【IT168 评论】人要火了，躲都躲不过。固态硬盘现在火了，不提它也不行。让我们评估一下固态硬盘最近的发展，看看固态硬盘朝着什么地方发展。

　　从性能和能力方面看，固态硬盘拥有很大潜力。然而，固态硬盘有一些潜在的问题。这些问题只能由厂商解决。

　　固态硬盘正在迅速地发展。这篇文章将考察固态硬盘硬件的三项发展：(1)英特尔和美光25纳米闪存芯片，(2)非常大的固态硬盘以及Fusion-IO以外的其它厂商新的PCIe固态硬盘，(3)一种新的不依赖于操作系统设备，利用固态硬盘作为一个硬盘的读盘缓存。

　　英特尔和较小的单元

　　根据这个连接，NAND闪存单元理论上的下限似乎是大约20纳米。这种限制的主要理由之一是，随着单元尺寸的缩小，它们很自然地相互之间更加接近。然而，设计一个单元所需要的电压保持不变(一般是12伏)。这就意味着电源密度(指定区域的电源量)增加会提高这种可能性：电压将干扰临近的单元，引起数据破坏。因此，提高单元密度是一个冒险的命题，因此设置了下限。

　　最近，IMFT(英特尔美光闪存技术)有限责任公司宣布它已经开始提供使用25纳米工艺生产的每个单元2字节的(多层单元)NAND闪存芯片的样品。宣布的这个消息是非常重要的，因为提高的密度和密度的接近程度正在达到理论上的极限。加上性能非常好的的固态硬盘之一是来自于加入这个有限责任公司的企业之一的英特尔这样的事实，我们可以看到技术中的非常重要的转变。

　　IMFT是英特尔和美光开发闪存存储新技术的一个合作项目。这个项目几年前开始使用72纳米工艺进行生产。然后，他们在2008年发展到了50纳米工艺，并且在2009年进一步减小的34纳米工艺。英特尔目前的固态硬盘(英特尔X25-M G2)正是使用34纳米工艺制造的。这种34纳米工艺生产一种4GB多层单元NAND芯片，芯片尺寸是172平方毫米。新的25纳米工艺的第一个目标产品是8GB多层单元NAND闪存芯片，芯片尺寸是167平方毫米。因此，从34纳米过渡到25纳米，芯片密度提高了一倍。

　　除了把芯片密度提高一倍之外，新的芯片将有一些其它的变化。目前这一代34纳米芯片页面尺寸是4KB和每个块129页，从而使块尺寸达到512KB。这种新的芯片的页尺寸是8KB，和每个块256页。这就意味着新的块尺寸是8KB x 256 = 2,048KB (2MB)。这种块尺寸的变化能够对性能产生重大影响。

　　回忆一下，一个块是通过一个擦/写周期(一个块的任何一个字节发生变化的时候)的最小的存储量。例如，如果这个块中的任何一个字节改变，那么，整个块必须首先把从块中拷贝的没有变化的数据传送到缓存，然后这个块被擦除。最后，这个更新的信息与缓存数据(没有变化的数据)合并，把整个块写入到这个擦除的块。这个过程需要许多时间才能完成并且对于这个块中的所有的单元使用一个重写周期(记住，NAND单元在它们不再存储数据之前只有有限数量的重写周期)。

　　与34纳米芯片相比，新的25纳米芯片将从512KB块转换到2MB块(2,048KB)，从而增加必须通过读/擦/写周期的数据量。要调整这个变化，英特尔必须要对固件进行调整以便更好地处理更大的块。此外，英特尔可能至少把缓存尺寸增加一倍以便容纳更大的块尺寸。这也许要增加备用页的数量，因为一个字节改变会引起更多数量的块做上标记以便进行更新。然而，在好的方面，拥有更大的页，这个控制器能够为写数据进行更多的优化，包括更多数量的写入聚合。但是，这也会提高需要的缓存的数量。

　　据预测，新的芯片的批量生产应该在2010年第二季度开始。这将导致在2010年晚些时候出现新产品。这篇文章称英特尔将在2010年年底出货600GB的基于多层单元的2.5英寸固态硬盘设备。

