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RAM还是Flash 固态存储未来走向何方?

    【IT168 专稿】固态存储(Solid State Disk,SSD)是摒弃传统磁介质,采用电子存储介质进行数据存储和读取的一种技术。由于突破了传统机械硬盘的性能瓶颈,因而拥有极高的存储性能,在一些军用系统、高性能计算研究领域有突出的应用表现,并极有可能取代一些价格昂贵的大型机系统。由于传统的磁盘存储技术短期内无法突破机械系统的性能天花板,因而固态存储被认为是存储技术发展的未来新星。

    由于传统存储发展多年始终无法突破性能的瓶颈,固态存储被认为是下一代存储行业的技术革新,不仅仅如此,一些业内人士把固态存储定义为改变未来的五项技术之一。认为它具有在存储行业领域内开拓新格局的潜力。

固态存储两大分支

    今天,固态存储的发展方向也在悄然改变,并逐渐形成了两大发展分支。一种是基于RAM介质(内存介质)的固态存储阵列,这种基于内存存储原理的新型存储产品由内存盘演变而来,一般单台容量提供的存储容量16-128G不等,组成阵列后的产品可达到TB级别。目前市场上,韩国大金公司Jet-speed系列产品,Texas Memory Systems 的 RAM-SAN,以及Solid Data Systems的StorageSPIRE都是这一类型产品的典型代表。

    另外一类,则是基于Flash介质(U盘介质)的固态存储产品。这类产品主要由Flash硬盘技术演变而来的,一般的组成盘阵后,容量也能达到TB级别,目前主要以bitmicro的E-disk为代表。近年来,基于Flash技术的固态存储产品的市场份额在逐步加大,发展也日趋成熟,逐渐与基于RAM介质的固态存储产品各另风骚,成为这个顶尖市场的两大技术流派。

性能优先的RAM存储

    基于RAM技术的固态存储产品当然采用RAM,也就是我们常说的内存作为存储介质,阵列结构上仿效了传统的磁盘驱动器设计、可被各种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、UW2 SCSI SCA2、Fibre Channel等接口,可用于连接主机/服务器或存储网络的存储设备。

    基于RAM技术的固态存储产品从产品结构上来看,通常可分为SSD驱动器和SSD盘阵列二大部分,这两个部分有如人的大脑和身体,在一起协同工作,提供了真正高性能的数据存储。而且它的使用寿命非常长,几乎包含所有闪存盘所拥有的优点,以及它所欠缺的部分,因此成为拥有无限发展潜力的未来存储技术,但这项技术却有一个先天性的技术弱点,就是基于RAM存储技术的先天特性,数据存储都需要电源来保护数据安全,一旦掉电,就会丢失全部数据。。

    作为最高性能级别的数据存储产品,固态存储担负了企业最关键最重要业务的数据存储人物,这个漏洞必须要堵上!一些致力于推广固态存储技术的厂商也在苦思冥想,提高固态存储产品的数据安全性。

    现在,固态存储市场上的主流产品通常会采用内部UPS供电系统和外部UPS电源保护。内部UPS类似我们RAID卡上的电池,形状可能根据厂家不同也不一样。外部UPS则类似于我们服务器用的UPS,为固态存储系统提供掉电保护。而目前,大多数固态存储厂家都采用两种模式同时应用,以追求更高级别的数据安全。

    除了电源保护外,另外一种安全措施就是自动备份系统,是通过软件来实现的,提供时时、延时的数据备份,备份到固态存储自带的内部机械硬盘上,和我们的传统存储没有太大的区别,只是多一个电源监控系统。

RAM固态存储的内部构造

    下面是基于RAM技术的固态存储产品一个发展路线图。基本上固态存储产品如果希望替代掉目前的传统存储,都需要走过很长和艰难的一段路,其中用户的使用习惯的改变、以及制造成本控制,将成为固态存储产品普及与发展的关键因素。

