如今人們正逐漸發(fā)現(xiàn)SSD的意義所在，而且一旦新的NVMe標(biāo)準(zhǔn)成熟，并且公司的交付集成電路能實(shí)現(xiàn)SSD與主機(jī)處理器更緊密的耦合后，還會(huì)發(fā)現(xiàn)其更加廣泛的價(jià)值。

日立CTO：SSD終將替代機(jī)械硬盤

目前較棘手的問題是迫切需要找到一種技術(shù)，以滿足這20年間處理器呈指數(shù)級增長的性能需求。芯片制造商一直在提升處理器核心的性能，從而可將多個(gè)內(nèi)核疊加到一個(gè)集成電路中，并努力開發(fā)能夠?qū)⒍鄠€(gè)集成電路更緊密得連接到多個(gè)處理器系統(tǒng)的技術(shù)。這樣一來，最終的結(jié)果將是：方案中所有內(nèi)核都需要進(jìn)入同一個(gè)存儲(chǔ)器的子系統(tǒng)中。

企業(yè)的IT經(jīng)理們都盼著使用多處理器系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)每秒可處理的I/O操作數(shù)量(IOPS) 將有很大的增長空間，在耗電方面，每瓦特的IOPS也有提升的余地。如果處理單元可以及時(shí)訪問到數(shù)據(jù)的話，新處理器IOPS性能會(huì)更強(qiáng)，成本和能耗也因此會(huì)降低。讓活躍的處理器等待數(shù)據(jù)是件既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)錢的事情。

存儲(chǔ)分層技術(shù)

當(dāng)然，現(xiàn)在的系統(tǒng)中有多級存儲(chǔ)技術(shù)，可以將編碼和數(shù)據(jù)送到各處理器內(nèi)核。通常每個(gè)內(nèi)核都含有處理速度可與內(nèi)核持平的本地高速緩存。一個(gè)芯片里的多個(gè)內(nèi)核共享一個(gè)二級，有時(shí)候還有一個(gè)三級高速緩存。然后DRAM 為高速緩存提供數(shù)據(jù)。DRAM和高速緩存的讀取速度和數(shù)據(jù)傳輸性能都已得到適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展，足夠和處理器的性能相協(xié)調(diào)。

DRAM 和旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)器性能之間存在一個(gè)斷層，具體表現(xiàn)就是讀取速度和數(shù)據(jù)量會(huì)受到影響。磁盤驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商在高容量低成本磁盤驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上貢獻(xiàn)頗多。但驅(qū)動(dòng)器本身具有的局限性，即它們讀取數(shù)據(jù)的速度以及將讀取到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入DRAM的速度不可能無限提升。

讀取速度有多快取決于硬盤將讀磁頭移到磁盤數(shù)據(jù)軌道所需時(shí)間的多少，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)到讀磁頭下方所需的轉(zhuǎn)動(dòng)延遲時(shí)間的長短。最大傳輸速度是由磁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及數(shù)據(jù)編碼體制體現(xiàn)的，二者共同決定了每秒從磁盤讀取到的字節(jié)量。

硬盤驅(qū)動(dòng)器在讀取和傳輸連續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)的性能相對較高。但是隨機(jī)讀取操作會(huì)增加延遲。而且，即使是連續(xù)讀取操作都無法滿足最新處理器對數(shù)據(jù)的巨大需求。

同時(shí)，企業(yè)的在線交易系統(tǒng)在處理金融業(yè)務(wù)時(shí)，或是在應(yīng)用程序中開發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，比如像客戶關(guān)系管理需要高度的隨機(jī)數(shù)據(jù)讀取這種情況，都要求有較高的隨機(jī)數(shù)據(jù)讀取速度。云計(jì)算也有一個(gè)隨機(jī)單元，其隨機(jī)操作通常會(huì)隨著技術(shù)的更新不斷升級，比如虛擬化技術(shù)，它能擴(kuò)展單個(gè)系統(tǒng)里任何時(shí)候都處在活躍狀態(tài)的應(yīng)用程序的適用范圍。每產(chǎn)生一微妙的延遲都意味著成本的損失，以及較低的處理器利用率和系統(tǒng)能耗的浪費(fèi)。

幸好閃存為解決DRAM和傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤存儲(chǔ)的性能的斷層問題提供了可能。閃存比DRAM 慢，但是它每十億字節(jié)的存儲(chǔ)成本相對更低。但還是高于磁盤存儲(chǔ)成本，但企業(yè)樂于支付溢價(jià)，因?yàn)殚W存在傳輸速度和隨機(jī)數(shù)據(jù)的讀取速度方面性能更高，因此和機(jī)械磁盤存儲(chǔ)相比有著更好的IOPS成本效益。

增加閃存容量以及合理增加成本讓SSD越來越受歡迎，因?yàn)镾SD封裝閃存后可使其具有類似磁盤驅(qū)動(dòng)的形狀系數(shù)。此外，SSD最常被應(yīng)用于磁盤驅(qū)動(dòng)器接口，比如SATA(串行ATA)或SAS(附加串行SCSI)。

目前SSD使用的是磁盤接口

磁盤驅(qū)動(dòng)器的形狀系數(shù)和接口允許IT供應(yīng)商用SSD代替磁盤驅(qū)動(dòng)器。系統(tǒng)硬件或驅(qū)動(dòng)軟件都無需為此作任何更改。只要換入一個(gè)SSD，你就能擁有高得多的讀取速度和多少會(huì)高一些的數(shù)據(jù)傳輸速度。

不過，對基于閃存的存儲(chǔ)而言，磁盤驅(qū)動(dòng)器接口并非最佳選擇。閃存可以支持比最新一代磁盤接口更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。而且，SSD的制造商能將足夠多的閃存設(shè)備裝入2.5英寸的形狀系數(shù)，這樣就在能耗上將比傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動(dòng)器更具優(yōu)勢。

讓我們更近距離的看一下磁盤接口。當(dāng)今最主流的系統(tǒng)使用的是第二代SATA和SAS接口(被稱為3Gbps接口)，它們的傳輸速度是300MB/s。第三代SATA和SAS將其速度提高到了600MB/s，基于該類接口的驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)在企業(yè)級市場中擁有了一席之地。

上述的傳輸速度可以支持最快的機(jī)電驅(qū)動(dòng)器，然而最新的NAND閃存配置和疊層芯片封裝技術(shù)能傳輸?shù)木酆祥W存帶寬超過了SATA 和 SAS互聯(lián)后的傳送能力。簡言之就是SSD的性能短板從閃存設(shè)備轉(zhuǎn)移到了主機(jī)接口。因此業(yè)界需要一種更快的主機(jī)內(nèi)聯(lián)技術(shù)讓閃存得到充分利用。

PCIe主機(jī)接口能解決這種存儲(chǔ)性能的短板問題，并且，通過將SSD直接連接到PCIe主總線，它將擁有天下無雙的高性能。比如，2012年即將批量生產(chǎn)的第三代4-lane (x4) PCIe連接可以達(dá)到4GB/s的數(shù)據(jù)傳輸率。此外，直接PCIe連接可以減少系統(tǒng)能耗，大幅縮減老化存儲(chǔ)配置的時(shí)延。

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