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反复擦写导致性能降低固态硬盘SSD面临的严峻问题

Watchstor.com  佚名丨2009-11-13 13:44 标签:HBA 硬盘/SSD 硬盘 固态硬盘 

固态硬盘SSD在疯狂抓取人们眼球的时候也有着自身本质上的问题。由于目前的技术限制,SSD会在一段时间的使用之后出现性能降低的情况。固态硬盘SSD以高于硬盘驱动器几倍的性能而著称,但是很少有人知道固态硬盘SSD的性能可能会随着时间而降级,有基准测试显示新的固态硬盘SSD比使用了一段时间的固态硬盘SSD性能更高。

这个问题是企业用户在作存储购买决策时候需要考虑的一个重要因素,同时这也为那些开发在长时间内保持稳定性能的固态硬盘SSD产品的厂商带来了机会,这其中就包括Fusion-io、Pliant和STEC。

固态硬盘SSD和半导体市场分析公司Pbjective Analysis分析师Jim Handy表示。固态硬盘SSD具有一个硬盘驱动器没有的难题——闪存必须在新数据写入之前被擦除。

Pliant营销副总裁Greg Goelz表示,随着更多数据被写入到NAND闪存,应用以不同读写速率访问设备,固态硬盘SSD会随着时间推移而发生严重的性能降级(高达50%甚至更多)。

Goelz表示:“这种性能降低将会给任务关键、I/O密集型的数据中心和高性能计算环境带来大问题,这些环境要求在长时间内和不同工作负载下具有连续和可预知的性能水平。”

NAND闪存存在的问题

一个NAND闪存单元是一个小型电子存储设备,由于编程和擦除单元所带来的影响,它的使用次数是有限的。在一个编程/擦除事件中,NAND闪存单元可能会降级到一个点上,这时候过多能源被限制在这个单元中。

Fusion-io产品营销高级副总裁Lance Smith表示:“这意味着这个单元不能被耗尽而且被限制在全状态下。”

与传统硬盘驱动器不同的是,固态硬盘SSD必须避免在相同的位置重复写入,否则一个单元就会发生损耗。固态硬盘SSD设计者可以通过在重复写入到相同位置之前在整个驱动器的存储空间中写入来避免这个问题。这被称为“损耗均衡”。

有一个不错的设计可以通过提前擦除确保写入操作不会因为等待擦除操作而推迟,否则写入性能将会收到擦除率的限制而大大降低。为了解决这个问题,包括Fusion-io在内的固态硬盘SSD制造商已经开发除了一种损耗均衡算法来创建一个提取层。Smith表示:“在这里,你有一个逻辑块和一个物理块。”

逻辑块在执行每个写入操作的时候将数据指向一个不同的物理单元中,确保信息不会被擦除且单元的长时间损耗是均衡的。一个后台维护应用(被称为groomer)回收擦除数据块,并按需地在NAND闪存芯片之间迁移数据,最大程度上利用固态硬盘SSD的空间和确保数据不会被擦除。但是,这个grooming流程本身可能会导致在与新数据结合确保NAND闪存芯片数据完整性的时候数据速度降低。

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