    这些固态存储产品在模块上可能有一定的区别,可采用PCI-E以及PCI-X的接口。目前,韩国大金公司以及Texas Memory Systems都采用了这种接口,主要原因是因为传输速度快。也有一些在SSD模块上采用的SCSI、SATA、IDE等接口的产品。

基于RAM固态存储的发展

固态存储产品的内部结构

    目前各大RAM 固态存储生产厂家的系统基本类似,主要有控制器系统、和备份系统及内部供电三大系统,最核心的主要要还在控制系统这一块,主要难点技术在于如何让控制器能把内存阵列识别为一块独立的硬盘,并且可实现Raid。以韩国大金信息机器推出的固态存储产品Jet-speed为例,该款产品即可实现Raid 0,1,1+0,5。

Taejin infotech Jetspeed san

    目前的RAM 固态存储一般性能包括IOPS、带宽、容量等等指标,以下以韩国大金公司Jetspeed san为例,说明固态存储产品的性能水准。

更具普及优势的Flash存储

    下面我们介绍另外一种基于闪存技术的固态存储产品,即采用FLASH MEMORY 作为存储介质的固态存储产品。闪存技术我们并不陌生,例如我们经常使用的U盘,数码相机等一些电子存储器,以及另外一些ATA、SATA、SAS、SCSI、FC接口的Flash Disk,统称为闪存盘。而由Flash盘所做的阵列,也就是所谓的固态存储。

    这类固态存储的结果和我们传统的存储没有太大的区别,最大的区别就是介质,传统的存储把机械硬盘更换为Flash盘以后既是固态存储,应用基本上和我们传统存储存储没有太大的区别,最重要一点就是存储介质的改变,内部系统可以和我们传统的系统可以实现相互兼容,如果接口相同的情况下,可以将Flash Disk硬盘直接应用于存储上,传统存储也就是固态存储了。

    下面是基于Flash芯片的固态存储的一个发展,是由Flash盘发展而来的,目前主要由bitmicro在做,提供Flash盘的包括美国的Sandisk、bitmicro inetl中国的runcore 韩国samsung等公司.。

基于Flash固态存储的发展

基于Flash 固态存储的内部结构 

    基于Flash芯片的固态存储设备在全球的生产厂家是非常有限的,目前只有美国有能力提供这个产品。尽管这类固态存储产品在性能上并不比基于RAM的固态存储性能高,但是无疑能大幅度提高传统机械存储的效率,特别是在读写小文件上非常有优势,价格上和基于RAM固态存储相比也是非常有优势。

基于Flash 固态存储的内部结构

    它的发展依赖Flash硬盘的进步,在构架上和我们传统的机械存储没有太大的区别,完全可以与我们现有的存储环境兼容。唯一的缺点,就是在性能上还暂时落后于基于RAM的固态存储,随着Flash硬盘技术的不断发展,相信会有更多的存储厂商加入进来,产品性能也会获得更大的提升机会。以下是基于flash的固态存储的代表产品,Bitmicro公司的E-disk SAN存储系统。

Bitmicro E-disk SAN

    我们同样以Bitmicro E-disk SAN为例来列出基于flash的固态存储的普遍性能指标。

 

普及之路漫漫

    这两种存储技术都是固态存储未来的发展方向,都代表了下一代的存储技术的发展方向。目前而言,基于RAM的存储在性能上略胜一筹,但基于Flash的固态存储凭借在价格上的优势,获得更多的认可与推广机会。

    目前一些大的厂家也开始了这方面的尝试,在个人消费领域,固态存储已经得到了更多的推广与应用,Dell最新推出的笔记本就采用了SSD硬盘。而IBM也于今年开始在服务器领域尝试使用固态存储硬盘,推出的一款IBM BladeCenter HS21 extended memory用的就是4G的Flash 硬盘,相信会有更多的厂家加入近来开发出更快性能更高的固态存储,彻底改变存储未来。

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