每当人们谈论 SSD(固态硬盘)和 HDD(机械硬盘)的时候,速度问题总是毫无争议。SATA3 接口的 HDD 最大传输速度只有 550MB/s,实际使用中的连续读写速度最高大约 200 MB/s,但对于 SATA3 接口的 SSD 而言,连续写入速度很容易就能达到 500 MB/s。

 

因此,在大数据处理越发重视存储效率的当下,凭借着速度方面的绝对优势,SSD 在各个应用领域对 HHD 的替代都是大势所趋。比如在数据中心领域,常用的 10K(10000 rpm)HDD 终将成为历史。当与非网记者问到美光 5210 SSD 产品在数据中心的主攻方向时,美光存储产品事业部企业级固态硬盘产品首席技术市场工程师 Doug Rollins 很明确地说,其是 10K HDD 的替代品。

 


美光存储产品事业部企业级固态硬盘产品
首席技术市场工程师 Doug Rollins

 

为取代 10K HDD 而设计


这样看来,首先美光 5210 SSD 的设计理念是明确的——为取代 10K HDD 而设计。硬盘每分钟最大可以旋转 10000 转,这是 10K HDD 命名的由来,相较于消费市场常见的 5400 转和 7200 转 HDD,10K HDD 转速更快,运行的速度更快一些。

 

然而,在云计算、大数据、物联网、人工智能蓬勃发展的今天,HDD 在很多场景下已经成为发展的短板,尤其是对数据中心中活跃数据的存储。“HDD  供应商为使其产品能够吸引客户,保持应用于某些市场而付出了巨大努力,我们对此感到钦佩。显然,最近大多数 HDD 创新都集中在扩展容量,而不是性能上。” Doug Rollins 也认为,HDD 并没有积极地迎合大数据运算对于存储性能的高要求,而是另辟蹊径选择在大容量方面去体现 HDD 的性价比。

 

但这带来了另一个棘手的问题,那就是超大容量的 HDD 一旦发生故障,重建数据的时间非常长,这会带来更大的问题。这个时候,对于高性能存储人们自然而然会去想用 SSD。按照 Doug Rollins 所说,NVMe 接口已经为每个 2.5 英寸 SSD 提供了 15+TB 的容量,随着时间的推移会继续增加。

 

但之前 SSD 数倍于 HDD 的价格让数据中心运营者望而却步。美光 5210 SSD 是一次突破,2018 年 5 月上市的它当时是全球首款 QLC SSD。 Doug Rollins 表示:“5210 SSD 的 IOPS 明显优于 10K HDD,随机读取速度比最快的 10K HDD 快 175 倍,客户对性能的巨大飞跃感到非常振奋,而且对比 10K HDD 价格相近。”

 

容量上的考量可以更加凸显 5210 SSD 的针对性,“就 QLC 容量而言,由于 5210 是为取代 10K HDD 而设计的,没有必要发布容量低于 960GB 的产品,因为目前销售的大多数 10K HDD 的容量范围是从 900GB 到 2.4TB(最大)不等。我们的容量是相一致的,实际上甚至更高,最大高达 7.68TB,以帮助提供价格合理的高容量数据中心 SSD。” Doug Rollins 讲到。

 

在性能、容量和价格之外,业界对于 SSD 和 HDD 的使用寿命谁更占优这方面一直争论不休,从质保方面看,两者是旗鼓相当的,都是 3-5 年。我们一般计算 SSD 的使用寿命都喜欢套用这样的公式:总写入容量=擦写次数 X 固态容量,不过 Doug Rollins 告知与非网记者,美光通过一系列附加特性和技术成功延长了 QLC 技术的使用寿命,超过了这个计算值,确保 5210 满足 OEM 平台的生命周期要求。

 

他指出,这些技术都已经被应用到 5210 SSD 上,“附加特性(我们针对数据中心的 5210 所特有的)自动、自主地扩展了 5210 的写入能力。这是根据写入量来完成的,目的是使 5210 能够用于通用服务器和存储,并取代以前使用的 10K HDD。”

 

“即使你不知道自己的工作负载,这种独特的特性也可以减轻你对耐用性的担忧。这一特性可主动、动态地管理 5210 的写入负载,提高了性能稳定度,增强了 5210 的耐用性,同时随机写入性能比典型的 10K HDD 更快。” Doug Rollins 进一步讲到。

 

 

SSD 久未平息的质疑


对于 NAND 闪存而言,技术前进过程中得到的并非全都是褒奖,从 SLC、MLC、TLC 到 QLC 的发展一直被诟病。比如从 TLC 到 QLC,闪存颗粒的读写速度在下降。

 

这个问题很尖锐,但与非网记者还是决定将其抛给 Doug Rollins。他并没有上来便否定这些质疑,“关于 QLC 怎样适用于存储技术,市面上有着各种各样的观点。QLC 的读取速度略低于 TLC,而写入速度则低很多,这是由于 QLC NAND 固有的物理特性和每个单元存储更多 bit 的数据造成的,当业界从 SLC 发展到 MLC,以及从 MLC 发展到 TLC 时,都曾出现过类似的折中情况。”

 

但他认为,客户给出的积极反馈证明了 QLC SSD 是正确且成功的。“我们的 QLC 技术大受欢迎,客户非常认可这一定位,对 QLC 的需求持续增长,越来越多的原始设备制造商验证表明了 QLC 技术的质量和可靠性。5210 上市销售已经两年多了,现在以其强大的质量和可靠性在业界非常出名。”

 

Doug Rollins 指出,5210 SSD 从数据处理和安全两个层面很好地完成了数据中心客户的需求:


- 安全
5210 提供支持加密擦除和 TCG Enterprise 的自加密驱动器(SED)选项。所有 5210 SSD(SED 和非 SED)都支持 NAND 块擦除和数字签名固件。

 

- 数据处理
5210 已被很多美光的客户部署,并帮他们实现成功。客户的工作负载读取的数据远远多于写入的数据(商业洞察、分析、内容分发、大数据、人工智能和机器学习等工作负载)时,则非常适合采用我们的标准 5210。

 

另外,他表示 QLC 技术的发展配合 2.5 英寸的 SATA 外形尺寸,使标准 2U 机箱的总机箱密度达到了 184TB,高于搭载 12TB 7.2K 3.5 英寸 HDD 的 144TB。

 

 

QLC 和 TLC 是互补技术


人们对于 SSD 的另一个讨论是“前浪”是否会被“后浪”拍死在沙滩上——QLC SSD 在容量方面体现出更好的性价比,是否会让 TLC SSD 退休,尤其是在数据中心领域?

 

Doug Rollins 再一次强调了美光的立场:5210 SSD 优化了以前由 10K HDD 提供服务的应用和工作负载,是 10K HDD 的替代品,而 QLC 和 TLC 实际上是互补的技术。

 

“QLC SSD 将在数据中心应用中增强和补充 TLC SSD。我们预计 TLC SSD 将继续用于混合用途的工作负载以及需要极高性能和耐用性的配置中,QLC 将占据‘暖’存储容量层(在分层环境中),而在冷层中由 HDD 补充,因为这里不需要为更高的性能而支付更多的费用。” Doug Rollins 解释到。

 

没有一对多替代,没有“同门相残”,作为 QLC SSD 的积极推动者,美光的目标是极为坚定的——5210 SSD 是 10K HDD 的精准替代。如 Doug Rollins 所言,10K SSD 是数据中心的经典产品,但当你看到了一个 IOPS、可靠性和能效更出色的产品,那你还会用 10K SSD 吗?