【IT168 专稿】直到最近,仍然有人认为只有单层单元(SLC)技术是适合于企业级SSD的唯一闪存类型,但殊不知这一切已经被多层单元(MLC)闪存技术逐渐改变着,MLC在存储器和控制器技术上更先进,得到越来越多的SSD厂商的青睐,此外,基于MLC的SSD成本方面也有优势,通常,SLC闪存比MLC闪存要贵得多,但它提供了更好的可靠性(耐久性)和性能,不过事情并没有这么简单。
耐久性对比
耐久性通常用可写入次数来衡量,表示媒体类型在发生故障前可以经受住的使用时间。通常情况下,SLC NAND可以写入10万次,而MLC NAND只可以写入1万次,但这并不是绝对的,SSD、控制器和阵列厂商都在想办法解决原始NAND可靠性的差异。
Texas存储器系统销售工程和客户支持总监Jamon Bowen说:“头号问题就是耐久性,目前尚未找到办法让MLC做到SLC那样好,但也有一些办法让MLC足以适应企业级应用”,Texas从20世纪70年代以来就开始销售基于DRAM的SSD,从2007年开始销售基于SLC闪存的SSD。
厂商也使用了各种技术 – 通用的,私有的 – 消除SLC和MLC闪存之间的可靠性差异,包括磨损级写分散,DRAM缓存和写合并,最小化写放大,超量供给能力,增强型错误校验码(ECC),压缩和其它可减少写入次数的技术,其中大部分技术可同时用在SLC和/或MLC设备上,但它们在MLC上更流行。
SSD厂商也纷纷开发出私有技术减轻MLC闪存耐久性的缺点,例如,STEC在其基于MLC的SSD上使用了一个叫做“CellCare”的NAND管理技术,STEC也使用了一个叫做安全闪存阵列(Secure Array of Flash Elements,SAFE)的私有技术,它增强了SSD的恢复能力,减少了错误的发生。
STEC是企业SSD市场的早先领跑者,它有两条SSD产品线:基于SAS/FC的ZeusIOPS SSD和基于SATA的Mach 8 SSD,最近这两条产品线均推出了基于SLC和MLC的产品。STEC的技术营销副总裁Scott Stetzer说:“几乎95%的企业级SSD均是基于SLC的”。
一些增强耐久性的技术可以通过软件的方法实现,还有一些需要更快,更智能的控制器和固件。
令人困惑的耐久性问题:目前尚无标准测量和具体化耐久性。
英特尔NAND解决方案部门营销总监Pete Hazen说:“耐久性问题困扰市场营销很久了,但诸如JEDEC等标准化组织也正在抓紧时间制定相关标准,有了标准后就好评估SSD产品了,存储网络行业协会(Storage Networking Industry Association,SNIA)的固态存储创新(Solid State Storage Initiative ,SSSI)工作组也在为SSD标准化努力”。
英特尔的Hazen说:“你需要了解SSD是否能满足特定应用程序的耐久性需求,完了之后就是一个简单的性价比问题了”。
性能
MLC闪存可以获得与SLC闪存相当的读性能,但写入性能存在明显的差距,厂商也使用了各种技术提高MLC SSD的写入性能。
英特尔的Hazen说:“你可以为并行使用更多的通道,但这样做会带来电力消耗的挑战,你可以在设备级使用同步操作,但这会增加成本。通常,NAND层面的SLC和MLC之间的写入性能大约相差2-3倍”。
在SSD层面,性能主要取决于控制器,DRAM缓存,固件效率,在已擦除的地方写入数据,超量供给,以及读写模式等因素,如数据传输大小,随机I/O和连续I/O。
价格
Texas的Bowen说:“MLC的发展趋势是靠成本驱动的,而不是靠性能或耐久性特性驱动的”。
通常,SLC和MLC之间每GB的成本差距有2-3倍(部分取决于MLC存储单元中存储的比特数),虽然价格波动比较大,2008年NAND层面之间的差距最高达到了4.5倍,NAND层面的价格很大程度上取决于供需关系和NAND光刻技术(芯片尺寸)。
但是,NAND层面的价格并不一定反映了SSD驱动器或阵列水平的价格差距,部分厂商(如Anobit,Nimbus等)声称SSD价格接近于传统硬盘的高端RAID阵列。最终用户层面的价格在很大程度上也取决于诸如控制器(越智能化,成本越高)等因素。
建议
STEC的Stetzer说:“价格往往是影响用户的主导因素,这也是我们开发MLC产品的原因,如果你的应用程序主要是读操作,MLC是最合适的解决方案,相反,如果你的应用程序属于写密集型,我建议使用SLC”。
Texas的Bowen说:“选择MLC还是选择SLC主要看应用程序的需求,以及容许的故障等级,MLC不应该用于部署I/O密集型的数据库应用,但用于分布式应用系统就非常合适,因为分布式应用通常容许更多的故障”。
英特尔的Hazen说:“当用户分析了自己的真实需求后,他们发现其实自己的要求并没有想象的那么高,大量的程序属于读密集型应用,基于MLC的SSD非常适合这种环境,这也是为什么MLC对这种用户极具吸引力的原因”。
最后我想说的是,不一定非要做出非此即彼的决定,正如SAS和SATA可以和平共处的那样,结合使用SLC和MLC正发展成为一种新的趋势。