固態硬碟的優點：速度和效能

固態硬碟(SSD)的好處很多：快閃記憶體是企業資料儲存快速增長的推動力，SSD硬碟是NAND快閃記憶體最受歡迎的儲存介質。

NAND不限於SSD硬碟介質：儲存器單元架構駐留在電路板上，電路板可以容納在SSD硬碟中或直接嵌入到伺服器或其他裝置中。儘管如此，大部分NAND快閃記憶體都是通過儲存陣列中的固態硬碟提供的，儲存陣列是企業非易失性快閃記憶體儲存的核心。

快閃記憶體和SSD硬碟也不可互換。NAND快閃記憶體是一種非易失性儲存器，其中儲存器晶片可以持久地儲存資料。SSD硬碟並不僅限於NAND快閃記憶體。他們還擁有像易失性DRAM這樣的記憶體技術。

在資料中心，SSD硬碟是企業工作負載的答案，其效能受到基於機械硬碟(HDD)的儲存陣列和伺服器儲存子系統的影響。隨著混合和全快閃記憶體陣列的增長，SSD儲存為具有極高I/O效能的密集型工作負載提供服務。SSD硬碟具有低能耗的額外優勢，這有助於資料中心控制能源預算專案。

什麼是SSD硬碟?

SSD硬碟是一種儲存裝置，它沒有移動的機械部件來容納快閃記憶體和控制器。SSD硬碟使用與HDD硬碟相同的形狀和大小，因為它們可以作為HDD硬碟替代品。使用相同的外形尺寸不需要在工廠或資料中心級別對儲存陣列進行大規模的重新設計。

由於SSD硬碟沒有移動部件，因此執行起來更加安靜，訪問時間更快，硬碟能耗更低。更高的可靠性開發使SSD硬碟像HDD硬碟一樣耐用。

NAND快閃記憶體SSD硬碟的工作原理

SSD硬碟將資訊儲存在嵌入在電路板上的儲存器單元陣列中。儲存器單元基本上是具有浮動柵極的電晶體。每一個電晶體都有兩個柵極：一個是可容納電流的源極，另一個是將電流排出的漏極。儲存單元充當開關來控制源極和漏極之間的能量流。

被稱為浮柵(FG)電晶體的半導體產生電荷到儲存器單元，無論是否連線到外部電源(隨著時間的推移，斷電之後的SSD硬碟將會逐漸損失電荷)。而只要浮柵(FG)有足夠的電荷，資料就會保持完整性。

儲存器單元可以容納每個單元一個位或多個位。在單級單元(SLC)中，控制柵極(CG)將檢測浮柵是否帶電。作為響應，控制門將記錄0或1個位元組。多級單元(MLC)以類似的方式工作。

SSD硬碟不僅容納互連的儲存器單元和電路板，還為快閃記憶體控制器增加了一些智慧功能。

SSD硬碟的優點：為什麼比HDD硬碟更好?

在比較SSD硬碟與HDD硬碟時，SSD硬碟確實更加出色。

•更高的效能。即使是速度最快的15K RPM硬碟也無法與NAND快閃記憶體SSD硬碟的效能競爭。NAND I/O通常達到1GB/s，而3d NAND達到1.4GB/s。最新的發展將3D NAND提高到3.0 GB/s。這是其物理原因：具有機械部件的HDD硬碟如果持續使用，其故障將比沒有機械部件的SSD硬碟更多。由於沒有機械臂和讀取頭，SSD硬碟使用電力來產生資料儲存響應。更快的效能意味著更快的啟動時間、更快的資料移動和更高的頻寬。

•低能耗。移動機械部件的HDD硬碟需要比通過SSD硬碟儲存器單元穿梭的微小電流更多的能量。SSD硬碟還可以避免數百個機械磁碟在資料中心產生的高熱量。

•相稱的耐用性。SSD硬碟和HDD硬碟的耐用性比較複雜。HDD硬碟的機械部件和磁碟表面比SSD硬碟更容易受到環境破壞，儘管採用了針對物理跌落的防震硬碟新技術，HDD硬碟可以在可控的環境中持續使用數十年。然而，由於新增到控制器的儲存智慧等功能，SSD硬碟的耐用性正在增長。這些技術可保護SSD硬碟免受資料洩露或損壞，幷包括糾錯碼(ECC)、垃圾收集以及讀寫快取。

SSD硬碟的缺點：面臨速度的挑戰

在資料儲存領域，沒有完美的產品，SSD硬碟也不例外。其缺點包括比HDD硬碟更高的費用、有限的儲存容量，以及更短的刪除生命週期。

•成本更高。在過去的幾年裡，SSD硬碟單位儲存的價格已大幅下降，HDD硬碟定價也是如此。儘管如此，快閃記憶體的成本已經降低到足以使其更高效能變得更具成本效益。效能確實是關鍵：如果HDD硬碟正在減慢事務資料庫和其他密集型應用程式的速度，那麼為了節省成本而購買HDD硬碟是一種錯誤。

•降低資料儲存容量。由於NAND的儲存單元寫入限制，NAND SSD容量落後於HDD硬碟。電路上的儲存單元越多，SSD硬碟的密度就越大。然而，平面(2D)NAND在單元開始失效之前只能容納有限數量的儲存單元。為了應對這種情況，研究人員通過垂直和水平堆疊儲存單元來開發3D NAND。這使3D NAND技術能夠以更低儲存成本實現更高的密度、更低的功耗、更好的耐用性和更快的讀/寫速度。

•壽命比HDD硬碟更短。在發生故障之前，SSD硬碟的寫週期比HDD硬碟要少得多。主要原因是，SSD硬碟不能覆蓋現有塊，但必須先擦除塊，然後再寫入新資料。這個過程最終會影響記憶體單元的完整性。NAND寫入根據每個單元的位數不同而不同：單級單元NAND快閃記憶體支援50000到100000個寫入週期，多級單元通常需要3000個寫入週期，EMLC(Enterprise MLC)支援10000個寫入週期，三級單元在300到1000個寫入週期時較低，3D NAND可實現1500到3000個寫入週期。

•檔案儲存介質質量差。企業希望能夠訪問和分析資料檔案並從中獲利。由於寫入週期有限，SSD硬碟不適用於活動歸檔和對相同資料集的重複分析。由於活動歸檔的概念是隨意訪問資料的能力，這超過了儲存器單元可以承受的寫入週期的數量。

SSD硬碟有哪些好處?

鑑於這些優點和缺點，SSD硬碟是密集型企業工作負載(如高事務性資料庫、Web流)和密集型環境(如VDI)的最佳選擇。

此外，SSD硬碟的快速讀寫速度使他們能夠以當今現代業務所需的極快速度處理資料。實際上，企業很難回到速度較慢的HDD硬碟來獲取其利潤資料。

採用SSD硬碟是否值得?

雖然企業採用SSD硬碟有更多的好處，但這會提高儲存介質的購買價格，並且需要比HDD硬碟介質更多的SSD硬碟。那麼SSD硬碟是否值得花費額外的時間和成本?

在高效能環境中，由於SSD硬碟尺寸與HDD硬碟相同，因此用SSD硬碟替換HDD硬碟並不是一項主要的技術更新。由於其更高的效能和更低的價格，SSD硬碟仍然是資料中心中極具競爭力的儲存介質。

SSD硬碟的優勢之一是故障率低得多，訪問時間也快得多。