企业级闪存盘的结构和特征

转载自 EMC中文支持论坛 https://community.emc.com/docs/DOC-31082

随着信息的增长，存储用户的业务应用对于性能的需求越来越高。传统的使用增加磁盘数量的方式已经无法满足用户的I/O需求，因此企业级闪存盘得到了更加广泛的应用。本文将介绍企业级闪存盘的原理。

闪存盘也被称为固态硬盘，是新一代的磁盘。闪存盘采用了和传统机械磁盘相同的外形和连接器，以实现在存储机柜中使用闪存盘替代传统的机械磁盘。闪存盘使用基于半导体的固态存储来存取数据。与传统的机械磁盘相比，闪存盘不含移动部件，因此也没有寻道时间和旋转延迟。另外，因为是基于半导体的设备，闪存盘比机械磁盘更省电。闪存盘的关键组件包括控制器、I/O接口、大容量存储和缓存。控制器用于控制闪存盘的运行。I/O接口为闪存盘提供电力和数据访问。大容量存储由一组用于存储数据的非易失性NAND闪存芯片组成。缓存为数据提供临时存储空间。

闪存盘拥有极高的性能，能满足性能敏感型应用的需求。它拥有多个用于数据访问的并行I/O通道，一般来说，闪存芯片和通道的数量越多，闪存盘的内部带宽越大，其性能越高。闪存中的存储芯片是以块和页为逻辑单位组织的。页是闪存盘上能被读写的最小对象。页组合成块。每个块可以有32、64或者128个页。页的大小没有唯一标准，常见的大小有4KB，8KB和16KB。闪存盘的读操作发生在页层级，而写操作则发生在块层级。闪存盘模拟物理磁盘的逻辑块地址，每页占据一系列连续的物理块。举例来说，一个大小为4KB的页占据8个连续的512字节数据块。闪存盘特备适合那些文件块较小，随机读取工作较多，且要求响应时间持续保持较低水平的应用。那些需要快速处理大量数据或者实时数据处理的应用在使用闪存盘后能大幅提高性能。

一般，企业级闪存盘的吞吐量是传统机械磁盘的几十倍，而响应时间不到机械磁盘的十分之一。此外，每存储1TB数据，使用闪存盘比使用机械磁盘相比，最多可节省30%以上的电能。换算成单个I/O消耗的电能，闪存盘比机械磁盘节省90%以上。企业级闪存盘拥有以下主要特征：

NAND闪存技术：NAND设备采用不良块追踪技术和校验码，以保证数据一致性，实现最快的写入速度。

基于单级单元：NADN技术有二种单元设计方式。多层单元可以记录多个状态，所有每个单元可以存储多位数据。而单层单元的每个单元只存储一位数据。单层单元性能好和寿命长，适合企业级数据应用。

写入平衡技术：该技术保证经常更新的数据写入不同的位置，避免对同一单元的使用过于频繁。

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