　　更大和更糟糕

　　关于固态硬盘的一个谜是到目前为止固态硬盘都是2.5英寸的。为什么没有厂商生产3.5英寸闪存硬盘?不过，有一家厂商有这种硬盘。OCZ推出名为Colossus的新硬盘。他们的第一个产品是容量为1TB的3.5英寸固态硬盘。你还能够得到256GB和512GB等容量较低的同样的硬盘。

　　Colossus系列OCZSSD2-1CLS1T 3.5英寸1TB SATA II 多层单元固态硬盘的价格还不到4000美元。它是一种使用SATA II接口的3.5英寸固态硬盘(最大吞吐量是每秒3GB)并且有256MB板上缓存。OCZ称，这种硬盘达到了大约每秒220MB的持续读盘和写盘性能以及每秒13,350次输入输出操作(IOPS)。这种IOPS性能本身相当于大约80至133个传统的硬盘。

　　对这些硬盘有一些测评。例如，PC Perspective对于低容量Colossus硬盘有一个很好的测评。在这个测评中，他们使用不同的队列深度测试了IOPS。这个测评使用了Windows，他们没有进行应该进行的那么多次的基准测试，但是，他们至少检查了队列深度对性能的影响。

　　Colossus硬盘的价格很贵。但是，性能似乎很好。你得到了其它固态硬盘所没有的大量的容量。然而，如果你对真正的性能感兴趣，还有其它一些可插入到PCIe插槽中的固态硬盘。

　　释放性能野兽

　　Fusion-IO认识到固态硬盘有巨大的性能潜力，但是，SATA接口的局限性很容易降低固态硬盘的性能。因此，他们开发了一种能够插入PCIe接口的固态硬盘。

　　SATA II接口能够以每秒3GB(每秒375MB)的速度传输数据，但是，PCIe 2.0 x1插槽能够以每秒500MB的速度传输数据，PCIe 2.0 x4插槽能够以每秒2GB的速度传输数据。x4插槽在包括服务器在内的几乎所有的主板上都可以找到。它们在理论上的性能是SATA II接口性能的10倍(注：下一代SATA和SAS接口刚开始出现，它们能够以每秒6GB或者每秒750MB的速度传输数据)。因此，很容易理解Fusion-IO预测x4 PCIe插槽将广泛应用，并且将它们用于数据吞吐量非常高的固态硬盘设备。

　　Fusion-IO硬盘具有出色的性能。Fusion-IO把320GB容量的ioDrive Duo硬盘评级为写盘带宽每秒1.2GB(32K数据包大小)，读盘带宽每秒1.5GB(32K数据包大小)，每秒读写操作次数为185,022次(4K读数据包大小)或者129,699次(75/25读/写混合，4K数据包大小)。这些水平的性能对于能够用于笔记本电脑和服务器的硬盘来说是非常出色的。

　　多年以来，Fusion-IO一直拥有PCIe固态硬盘市场。这个市场没有其它厂商，直到最近这个情况才发生变化。现在，OCZ还提供具有非常好的性能的PCIe硬盘。OCZ网站称，它们适用于PCIe x8插槽。假设这意味着PCIe 1.0，那么，理论上的性能是与PCIe 2.0 x4插槽(每秒2GB)相同的。表1列出了三种不同特点的硬盘型号。

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　　这个性能是非常好的，部分原因是因为OCZ使用一种4路内部RAID-0配置。这种硬盘与Fusion-IO硬盘不是一个速度类型，但是，你可以从Newegg购买256GB的m84硬盘，起始价格是1099美元;1TB容量的m84硬盘的起始价格是3799美元。你可以用不到4000美元的价格买到性能优秀的1TB硬盘!这与OCZ Colossus 3.5英寸1TB硬盘的价格相同，但是性能更好。

　　在离开性能恶劣的大硬盘的话题之前，我还要向你指出一家名为pureSilicon的公司将提供一种1TB容量的硬盘，但是，这种硬盘的外形是2.5英寸的。这种硬盘的发布日期和价格都没有发布，但是，这种硬盘可能在今年年底前出货。

　　混合硬盘和固态硬盘

　　Sun微系统公司(在成为甲骨文之前)开始与传统硬盘结合起来使用固态硬盘。这种混合硬盘可以用于高速缓存设备，并且利用固态硬盘优于DRAM的稳定性(也就是当没有电源时不会损失数据)。但是，这种缓存依赖于支持它的文件系统。当前的Linux文件系统没有能力使用任何设备作为“缓存”，因此，我们不能使用固态硬盘作为闪存。然而，最近的一个有趣的产品允许你用硬件做这个事情。

