增加存儲(chǔ)密度需要積極的軟件管理來(lái)保持性能

計(jì)算的一個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題是需要更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。產(chǎn)生的商業(yè)和個(gè)人數(shù)據(jù)量是巨大的，而且還在持續(xù)增長(zhǎng)——云服務(wù)公司Domo估計(jì)，到2020年，地球上每個(gè)人每秒將產(chǎn)生1.7 MB的數(shù)據(jù)。這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生了對(duì)更多存儲(chǔ)空間和更密集存儲(chǔ)空間的需求——如果一個(gè)4TB和8TB驅(qū)動(dòng)器在運(yùn)行中都消耗了9W的電力，那么僅節(jié)省電力成本就會(huì)推動(dòng)對(duì)更密集存儲(chǔ)空間的需求。這還不包括設(shè)備成本，以及部署這些系統(tǒng)所需的機(jī)架空間和房地產(chǎn)——隨著計(jì)算不斷向邊緣靠攏，這是一個(gè)突出的問(wèn)題。

這些密度的增加是以閃存的成本為代價(jià)的，密度的增加導(dǎo)致了寫(xiě)耐力的降低。雖然塊讀本質(zhì)上是無(wú)限的，但塊寫(xiě)耐力會(huì)隨著密度的增加而下降——3D MLC NAND的循環(huán)周期為6,000到40,000次，3D TLC NAND的循環(huán)周期為1,000到3,000次，3D QLC NAND(4位)的循環(huán)周期為100到1,000次。

相比之下，QLC NAND ssd比較便宜——從每gb的成本來(lái)看——盡管相對(duì)缺乏寫(xiě)持久性使它們不適合各種應(yīng)用程序。

“當(dāng)人們理解了QLC的基本技術(shù)和驅(qū)動(dòng)的持久性，這是一個(gè)大開(kāi)眼界，”東芝記憶體美國(guó)公司的高級(jí)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Matt Hallberg說(shuō)?！坝幸患抑饕陌雽?dǎo)體公司有QLC驅(qū)動(dòng)器，其續(xù)期約為每天0.2驅(qū)動(dòng)器寫(xiě)入(DWPD)。這將需要大量的軟件開(kāi)銷(xiāo)，以確保寫(xiě)入驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)容是按順序?qū)懭氲模瑥亩娱L(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器的壽命?！?/p>

Hallberg也很快否定了QLC的成本優(yōu)勢(shì)。“人們認(rèn)為可以節(jié)省成本……每個(gè)人都期望QLC有40%的價(jià)格差異。當(dāng)現(xiàn)實(shí)是，你正在從三層變成四層。這不是40%的變化，而是20% -25%。QLC還需要做其他事情，這些事情實(shí)際上會(huì)增加你的成本，這取決于你的QLC是如何實(shí)現(xiàn)的?！?/p>

QLC可以適度透明的績(jī)效管理,和有很多的方法,根據(jù)約瑟夫山區(qū),Gartner研究副總裁,他說(shuō)“QLC技術(shù)是一個(gè)必要的NAND閃存供應(yīng)商可持續(xù)降低成本在未來(lái),“和企業(yè)存儲(chǔ)環(huán)境將越來(lái)越多地采用這項(xiàng)技術(shù)?！?/p>

首先，固態(tài)硬盤(pán)制造商要采用“先進(jìn)的閃存管理技術(shù)”。為了提高芯片級(jí)別的寫(xiě)耐力，“這樣的嘗試會(huì)導(dǎo)致3到7倍的提高，盡管這取決于平衡寫(xiě)性能的優(yōu)先級(jí)和保持寫(xiě)耐力。

存儲(chǔ)分析可以用來(lái)監(jiān)控驅(qū)動(dòng)器的健康狀況并預(yù)測(cè)即將發(fā)生的驅(qū)動(dòng)器故障。

另一種方法是Intel的H10 SSD，它將Optane (3D XPoint)存儲(chǔ)類(lèi)內(nèi)存(SCM)與QLC NAND結(jié)合在一個(gè)單獨(dú)的M.2驅(qū)動(dòng)器上。這種設(shè)計(jì)使得Optane存儲(chǔ)器成為一個(gè)熱緩存。451 Research高級(jí)分析師蒂姆?斯塔默斯(Tim Stammers)表示，實(shí)際上，這種SCM+QLC的模式類(lèi)似于去年的混合驅(qū)動(dòng)器，將NAND閃存與傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器結(jié)合起來(lái)。

對(duì)于傳統(tǒng)的盤(pán)式驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)，三家驅(qū)動(dòng)器制造商都在一定程度上采用了shingled磁記錄(SMR)。比傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器階梯短環(huán)到超級(jí)扁環(huán)更慢,不正是dropin replacements-while實(shí)現(xiàn)即插即用,叫做“drive-managed,“西部數(shù)據(jù)公司警告,這在一篇博客文章中:“背景“管家”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)必須執(zhí)行導(dǎo)致高度不可預(yù)測(cè)的性能,不適合企業(yè)的工作量?！?/p>

西部數(shù)據(jù)正在兜售主機(jī)管理的SMR，其中主機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)流、區(qū)域管理和I/O操作。這種主機(jī)管理必然需要堆棧上的支持，而這些驅(qū)動(dòng)器不會(huì)很容易用于桌面系統(tǒng)，并且需要存儲(chǔ)設(shè)備具有更高的處理能力才能處理這些任務(wù)。

西部數(shù)據(jù)對(duì)這些挑戰(zhàn)很坦率，指出(大約16%)額外的容量鼻中隔黏膜下切除術(shù)后頒發(fā)“不是免費(fèi)的,”強(qiáng)調(diào)“利用這種能力需要一個(gè)承諾的客戶(hù)投資于軟件開(kāi)發(fā)文件系統(tǒng)和底層應(yīng)用程序,”補(bǔ)充說(shuō),“這項(xiàng)投資可以支付股息鼻中隔黏膜下切除術(shù)后長(zhǎng)期以來(lái)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器每結(jié)核病提供更低的成本和更好的總擁有成本(TCO)當(dāng)你考慮資本和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心的成本?！?/p>

“(云供應(yīng)商)將做主機(jī)方面的工作來(lái)支持SMR功能，但肯定的是，大多數(shù)其他用例還沒(méi)有準(zhǔn)備好，它們不會(huì)為SMR設(shè)計(jì)，”東芝產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)斯科特?賴(lài)特(Scott Wright)表示。

隨著傳統(tǒng)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上密度的增加，每TB的(每秒輸入/輸出操作)比率繼續(xù)下降。Segate和Western Digital已經(jīng)公開(kāi)討論了他們向雙致動(dòng)器硬盤(pán)進(jìn)軍的意圖。

這已經(jīng)不是第一次嘗試了，在20世紀(jì)90年代中期，Conner外圍設(shè)備利基“Chinook”驅(qū)動(dòng)器的一次嘗試，由于增加的振動(dòng)導(dǎo)致頭部碰撞而導(dǎo)致過(guò)早失敗。然而，根據(jù)Gartner的研究副總裁John Monroe的說(shuō)法，現(xiàn)代的實(shí)現(xiàn)在業(yè)界似乎有“完全的信心”，他指出“需要是發(fā)明之母，16TB及以上的多執(zhí)行器將是需要的?！?/p>