固態(tài)硬盤(SSD)的好處很多：閃存是企業(yè)數(shù)據(jù)存儲快速增長的推動力，SSD硬盤是NAND閃存受歡迎的存儲介質(zhì)。

NAND不限于SSD硬盤介質(zhì)：存儲器單元架構(gòu)駐留在電路板上，電路板可以容納在SSD硬盤中或直接嵌入到服務(wù)器或其他設(shè)備中。盡管如此，大部分NAND閃存都是通過存儲陣列中的固態(tài)硬盤提供的，存儲陣列是企業(yè)非易失性閃存存儲的核心。

閃存和SSD硬盤也不可互換。NAND閃存是一種非易失性存儲器，其中存儲器芯片可以持久地存儲數(shù)據(jù)。SSD硬盤并不僅限于NAND閃存。他們還擁有像易失性DRAM這樣的內(nèi)存技術(shù)。

在數(shù)據(jù)中心，SSD硬盤是企業(yè)工作負(fù)載的答案，其性能受到基于機械硬盤(HDD)的存儲陣列和服務(wù)器存儲子系統(tǒng)的影響。隨著混合和全閃存陣列的增長，SSD存儲為具有極高I/O性能的密集型工作負(fù)載提供服務(wù)。SSD硬盤具有低能耗的額外優(yōu)勢，這有助于數(shù)據(jù)中心控制能源預(yù)算項目。

什么是SSD硬盤?

SSD硬盤是一種存儲設(shè)備，它沒有移動的機械部件來容納閃存和控制器。SSD硬盤使用與HDD硬盤相同的形狀和大小，因為它們可以作為HDD硬盤替代品。使用相同的外形尺寸不需要在工廠或數(shù)據(jù)中心級別對存儲陣列進(jìn)行大規(guī)模的重新設(shè)計。

由于SSD硬盤沒有移動部件，因此運行起來更加安靜，訪問時間更快，硬盤能耗更低。更高的可靠性開發(fā)使SSD硬盤像HDD硬盤一樣耐用。

NAND閃存SSD硬盤的工作原理

SSD硬盤將信息存儲在嵌入在電路板上的存儲器單元陣列中。存儲器單元基本上是具有浮動?xùn)艠O的晶體管。每一個晶體管都有兩個柵極：一個是可容納電流的源極，另一個是將電流排出的漏極。存儲單元充當(dāng)開關(guān)來控制源極和漏極之間的能量流。

被稱為浮柵(FG)晶體管的半導(dǎo)體產(chǎn)生電荷到存儲器單元，無論是否連接到外部電源(隨著時間的推移，斷電之后的SSD硬盤將會逐漸損失電荷)。而只要浮柵(FG)有足夠的電荷，數(shù)據(jù)就會保持完整性。

存儲器單元可以容納每個單元一個位或多個位。在單級單元(SLC)中，控制柵極(CG)將檢測浮柵是否帶電。作為響應(yīng)，控制門將記錄0或1個字節(jié)。多級單元(MLC)以類似的方式工作。

SSD硬盤不僅容納互連的存儲器單元和電路板，還為閃存控制器增加了一些智能功能。

SSD硬盤的優(yōu)點：為什么比HDD硬盤更好?

在比較SSD硬盤與HDD硬盤時，SSD硬盤確實更加出色。

?更高的性能。即使是速度快的15K RPM硬盤也無法與NAND閃存SSD硬盤的性能競爭。NAND I/O通常達(dá)到1GB/s，而3d NAND達(dá)到1.4GB/s。新的發(fā)展將3D NAND提高到3.0 GB/s。這是其物理原因：具有機械部件的HDD硬盤如果持續(xù)使用，其故障將比沒有機械部件的SSD硬盤更多。由于沒有機械臂和讀取頭，SSD硬盤使用電力來產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲響應(yīng)。更快的性能意味著更快的啟動時間、更快的數(shù)據(jù)移動和更高的帶寬。

?低能耗。移動機械部件的HDD硬盤需要比通過SSD硬盤存儲器單元穿梭的微小電流更多的能量。SSD硬盤還可以避免數(shù)百個機械磁盤在數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的高熱量。

