浅析SSD固态硬盘
浅析SSD固态硬盘技术及其应用
摘要：本文就SSD固态硬盘存储技术的概念、最新发展、优缺点和具体应用做了较为系统的阐述和分析。并对SSD技术的规模化应用对相关行业可能产生的影响做了一定的分析和判断。
关键词：SSD  优势  应用预科生
一、 SSD技术——引发数据存储读写革命的利器
在过去的20多年间，计算机技术发展迅速，CPU主频不断提升，其架构从单核、双核、再到多核；内存技术也飞速发展，从SDRAM到DDR、从DDR到DDR2再到DDR3；作为计算机外存的硬盘在容量和读写速度也得到了相应的提高，其接口从PATA变成了SATA，SCSI变成了SAS，同时由于垂直记录技术的广泛使用，使传统硬盘在容量上也取得重大突破。然而，随着人们对各种数据信息快速读写需求的不断增多，以传统硬盘为基础的存储系统的读写瓶颈越来越明显。尤其是在面对互联网上越来越多的高清视频/图像流数据的快速响应需求，以及移动高清晰影像记录载体等诸多应用领域，传统硬盘机械结构磁记录系统已经无法满足上述业务要求，而所有这一切将随着SSD固态硬盘技术的推广应用而悄然改变。
固态硬盘(SSD, solid state disk)是一种革命性的存储技术，已经给存储行业甚至计算机体系结构带来深刻变革。与传统硬盘相比，SSD固态硬盘是一种纯芯片式电子器件而非物理机械装置，它具有体积小、能耗小、搞干扰能力强、寻址时间极短（甚至可以忽略不计）、IOPS（每秒进行读写操作的次数）高、I/O数据吞吐性能高等特点。事实上，限制目前计算机性能的最大的瓶颈就是计算机内存与外存之间的数据读取鸿沟。传统磁盘I/O通常成为系统性能瓶颈，而采用SSD技术可以有效缩短内存与外存之间的数据读写速度的鸿沟，而原来导致计算机系统中原本为解决李维嘉暴瘦原因I/O性能瓶颈的诸多组件和技术的作用将变得越来越微不足道，甚至最终将被淘汰出局。
其实固态硬盘存储技术并不是一个新鲜和前沿的技术，早在存储技术发展之初，固态存储就作为存储领域的一个分支技术方向，默默无闻的向前发展延伸。SSD固态硬盘最早在1990年登场，当时相对于硬盘更为出的性能以及更高昂的成本，使其长期被限制在军事、航天等特殊领域里应用。随着SSD固态硬盘技术的发展和闪存价格的持续走低，SSD固态移动硬盘的普及已是大势所趋。
二、 SSD固态硬盘的种类
我们平常所说的SSD泛指使用NAND Flash组成的固态硬盘，其特别之处在于没有机械结构，利用传统的NAND Flash特性，以区块写入和抹除的方式来作读写的功能，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术控制芯片的设计。目前，根据SSD硬盘采用的存储介质不同对其进行分类：
（1）基于闪存的SSD　
基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD固态硬盘, FLASH闪存芯片有两个种类, 即MLC(Multi Level Cell)多层单元和SLC(Single Level Cell)单层单元。SLC的特点是成本高、容量小、但是速度快，而MLC的特点是容量大成本低，但是速度慢。MLC的每个单元是2bit的，相对SLC小学英语谚语来说整整多了一倍。不过，由于每个鱼儿在水里游来游去MLC存储单元中存放的资料较多，结构相对复杂，出错的几率会增加，必须进行错误修正，这个动作导致其性能大幅落后于结构简单的SLC闪存。此外，SLC闪存的优点是复写次数高达100000次，比MLC闪存高10倍。此外，为了保证MLC的寿命，控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法，使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊，达到100万小时故障间隔时间(MTBF)。它的外观可以被制作成多种摸样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式
（2）基于DRAM文科有哪些好专业内存的SSD
基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种，它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。这些SSD对于普通消费者来说，是属于比较遥远的产品，因为使用它们的多数是军方、医用等特殊领域。
三、 SSD固态硬盘的优势与不足
（一）SSD的优势
SSD是摒弃传统磁介质，采用电子存储介质进行数据存储和读取的一种技术，突破了传统机械硬盘的性能瓶颈，拥有极高的存储性能，被认为是存储技术发展的未来新星。 固态硬盘作为SSD技术在存储领域具体应用体系，通过存储介质全集成电路化、无任何机械运动部件的革命性设计，从根本上解决了在移动办公环境下，对于数据读写稳定性的需求。同
时全集成电路化设计可以让固态硬盘做成任何形状。与传统硬盘相比，SSD固态电子盘具有以下优点：
第一， 数据读写速度快，IOPS高。
SSD不需要机械结构，完全的半导体化，不存在数据查时间、延迟时间和磁盘寻道时间，数据存取速度快，读取数据的能力在100M/s以上，目前量产SSD固态硬盘最高数据读取速递可达300M/s，远远高于传统机械式硬盘。例如: 以目前市场上已广泛应用的消费级Intel X25-M硬盘为例，X25-M的4KB写入IOPS高达6600次，读取IOPS也高达3.5万次，的持续读取速度为250MB/s，一块常见SATA硬盘则为100MB/s，从字面上来看SSD速度是HDD的2.5倍。这时你就忽略随机 访问时间的问题。X25-M的平均“寻道时间”仅为85已完结的校园小说微妙，而传统硬盘大多在4到15毫秒，差距达到50甚至150倍。在具体读写操作方面，操作系统启动主要依赖随机读取小块数据，因此固态硬盘可比传统硬盘快100倍。而在应用程序连续读取大尺寸文件时，固态硬盘的优势也有近3倍左右的速度优势。
第二， 坚固耐用，环境适应性强，数据安全性高
SSD全部采用闪存芯片，经久耐用，防震抗摔，SSD固态盘的抗冲击可以达到1500G，抗震动可以达到5G(7～2000HZ)。SSD低功耗和抗震动从物理上确保了数据的稳定性，同时在SSD内部集成ECC校验单元，可以进行4bit/512Bytes，确保了在进行大量数据交换或传输过程的正确性。此外，SSD支持各种RAID模式。内部集成类似UPS功能，在突然断电的情况下，内部可以存留几秒中的电流，将未写完的关键数据写入闪存中，确保了断电引起的数据丢失的现象，大幅提升服务器存储系统的性能。目前量产的品牌SSD硬盘均可保证4米以上自然跌落而数据无损，而传统机械式硬盘在高于50CM自然跌落就可能造成数据损失甚至硬盘内部硬件损坏而无法使用。对外界环境的适应程度来说，传统的硬盘驱动器只能在5到55℃范围内工作。而大多数固态硬盘可在-10~70℃工作，一些工业级的固态硬盘还可在-40~85℃，甚至更大的温度范围下工作。

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