有什么變化。

HDD硬盤和磁帶存儲多年來在數(shù)據(jù)中心存儲和IT領(lǐng)域幾乎沒有競爭對手，直到過去十年來，SSD硬盤技術(shù)開始發(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，而且還可以基于某些應用降低使用成本。

大多數(shù)專家認為，SSD硬盤終將成為主流存儲技術(shù)。然而，目前在HDD硬盤和SSD硬盤之間做出選擇仍然并未明確。美國東北大學電氣與計算機工程助理教授Devesh Tiwari說，“這并沒有直接的答案?！?/p>

Tiwari建議，IT主管在決定采用特定存儲應用程序存儲技術(shù)之前，應該考慮各方面因素，其中包括工作負載大小和需求、延遲和帶寬需求，以及存儲體系結(jié)構(gòu)，以及基礎(chǔ)設(shè)施連接性要求。此外，評估諸如彈性、可靠性、可用性之類的基本存儲因素也很有幫助，同時了解隨著SSD硬盤技術(shù)和價格的不斷發(fā)展，現(xiàn)在得出的結(jié)論在不久的將來可能不成立。他說：“沒有什么是永恒的，因為技術(shù)正在迅速發(fā)展?！?/p>

不同類型的SSD硬盤

傳統(tǒng)的HDD硬盤將數(shù)據(jù)存儲在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤上。當磁盤旋轉(zhuǎn)時，配備一對磁頭（磁盤每一側(cè)各有一個磁頭）的機械臂在磁盤表面上移動以讀取或?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)硬盤驅(qū)動器使用多個盤片，這些盤片安裝在中心主軸上，并且它們之間有很小的間隙。HDD硬盤創(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硬盤不同，SSD硬盤并沒有活動部件。取而代之的是將數(shù)據(jù)寫入和讀取互連閃存芯片的基板。SSD硬盤制造商將存儲芯片堆疊在網(wǎng)格中以實現(xiàn)不同的密度。為了防止波動，SSD硬盤使用浮柵晶體管（FGR）來保存電荷。即使未連接電源，此技術(shù)也可使SSD硬盤保留存儲的數(shù)據(jù)。

IT組織可以使用幾種不同類型的SSD硬盤，其中包括：

?SLC：單級單元固態(tài)硬盤（SLC SSD）在每個單元中存儲一個位，旨在提高性能、耐用性和準確性。與大多數(shù)其他閃存設(shè)備相比，SLC SSD硬盤的價格更高，它廣泛用于各種關(guān)鍵任務的企業(yè)應用程序和存儲服務。

?TLC：三級單元（TLC SSD）硬盤比SLC SSD硬盤便宜。每個單元存儲3位，TLC SSD硬盤通常用于對性能和耐用性要求較低的應用。該技術(shù)最適合于讀取密集型應用程序。

?MLC：多級單元固態(tài)硬盤（MLC SSD）每個單元存儲兩位，通常被視為消費級技術(shù)。雖然在內(nèi)存單元中填充多個位可以節(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硬盤通常用在臺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硬盤和MLC SSD硬盤之間的性能、可靠性和價格差距。雖然eMLC仍然每個單元存儲兩位，但卻利用了一個控制器，該控制器通過優(yōu)化數(shù)據(jù)放置、損耗均衡和其他關(guān)鍵存儲操作，提高了可靠性和性能。

?QLC：四級單元存儲技術(shù)提供了比SLC、MLC和TLC SSD硬盤更大的容量，但沒有提供預期的額外空間。雖然MLCSSD硬盤與SLC SSD硬盤相比容量增加了一倍，并且TLC SSD硬盤的存儲容量比MLC SSD硬盤提升了33%，但QLC SSD硬盤的增長僅比TLC SSD硬盤提高了25%。盡管如此，QLC SSD硬盤的成本、密度、速度和功率效率屬性仍使其成為機器學習、數(shù)據(jù)分析和媒體流等應用程序的理想選擇。

所有類型的固態(tài)硬盤都屬于“可消費介質(zhì)”的范疇，這意味著隨著數(shù)據(jù)不斷寫入SSD硬盤，它們會逐漸磨損。SSD硬盤故障通常是漸進的，因為單個單元發(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硬盤制造商通過過度配置產(chǎn)品來解決逐漸出現(xiàn)故障的問題，并稱之為“磨損”，其中包括的內(nèi)存比產(chǎn)品手冊實際聲稱的要多。

