凌云时刻

SSD在数据中心中的优势

相比于传统的HDD，SSD因为其诸多优势被越来越多的应用在包括数据中心在内的存储领域中。

1. 低功耗——运行大量存储驱动器时，功耗会增加。在任何可以节省电力的地方都是一种胜利。

2. 速度——可以更快地访问数据，这对于缓存数据库，应用程序或影响系统性能的其他数据尤其有用。

3. 振动不足——减少振动可提高可靠性，从而减少问题和维护。

4. 低噪音——随着更多SSD的部署，数据中心将变得更加安静。

5. 低热量产生——产生的热量越少，数据中心所需的用于冷却的功率就越少。

6. 启动速度更快——存储机箱上线速度越快或者维护或问题解决后重启服务器越快。

7. 更大的面密度——数据中心将能够在更小的空间内存储更多数据，从而提高所用区域的效率。

也谈一谈对于SSD接下来进一步发展的趋势

1. 前端协议接口速度和后端闪存接口速度会越来越快，都会帮助SSD性能越来越高。尽管目前PCIe Gen4还正在普及之中，但是业界有很多人认为Gen5比想象中来得要快一些。原因之一是Intel打算明年正式实现Gen5的支持，从而整个高端存储产业，明年年初到年中，就会有一些Gen5的产品问世。大概到2023年，Gen5的产品会更多。PCIe Gen5带宽是PCIe Gen4的两倍，每个通道从 16 Gb/s变为32 Gb/s，X8就是256Gb/s，而在闪存方面，接口速率也在不断提升。从800 MT/s，到1.2 GT/s、1.6 GT/s甚至更高。目前已经有了100Gbps、200Gbps的Ethernet Backbone，用PCIe Gen5 X8去连接服务器所能实现的吞吐量就大了很多。在系统方面，SSD读写路径上越来越多的使用HW engine来加快速度，而固件更多被使用在非关键路径和出错路径的处理。

2. 性能越高，意味着功耗和生热越大，对于系统功耗优化以及系统散热的要求会越来越高。通常情况下，SSD 最佳的工作温度为室温到50~55°C，但是非常快的性能会将温度提升到了接近70°C甚至更高，轻则导致SSD 性能下降，重则将会造成数据丢失甚至硬盘受损。除了闪存功耗降低外，控制器的功耗也是一个重要考量方面。PCIe Gen3，主流控制器使用的节点是28nm，到了PCIe Gen4更多的开始采用节点是12nm。除了die size减半外， 在功耗方面，12nm大概是28nm的40%左右。除此以外，SSD还会通过系统的方案来达到功耗，散热量和性能的最佳平衡，其中之一是SSD的固件动态的监测系统的温度从而动态的调节性能达到最好的平衡。

3. 单位GB数据的成本会越来越低，3D堆叠层数会不断增大，每个cell存储的bit数不断增大，MLC、TLC、QLC（4bit）、PLC（5bit）意味着对于系统检错纠错能力的要求会越来越高。像RAID和一些针对性调节NAND参数的算法被更多应用，对于控制器LDPC的能力要求也会越来越大。2020年三星1XX层、SK海力士128层、英特尔144层引领先进技术导入SSD产品；到2020年底，随着美光、SK海力士公开宣布率先取得176层3D NAND技术突破，三星也将在2021年量产第七代V-NAND。2020年12月，英特尔发布的最新144层QLC NAND，在容量密度上较96层QLC再度提升约50%，并面向数据中心推出的U.2规格的PCIe SSD新品D5-P5316 SSD，容量更达到30.72 TB。除了英特尔，三星870 QVO系列、美光2300/2210等也都是采用的QLC NAND，再加上主控厂商美满电子、慧荣、群联等推出的SSD控制芯片基本全面支持3D TLC/QLC，QLC将会用在越来越多的SSD产品中。

4. Emerging memory作为缓存：Intel 3D-Xpoint， RRAM，STT-MRAM，有些已经应用在SSD产品中（Intel的Optane）。

5. 国内自主设计渐渐会成为主流，SSD使用大户自己设计SSD会越来越普遍，包括控制器和固件，他们通过软硬件一体化实现高度定制化，更高性能和更低成本。

作者|展骏

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