什么是SSD 固態驅動器如何工作

當您啟動計算機或從睡眠模式喚醒時，您聽到的呼呼聲就是您的硬盤磁盤開始旋轉的聲音。概念上與記錄播放器不同，硬盤驅動器(HDD)是具有致動器臂的機電設備，致動器臂將自身定位在稱為盤片的旋轉盤上，以便讀取或寫入信息。

雖然創紀錄的播放器最高速度為78轉，但今天的企業級硬盤驅動器可以以15,000轉的轉速旋轉。然而，即使在這樣的速度下，也會有不可避免的延遲與磁頭找到包含所請求數據的驅動器上的點。有時驅動器可能需要從多個位置讀取以完成命令，乘以等待時間。

固態驅動器(SSD)，顧名思義，沒有移動部件或旋轉磁盤。它們使用由SSD控制器管理的互連閃存池，以提供遠遠超出HDD可提供的速度。

一些粗略的例子：SSD可以將啟動時間從大約35秒減少到大約10秒。HDD的寫入速度可能在50-120Mbit / sec的范圍內。相比之間在200-500Mbit / sec之間。對于SSD。HDD可能能夠在每秒50-200次輸入/輸出操作之間完成，而可比較的SDD可能能夠完成多達90,000次。一些企業級機架級SSD聲稱能夠每秒處理數百萬次操作。

但是，盡管它們具有性能優勢，但由于幾個原因，SSD與HDD相比僅占10%%的市場份額。首先，它們很昂貴。今天的硬盤驅動器平均每GB約3-4美分，而固態硬盤則為25-30美分。例如，1TB內置硬盤成本約為40美元，而可比SSD則售價約為250美元。第二個原因是SSD是古怪的小設備，隨著它們的填滿而變慢。最終，閃存單元達到了根本無法再完成寫入操作的狀態。SSD制造商已經創建了一些聰明的解決方法，包括垃圾收集，以緩解這個問題，SSD供應商會告訴你，今天的設備具有與HDD相當的可靠性和壽命。但感知依然存在。

總體而言，SSD的趨勢線肯??定是朝上的。在消費者方面，制造商開始在其高端臺式機和筆記本電腦上制造SSD標準設備。而這種速度優勢使SSD在云和企業場景中成為可取的，其中性能至關重要。Gartner預測，到2021年，50%%的數據中心將使用固態陣列進行高性能計算和大數據工作負載，目前這一比例不到10%%。

簡單的USB閃存驅動器(或拇指驅動器)就是固態驅動器技術的一個例子。SSD是一種更大，更復雜的設備，可以聚合NAND閃存存儲池，這種存儲類型也可以在MP3播放器和數碼相機中找到。與RAM在機器關閉時不保留數據不同，SSD閃存是非易失性的，這意味著無論設備是否通電，數據都會被保留。

使用SSD，無論位置如何，每個數據塊都可以以與其他每個塊相同的速度訪問。這使得固態硬盤本身比硬盤驅動器更快，硬盤驅動器正在旋轉，驅動器頭移動到正確的位置。

使用硬盤驅動器，可以將大型文件分解并隱藏到驅動器未使用的角落和縫隙中，并且可以輕松更新數據。這允許有效使用總驅動容量。另一方面，分散的數據顯然需要更長的定位時間，這就是為什么對硬盤驅動器進行碎片整理已成為設備維護的標準部分。

SDD有一個不同的更大的問題 - SSD只能寫入空塊。當SSD是新的并且所有塊都是空的時，這沒關系。但隨著時間的推移，隨著塊被填滿，覆蓋數據成為一個問題，因為SSD可以更新現有頁面的唯一方法是將整個塊的內容復制到內存中，擦除塊然后寫入舊的內容塊除了新數據之外。如果沒有可用的空塊，則SSD必須掃描標記為刪除但尚未刪除的塊，將其擦除，然后將數據寫入現在已擦除的頁面。隨著時間的推移，隨著SSD的填滿，寫入驅動器變得更加復雜和緩慢。

SSD使用多種方法來克服這個問題，包括過度配置; 磨損均衡，一種用于閃存單元的負載均衡; 和垃圾收集，一個在后臺工作以刪除陳舊文件和優化可用空間的過程，類似于HDD中的碎片整理功能。

與HDD相比，SSD具有許多優勢，可以幫助抵消標價差異。固態硬盤很安靜。它們不會振動，從而提高可靠性。如果跌落，硬盤可能會損壞; SSD不是這樣。它們使用更少的電力并產生更少的熱量，這可以在大型數據中心場景中節省大量成本。它們比HDD更小，功能更強大，因此數據中心可以將更多存儲空間打包到更小的空間中。當然，還有速度優勢。

由于硬盤驅動器擁有龐大的客戶基礎，他們基本上認為磁盤驅動器“足夠好”，因此決定采用新的不同技術需要公司建立穩固的業務案例。

公司需要進行詳細的成本/收益分析，以確定轉向SSD是否有意義。一種部署方法是緩慢遷移，其中SSD將成為新服務器和存儲設備的要求。另一種方法是在分層數據存儲方案中將SSD專門用于“第0層”數據。第0層數據是需要高性能的交易數據，例如在金融或電子商務應用中。

SSD的其他企業用例包括堅固耐用的筆記本電腦或筆記本電腦，啟動時間很重要的應用程序，視頻和音頻等大型媒體文件的編輯，緩存驅動器和數據庫服務器。

在企業考慮固態硬盤與硬盤驅動器的同時，重要的是要注意數據的總量正在爆炸，因此大多數公司將在很長一段時間內繼續購買這兩種類型的硬盤。事實上，IDC預測，即使SSD銷量增加，到2025年，固態硬盤仍將只占企業總市場份額的20%%。