?相稱的耐用性。SSD硬盤和HDD硬盤的耐用性比較復(fù)雜。HDD硬盤的機械部件和磁盤表面比SSD硬盤更容易受到環(huán)境破壞，盡管采用了針對物理跌落的防震硬盤新技術(shù)，HDD硬盤可以在可控的環(huán)境中持續(xù)使用數(shù)十年。然而，由于添加到控制器的存儲智能等功能，SSD硬盤的耐用性正在增長。這些技術(shù)可保護SSD硬盤免受數(shù)據(jù)泄露或損壞，并包括糾錯碼(ECC)、垃圾收集以及讀寫緩存。

SSD硬盤的缺點：面臨速度的挑戰(zhàn)

在數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，沒有完美的產(chǎn)品，SSD硬盤也不例外。其缺點包括比HDD硬盤更高的費用、有限的存儲容量，以及更短的刪除生命周期。

?成本更高。在過去的幾年里，SSD硬盤單位存儲的價格已大幅下降，HDD硬盤定價也是如此。盡管如此，閃存的成本已經(jīng)降低到足以使其更高性能變得更具成本效益。性能確實是關(guān)鍵：如果HDD硬盤正在減慢事務(wù)數(shù)據(jù)庫和其他密集型應(yīng)用程序的速度，那么為了節(jié)省成本而購買HDD硬盤是一種錯誤。

?降低數(shù)據(jù)存儲容量。由于NAND的存儲單元寫入限制，NAND SSD容量落后于HDD硬盤。電路上的存儲單元越多，SSD硬盤的密度就越大。然而，平面(2D)NAND在單元開始失效之前只能容納有限數(shù)量的存儲單元。為了應(yīng)對這種情況，研究人員通過垂直和水平堆疊存儲單元來開發(fā)3D NAND。這使3D NAND技術(shù)能夠以更低存儲成本實現(xiàn)更高的密度、更低的功耗、更好的耐用性和更快的讀/寫速度。

?壽命比HDD硬盤更短。在發(fā)生故障之前，SSD硬盤的寫周期比HDD硬盤要少得多。主要原因是，SSD硬盤不能覆蓋現(xiàn)有塊，但必須先擦除塊，然后再寫入新數(shù)據(jù)。這個過程終會影響內(nèi)存單元的完整性。NAND寫入根據(jù)每個單元的位數(shù)不同而不同：單級單元NAND閃存支持50000到100000個寫入周期，多級單元通常需要3000個寫入周期，EMLC(Enterprise MLC)支持10000個寫入周期，三級單元在300到1000個寫入周期時較低，3D NAND可實現(xiàn)1500到3000個寫入周期。

?檔案存儲介質(zhì)質(zhì)量差。企業(yè)希望能夠訪問和分析數(shù)據(jù)檔案并從中獲利。由于寫入周期有限，SSD硬盤不適用于活動歸檔和對相同數(shù)據(jù)集的重復(fù)分析。由于活動歸檔的概念是隨意訪問數(shù)據(jù)的能力，這超過了存儲器單元可以承受的寫入周期的數(shù)量。

SSD硬盤有哪些好處?

鑒于這些優(yōu)點和缺點，SSD硬盤是密集型企業(yè)工作負(fù)載(如高事務(wù)性數(shù)據(jù)庫、Web流)和密集型環(huán)境(如VDI)的佳選擇。

此外，SSD硬盤的快速讀寫速度使他們能夠以當(dāng)今現(xiàn)代業(yè)務(wù)所需的極快速度處理數(shù)據(jù)。實際上，企業(yè)很難回到速度較慢的HDD硬盤來獲取其利潤數(shù)據(jù)。

采用SSD硬盤是否值得?

雖然企業(yè)采用SSD硬盤有更多的好處，但這會提高存儲介質(zhì)的購買價格，并且需要比HDD硬盤介質(zhì)更多的SSD硬盤。那么SSD硬盤是否值得花費額外的時間和成本?

在高性能環(huán)境中，由于SSD硬盤尺寸與HDD硬盤相同，因此用SSD硬盤替換HDD硬盤并不是一項主要的技術(shù)更新。由于其更高的性能和更低的價格，SSD硬盤仍然是數(shù)據(jù)中心中極具競爭力的存儲介質(zhì)。

SSD硬盤的優(yōu)勢之一是故障率低得多，訪問時間也快得多。