浪潮智能全闪存存储G2－F实现SSD固态硬盘写放大＜1
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SSD固态硬盘的容量和密度在不断增加，以速度赢得人心的同时，擦写寿命限制却成为其短板，而写放大是缩短SSD擦写寿命的主要原因。如何破解写放大难题，成为全闪存系统厂商的最大挑战。浪潮智能全闪存存储产品G2-F依托自主研发的创新技术，实现全流程写放大小于1，成为全闪存存储领域的专家。 SSD容量持续增长，写入寿命却不断降低 SSD的容量增长速度惊人，在10TB的机械硬盘刚出来不久，一波闪存厂商就将SSD的容量做到了单盘30TB、60TB甚至100TB。SSD的单盘容量大有赶超机械盘的态势，这得益于NAND工艺制程的进步与单位面积存储密度的提升：NAND制程已经从最开始的90nm下降到当前的10nm，NAND工艺已经完成从2D NAND到3D NAND的完美切换，3D NAND的层数更是逐年增加：24层，32层，48层，64层，一直到96层。工艺的提升带来存储密度的大幅度提升。 在SSD容量密度增加的同时，伴随着单位容量成本的下降，这对用户来说无疑是喜事。但是SSD还有一个不容忽视的指标，那就是寿命。对于最新的3D TLC、3D QLC的大容量盘，其擦写寿命限制成为不容忽视的弱点。 在SSD盘容量增大的同时，写入寿命的问题非但没有得到有效解决，反而呈现下降趋势。早些年的企业级SLC、MLC盘的DWPD(Diskful Writes Per Day ，每日整盘写入次数)是10，而最新推出的3D TLC的SSD的DWPD为0.35。DWPD是确保SSD在生命周期内(3年或者5年)每天能够对盘进行全量写入次数的指标。DWPD为10是指着每天对SSD全量写入10遍，能保证SSD在5年之内不会发生磨损耗尽。而DWPD为0.35意味着，每天写入量不能超过盘容量的0.35，否则盘坚持不了5年就会因为介质磨损而发生故障。这样的弱点让用户无法不对应用全闪存存储系统心存疑虑。 全闪阵列厂商面临的关键挑战 当SSD的写入寿命随着存储密度提升而下降成为用户的心头之痛，如何能够提供可靠的全闪存存储，便成为全闪阵列厂商所面临的关键问题。 有人可能会说，继续使用DWPD为10的SSD不就可以了?答案是否定的：一方面DWPD为10的SSD成本非常高，相同容量是DWPD为1的SSD的数倍，另一方面高DWPD的SSD的产量在逐渐缩小，再过几年，DWPD为10的SSD甚至可能面临停产。下图是闪存领导厂商三星关于SSD DWPD的预测报告，从报告可以看出，2018DWPD为10的SSD占比已经小于5%。如果全闪阵列一定要使用DWPD为10的SSD，未来几年的选择会越来越少。 写放大这个词从事存储行业的应该都不陌生，在磁盘阵列上就存在。但为什么到了全闪阵列上，写放大就成了一个关键指标?一方面，磁盘是没有写入寿命问题的，所以在磁盘阵列上写放大只和性能相关，和可靠性关系不大;而在全闪存储上，由于闪存存在写入寿命限制问题，写的越多寿命就越低，所以写放大直接和全闪阵列的可靠性相关;另一方面，全闪阵列上的写放大，远不止RAID写放大一个因素，例如，随机写入带来的SSD上垃圾回收导致的数据迁移，也会给引入巨量的写放大。 面对这样的挑战，浪潮存储作为国内领先的数据存储厂商，早在5年前就大力投入全闪存存储系统的研发，并在两年前实现革命性突破，彻底解决了全闪存存储的写放大问题。2017年10月，浪潮发布智能全闪G2-F多款型号的闪存阵列，实现全流程写放大小于1，相对于传统磁盘阵列I/O栈，写放大降低15倍。 如此强大的黑科技是如何实现的呢?其背后的技术原理又是什么? 技术1：基于时间点的变长实时压缩 传统的数据压缩方法是基于固定块大小的，输入必须是固定大小的对齐数据块，输入不对齐时，需要补齐读，影响效率;压缩后输出的数据块大小不一致，需要补零填充对齐，浪费空间;对压缩后的数据进行少量更新时，必须对整个数据块进行“解压数据块-更新数据-压缩数据块”，效率低。 |
