讲解固态硬盘在存储系统使用分析
引言
传统的HDD (Hard Disk Drive )硬盘由干机械架构的存在，其主轴转速基本没有太大的提高空间了，如果非要提升的活，硬盘相应的发热噪音和寿命问题是绝对不可能解决的。在HDD硬盘遭遇性能瓶颈时，SSD(Solid State Disk)固态硬盘却以其速度较快、防震及耗电量较少等优势，拥有着极为广阔的发展前景。目前在企业级高端存储系统中，SSD固态硬盘已经占据了很大的一片市场。
1、SSD固态硬盘
1.1什么是SSD固态硬盘
固态硬盘也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。简单的说就是用固态电子存储芯片阵列制作而成的硬盘，固态硬盘在接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5”、2.5”、1.8”等多种类型。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，同时工作温度很宽，扩展温度的电子硬盘可工作在-45℃~85℃。固态硬盘的应用领域已经非常广泛，包括军事、车载、工控、视频监控、网络监控、电力、医疗、航空、导航设备等领域。图1所示为SSD固态硬盘。
1.2 SSD固态硬盘分类
SSD固态硬盘根据存储介质的不同可分为两种，一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质的固态硬盘，另外一种是采用DRAM作为存储介质的固态硬盘。
基于闪存的固态硬盘，采用FLASH芯片作为存储介质，这种固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境。在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分为两类：SLC(Single Layer Cell 单层单元)和MLC(Multi Level Cell多层单元)。SLC的特点是成本高、容量小，但速度快，而MLC的特点是容量大、成本低，但是速度慢。MLC的每个单元是2bit的，相对SLC来说整整多了一倍。不过，由于每个MLC存储单元中存放的资料较多，结构相对复杂，出错的几率会增加，必须进行错误修正，这个动作导致其性能大幅落后于结构简单的SLC闪存。此外，SLC闪存的优点是复写次数高达十万次，比MLC闪存的高十倍。此外，为了保证MLC的寿命，控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法，使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊，达到100万小时故障间隔时间(MTBF)。
基于DRAM的固态硬盘，采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD固态硬盘和SSD固态硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。
1.3 SSD固态硬盘的优点和不足
固态硬盘与普通硬盘比较，具有以下优点：
(1)数据存取速度快。固态硬盘没有传统硬盘复杂的机械结构，既没有磁碟，也不存在磁头，它无需花费较长的时间寻道，读取速度更不会受到转速的限制，因此，SSD固态硬盘的读取速度比传统硬盘更快。据测试，搭载SSD固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒。
(2)经久耐用、防震抗摔。由于固态硬盘内部不存在任何机械部件，因此，即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响正常使用。
(3)噪音低。固态硬盘由于没有机。械部件，并且芯片发热量小、散热快，因此，工作时噪音很低。
(4)工作温度范围更大。典型的硬盘驱动器只能在5℃~5 5℃范围内工作，而大多数固态硬盘可在-10℃~70℃工作，一些工业级的固态硬盘还可在-45℃~85℃甚至更大的温度范围下工作。
SSD固态硬盘的不足：
(1)成本高。虽然SSD固态硬盘在性能、稳定性、功耗以及发热控制方面已经超越传统机械式硬盘，但固态硬盘的高成本已经成为其普及的最大障碍。