富士通公司解決方案實驗室的高級存儲架構(gòu)師Paul von-Stamwitz說：“所有SSD硬盤制造商都提供了稱為硬盤每日寫入量 （DWPD）的耐用性等級，該等級與他們的預期用例相一致。例如，讀密集型驅(qū)動器可用于寫入工作量較小的應用程序，因此其硬盤每日寫入量 （DWPD）等級低于混合使用的硬盤。von-Stamwitz指出：“只要工作負載符合硬盤每日寫入量 （DWPD）等級，SSD硬盤就可以輕松地在整個保修期內(nèi)使用?！?/p>

大多數(shù)企業(yè)采用TLC SSD硬盤，主要是因為與其他類型的NAND閃存驅(qū)動器相比，它們的成本更低。TLC SSD硬盤通常用于常規(guī)讀取任務和輕型寫入操作。QLC SSD硬盤具有硬盤每日寫入量 （DWPD）較低的特點，并具有密度、速度和功率效率方面的優(yōu)勢，因此經(jīng)常用于高性能、讀取密集型應用。同時，越來越多的尋求更高性能的IT組織采用基于3D XPoint的SSD硬盤，

這是新興的一類非易失性存儲和存儲設(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：“這些SSD硬盤適用于需要一致、，超低延遲性能的特定應用，例如實時分析。”

SSD硬盤的性能與成本

一般來說，SSD硬盤的性能要優(yōu)于HDD硬盤。具有固態(tài)組件使SSD硬盤具有更高的可靠性和能效。von-Stamwitz說：“RAID-5 SSD硬盤卷可能與RAID-6硬盤卷一樣可靠，并且使用SSD硬盤的重建速度更快。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，因為更少的SSD硬盤可以產(chǎn)生與硬盤相同數(shù)量的IOPS（（每秒輸入/輸出操作）數(shù)量。”

然而，SSD硬盤并非總是每種企業(yè)數(shù)據(jù)存儲功能的最佳選擇。巴爾的摩數(shù)據(jù)報告和連接解決方案提供商The St.Paul集團運營工程師Matthew Tonelson建議，“硬盤的用途是決定性因素。由于成本高和使用率低，SSD硬盤存儲很少使用的舊文件將會浪費不必要的成本。此外，如果對硬盤的寫入量很大，則需要經(jīng)常更換SSD硬盤，從而導致更高的成本。”

IT管理軟件開發(fā)商ManageEngine公司副總裁兼工程總監(jiān)Shailesh Kumar Davey說，“在決定是否將HDD硬盤或SDD硬盤用于特定的存儲任務時，成本總是一個關(guān)鍵因素，特別是因為目前SSD硬盤的價格是同等容量HDD硬盤的四到五倍。幸運的是，成本正在下降，3D XPoint等新技術(shù)提供了更好的性價比?！?/p>

除了成本和長期磨損問題外，與SSD硬盤相關(guān)的主要警告可能是該技術(shù)偶爾會在沒有警告的情況下發(fā)生故障的趨勢。達拉斯數(shù)據(jù)中心服務提供商Limestone Networks公司的技術(shù)支持人員Steve Buchanan說：“當傳統(tǒng)的HDD硬盤發(fā)生故障時，通常會出現(xiàn)性能低于正常水平的警告期。而另一方面，SSD硬盤在崩潰時可能并不會提供警告，除非通過軟件對其進行適當監(jiān)控?！?/p>

從HDD硬盤過渡到SSD硬盤

開始規(guī)劃現(xiàn)代存儲系統(tǒng)部署的最佳方法是首先確定最終將如何使用存儲陣列。Buchanan建議說，“如果要一次性將大量文件交付給許多用戶，那么運行的SSD硬盤越多越好。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?！?/p>

Tiwari對此表示認同，他說，“如果需要更快的響應時間，大部分實施讀取量大的任務，并且資金充足，那么采用SSD硬盤無疑是首要選擇。如果要在訪問數(shù)據(jù)之前將它們放置幾天和幾個月，并且需要非常大的容量，最好使用HDD硬盤?！?/p>

但是，理解當前的價格趨勢仍然很重要，HDD硬盤可能很快就會永久性地退出數(shù)據(jù)中心。 von-Stamwitz說：“SSD硬盤的價格在過去幾年中大幅下降，以至于許多數(shù)據(jù)中心已經(jīng)過渡或計劃過渡到所有SSD硬盤。通常，沒有從HDD硬盤過渡到SSD硬盤的唯一原因是成本，考慮到SSD硬盤的優(yōu)點，這樣的場景將會越來越少?！?/p>

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