　　Silverstone有一种名为HDDBOOST的产品。这种产品把硬盘的一部分镜像到固态硬盘，不涉及到操作系统或者文件系统。这个概念非常简单。你可以使用一个固态硬盘，把它和硬盘连接到主板SATA端口。然后，一个小的控制器把硬盘的一部分镜像到这个固态硬盘。如果固态硬盘能够完成一个数据请求，那么，这个反应比从硬盘获取数据的速度快很多。有许多读盘IO请求，任何写盘都绕过固态硬盘由硬盘处理。

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　　它能够容纳大多数配置SATA连接的2.5英寸固态硬盘，但是，Silverstone推荐至少使用32GB硬盘。这种固态硬盘可插入到这个硬盘盒的连接器(不需要电缆)。然后，这个固态硬盘拧紧到硬盘盒以保证这个硬盘的安全。安装这种硬盘的单元可以安装在这个机箱中任何开放的3.5英寸硬盘仓中。

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　　一旦你连接到这个设备中的固态硬盘，然后你通过一条SATA电缆把它连接到硬盘，并且把这个设备通过第二条SATA电缆连接到主板SATA连接器。最后，你把电源的SATA电源连接器连接到这个设备。在一切都连接完成之后，你启动系统、Bingo和固态硬盘缓存。

　　当这个设备打开之后，这个控制器尽可能多地把硬盘镜像到固态硬盘。据Silverstone网站的手册称，第一个同样尺寸的硬盘镜像到了这个固态硬盘。例如，如果这个固态硬盘是32GB的，那么，第一个32GB硬盘将镜像到这个固态硬盘。每一次重新启动服务器的时候都同步这个镜像。为了得到这个设备的非常好的性能，Silverstone推荐你在进行大量写盘操作之后再重新启动服务器，因为这个镜像可能不会反应这个硬盘上的全部数据。

　　还要指出的是HDDBOOST设备能够插入到一个存储目前的数据的硬盘(也就是说这个硬盘不必是一个更新的硬盘)。这个设备还不需要专门的驱动程序，因为它是不依赖于操作系统的。

　　围绕这个设备有许多问题。但是，这种设备目前仅在日本销售。这个镜像过程是一个大问题。这个镜像过程能够“修改”一下以便镜像这个硬盘的另一部分吗?第二个问题是关于潜在的增强性能问题。Silverstone声称性能可以提高70%。但是，这个事情目前还没有在公开媒体中得到验证。然而，以50至55美元的价格，进行这个实验是很便宜的(当然要减去固态硬盘的成本)。

　　看到这个趋势了吗?

　　整理这个技术的细节有时候是具有挑战性的。然而，从这三个简单的例子来看，固态硬盘正在蓬勃发展是显而易见的。

　　固态硬盘行业正在对更大容量固态硬盘的需求做出回应。现在由1TB容量的固态硬盘帮助回应这些批评家的要求。这些硬盘有的是3.5英寸硬盘，有的是PCIe硬件，2.5英寸的固态硬盘可能在今年晚些时候推出。

　　另一方面，OCZ已经进入了基于PCIe的固态硬盘竞争。这些硬盘通常比SATA 2.0硬盘速度快许多，但是价格非常昂贵。希望OCZ进入这个市场将帮助降低价格，这样，你就不需要第二按揭以便购买固态硬盘。

　　此外，我们现在正在看到企业以创新的方式使用固态硬盘。Silverstone的HDDBOOST设备就是把硬盘和固态硬盘结合在一起达到更好性能(理论上的)的一个例子。这是改善硬盘读盘性能的一种价格便宜的方法。让我们在2010年寻找更多的类似概念吧。

　　最后，英特尔-美光科技的合资企业IMFT LLC已经开发出下一代高密度NAND芯片。这种芯片把目前的固态硬盘的数据密度提高了一倍。也许可以同样地说，如果这不是更重要的，IMFT已经找到一种方法在把芯片尺寸从34纳米缩小到25纳米的同时保持可靠性。这可能会对下一代固态硬盘产生巨大的影响。