2015美国闪存峰会(FMS)与8月在美国的Santa Clara举行,这个大会用户参与的较少,更像是一个厂商的大聚会。HDS的CTO Hu Yoshida亲临现场,参会后还写了个日志,讨论了一把固态存储的发展。
文章开始他这样写道:
“厂商展示了拥有更高密度的3D NAND以及包括ReRAM在内的多种非易失性存储介质。三星和东芝发布16TB SSD产品,使用了3D NAND技术。东芝预计将在2018年推出128TB的闪存产品!16TB意味着闪存已经能超过当下最大的磁盘容量,那么问题是这样的闪存什么时候才能被企业市场接受,成本将是什么水平?”
3D NAND要不要做这是个问题
未来闪存容量可能不仅仅是翻倍,闪存供应商可能直接通过将颗粒的层数提高数倍以实现存储密度的增加。在2D NAND(MLC和TLC),存储密度的增加主要靠缩小存储单元(Cell)空间,但是当Cell缩小之后,浮动栅对电子的保持力就会下降(意思是电子更容易逃离),闪存的耐擦写能力也会下降。
所以厂商才想出了多层材料垂直叠放,以提高存储密度的方法,这就是3D NAND技术。3D NAND不仅能够通过多层Cell增加容量,还可以适当的提高Cell所占的空间大小进而提高NAND的耐擦写能力。
东芝、三星、Hynix和美光四家厂商3D NAND材料结构
上图展示了不同厂商3D NAND材料的结构,可以看到几家的产品各有特色,其产品的时间线也各有不同。如果要将3D NAND商业化,NAND厂商需要花费数十亿美元建造新的工厂。之后还要考虑替换2D NAND产品的问题。
从市场的发展现状来看,2D NAND(也就是MLC和TLC)是主流,3D NAND发展较为缓慢,上面提到的需要投入巨资建设工厂之外,更高速、更耐擦写及更高效的非易失性材料的出现也给3D NAND发展造成了阻碍(比如前几周英特尔联合美光共同发布的3DXpoint)。
高速磁盘必将被闪存替换 但是归档领域仍会有磁盘
号称黑科技的3D Xpoint
质量较好的MLC擦写次数在20000到30000之间,质量好的TLC擦写次数在200到500,在磨损均衡等技术的帮助下,MLC的闪存产品能够满足企业级客户需要。另一方面,TLC的存储密度要比MLC大,所以有些厂商将TLC闪存产品应用在一些长期存储的归档应用场景中,相比磁盘来讲TLC还是有些性能上优势的。
所以就存储介质而言,当下MLC闪存的TCO已经低于15K转速的磁盘;而TLC则能够做到数个TB,成本也较大容量企业级磁盘有很大的优势。所以如上文所说,对写性能要求较高的应用场景,MLC将会代替高速磁盘成为主流,在一些归档应用TLC则将被广泛应用。不久的将来16 TB 3D NAND将会被全闪存阵列所使用。
全闪存阵列性能高 但是可靠性及软件功能上有短板
经过上面的讨论就不难理解Violin Memory(提供全闪存阵列)和Pure Storage(闪存厂商)为何高喊磁盘已死了。但是事实上客户对磁盘的需求仍然是非常高的。相比中端的全闪存阵列,很多客户愿意采用扩展性、可用性以及管理功能都更优秀的混合阵列。在Pure Storage、Violin Memory以及XtremIO的背后往往有G1000及VSP保障整个系统的高可用性,并获得丰富的管理功能。
HDS可以提供全闪存阵列的方案(使用自家的FMD闪存模块,容量为1.6~3.2TB),但是具体到案例中,也有客户愿意采用混合阵列的方案。即是说,闪存会是阵列中的一个主导性的介质,但是磁盘也会有自己的一席之地(作为大容量低成本的存储介质出现,HDS还有高效的擦除码技术可以保障普通硬盘达到企业级硬盘级的可靠性)。
磁盘是否已死的讨论中,Hu Yoshida的观点与当下主流的观点颇为相似,这一观点可以总结为以下几点:
1、MLC将取代高速磁盘在写密集场景中的地位,TLC更多的被用于归档类应用,而大容量磁盘仍然是归档等冷存储的主要选择;
2、3D NAND从研发到商用虽然是个趋势,但是仍有很多问题需要解决。同时ReRAM和3D XPoint这样的非易失性存储材料将被挖掘并有走向商用的可能;
3、存储阵列角度讲,全闪存阵列性能虽高,但是在功能的丰富性和高可用性上仍未能获得用户认可,因此用户更愿意采用高端阵列或者高端阵列和闪存阵列搭配的方案。成本方面,大容量磁盘仍有优势,混合阵列发展好于全闪存阵列。
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