人们需要了解为什么闪存和固态硬盘（SSD）正在彻底改变当今的IT基础架构，因为这些超快速存储设备可以支持高端应用和高性能存储层。
SSD供应商最初推出了闪存和SSD硬盘，以支持高端应用和高性能存储层。随着闪存/SSD驱动器提高性能（具有更好的SSD IOPS基准）和价格下降，它们的部署在过去几年中迅速扩展。
在2019年，关于固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）的争论几乎已经结束：尽管硬盘驱动器仍占大多数数据中心媒体的80％，而磁带仍处于领先地位，闪存和SSD驱动器部署正以惊人的速度增长。随着企业存储市场的发展，闪存市场似乎增长更快。
什么是闪存和SSD硬盘？
在一些重要术语的早期定义中，闪存和SSD硬盘密切相关，但不是同义词。
Flash：Flash是一种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。 Flash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）不是闪存设备，不是内存，而是存储介质。实际上，第一款SSD硬盘使用的是易失性DRAM内存。如今，大多数SSD使用非易失性NAND闪存进行持久数据存储。尽管这些术语在许多行业中可互换使用，但随着SCM（存储器）的引入，该术语也在发生变化。
SSD硬盘是如何工作的？
SSD硬盘读写数据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了智能存储功能。
硬盘驱动器由多个移动部件组成，随着时间的推移会磨损并停止工作。相比之下，具有集成电路的SSD驱动器没有移动组件，因此更耐物理冲击，更低功耗更安静，并且提供比HDD驱动器更高的性能和更低的延迟。
SSD硬盘的电源和散热成本明显低于HDD硬盘，因为SSD硬盘没有移动部件，因此产生的热量远低于HDD硬盘。由于SSD驱动器运行速度更快，因此它们比HDD驱动器消耗更少的电量。SSD驱动器也比HDD驱动器运行得更快，并且如果它们具有一致的电源则更耐用。尽管如此，SSD硬盘存储依赖于连接到比HDD硬盘或磁带更加一致的电源。短暂停电不是主要问题，因为SSD驱动器使用浮栅晶体管（FGR）来维持电荷。但是，长时间断开会导致数据泄漏。由于无电源SSD硬盘驱动器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，有些人已经看到了SAS和SATA之间的争论，但两者都有自己的用途。传统上，它们是为HDD驱动器开发的，并且仍在工作。 SSD硬盘是针对相同的界面开发的，因此用户可以更轻松地切换存储阵列以共享SSD驱动器和HDD驱动器。由于并行处理，SaaS驱动器比SATA驱动器快得多，但两种接口都比NAND等新存储技术慢。
NAND是一种非易失性闪存，具有适用于SSD硬盘介质的芯片格式，适用于不同格式，包括SSD硬盘。 NAND闪存是SSD驱动器中最常见的闪存。较新的3D NAND垂直堆叠单元层可显着提高密度和耐用性，降低功耗并加快读/写时间。
NOR闪存已就位，无需先复制到内存中。这使它具有非常高的传输速度。然而，它具有比NAND更少的门，并且写入和擦除速度相应地更低。
NVMe是使用PCIe总线访问闪存存储的接口。这允许接口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可在企业级SSD硬盘系统中提供升级和扩展。 NVMe-over Fabric（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（存储级存储器）是一种包含存储的非闪存持久存储器技术。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。它稍慢但更耐用，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硬盘的使用寿命
浮栅晶体管（FGR）和磨损均衡等新技术降低了SSD驱动器的故障率。然而，SSD硬盘架构影响操作寿命，这取决于NAND单元中的存储器位数：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那样，SLC节省了一位，MLC节省了两位，而TLC在一个单元中保存了三位。它面临着损失问题：SSD硬盘驱动器单元也会随着时间的推移而受损。读取似乎不会影响持久性，但写入和删除可能会影响持久性。单元存储的位越多，写入造成的损坏越少。但重要的是，更大的硬盘驱动器可以提高单元的耐用性，但不会改善延迟。三级单元（TLC）读取延迟比单级单元（SLC）慢四倍，写入延迟差六倍，三级单元（TLC）的擦除延迟也慢。
通过扩展单元之间的写入来平衡整体磨损和SSD硬盘的耐用性，并且磨损均衡提高了整体芯片级的耐用性。尽管SSD驱动器不具备长期归档数据的耐久性，但预计它们将持续至少2  -  3年而不会出现数据泄漏或组件故障。
Flash和SSD硬盘访问速度
多年来，闪存和SSD硬盘的速度已经提高了很多倍。在2018年，三星和东芝都推出了一款2.5英寸和3.5英寸的30.72TB固态硬盘。 SAS接口比SATA更快，速度比NVMe慢，但价格远低于NVMe的硬盘。三星还推出了速度为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硬盘传输速度非常快，但仍有一些SSD硬盘传输速度要快得多。
由于不同的SSD驱动器提供了截然不同的性能，传输和延迟指标，因此很难对SSD驱动器性能测量进行分类。一般来说，SSD硬盘访问时间只是HDD硬盘访问规范的一小部分，它可以提供6000到100万IOP并消耗大约5瓦的功率而不是6-15瓦的HDD硬盘。
加速应用程序性能是SSD驱动器的主要优势。闪存性能是HDD驱动器的20倍，因此非常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（存储级存储器）上市时，这种处理速度将大大提高。企业存储环境中将有更多的SSD硬盘和闪存。
是否值得使用SSD硬盘？
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硬盘的价格趋势将提高基于数据中心的闪存存储器的经济性，尤其是存储区域网络（SAN）。存储区域网络（SAN）是一种昂贵的存储方法，IT部门拒绝为从硬盘驱动器迁移到SSD驱动器支付更多费用。然而，由于价格下降且性能远远超过HDD硬盘驱动器，更多数据中心正在以实惠的价格购买全闪存存储区域网络（SAN），以实现非常高的性能。最终，最好的闪存存储最适合企业：对于网络流媒体公司，您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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