什么是固态硬盘?
深入了解 IBM 的存储解决方案 订阅 IBM 时事通讯
包含电脑显示器、服务器、云朵、点的组合拼贴插图
什么是固态硬盘?

固态硬盘 (SSD) 是一种基于半导体的存储设备,它通常使用 NAND 闪存来保存持久数据。借助高速闪存,固态技术正在改变存储设备。

每个 NAND 闪存芯片均由一个块阵列(也称为网格)构成,且每个块内均有一个存储单元阵列(称为页面或扇区)。每个单元中存储的位数可能有所不同,而这些单元也通常被归类为单位单元(即“单级单元”或“SLC”)、2 位单元和 3 位单元(即“多级单元/MLC”和“三级单元/TLC”)或 4 位单元(“QLC”)。每种单元类型也有其优点和缺点。SLC 以其可靠性、高速度和价格而著称,而 QLC 的优势则在于价格更低廉。每个网格均可存储 256 KB 到 4 MB 之间的数据。中央处理单元 (CPU) 会充当所有内存读取或写入作业的控制器。由于它们尺寸很小且功率要求低,因而非常适合笔记本电脑、平板电脑和智能手机。

固态硬盘 (SSD) 试图通过使用非易失性固态内存来模仿 HDD,但它们的速度却比传统硬盘驱动器或软盘要快得多。HDD 具有固有的延迟和访问时间,而这源于盘片旋转和读/写磁头移动所产生的机械延迟。由于固态硬盘 (SSD) 不含移动部件,因此访问和存储数据的延迟和时间均会大幅缩短。

根据 Gartner(ibm.com 外部链接)的报道,固态硬盘 (SSD)正成为支持结构化数据工作负载的首选存储平台,而这得益于围绕 NAND 闪存和存储级内存 (SCM) 技术的相关创新。它们预计,到 2025 年将有超过 40% 的本地 IT 存储管理与支持活动会被“托管存储即服务”所取代;而 2021 年时,该比例还不到 5%。

闪存存储

闪存存储(也称为闪存)是一种使用闪存芯片来写入和存储数据的固态技术。闪存存储解决方案的范围可从 USB 驱动器到企业级阵列。全闪存阵列旨在最大限度地提高和加快性能,而不受存储区域网络 (SAN) 传统功能的限制。它们更适合多云环境和存储协议例,如 NVMe。由于大多数现代固态硬盘 (SSD) 均基于闪存技术,因此闪存存储有可能会成为固态系统的代名词。

《ITIC 2023 年全球服务器硬件、服务器操作系统可靠性报告》

从受访的 1,900 名高层管理人员获得有关最热门服务器平台的可靠性、性能和安全性的洞察分析。

相关内容

注册获取量子分析师报告

固态硬盘 (SSD) 的类型

顾名思义,内置固态硬盘会安装在计算机内部,并直接连接到其主板。另一方面,外置 SSD 会像外置硬盘一样插入(通常会插入 USB 3.0 端口),且用途相似。内置 SSD 可通过标准 SATA、IDE 和 m.2 进行连接。外置 SSD 则采用 USB、eSATA 和 Thunderbolt 连接。

固态硬盘 (SSD) 的外形主要有两种:

- mSATA IIISATA III 和传统 SSD:虽然 SATA SSD 可能最为常见,但它更像是一种传统技术,因为它的设计目的是安装在硬盘驱动器的位置。换言之,您可能需要托架适配器或机箱,具体则取决于您的设备(例如,台式电脑)。虽然易于安装可促进固态硬盘 (SSD) 的采用,但随着 PCIe 和 NVMe SSD 的引入,此接口正被逐步淘汰。相比之下,mSATA III、SATA III 和传统固态硬盘 (SSD) 的速度时间有限,且其吞吐量低于市面上较新版本的 SSD。

- PCIe 和 NVMe 固态硬盘 (SSD):此类采用较新外形的 固态硬盘 (SSD)(如 U.2 与 M.2 SSD)使用名为“非易失性内存标准 (NVMe)”的接口协议,而该协议由 NVM Express 工作组中的各家公司(如 Samsung、Intel 和 Seagate)联合开发。NVMe 可与“外围组件互连标准”(又名 PCI Express 或 PCIe)共同提供较高的数据传输速度(读取速度超过 3,000 MB/s)。由于延迟更短,此类固态硬盘 (SSD) 非常适合游戏玩家和他们的 PlayStation。此类固态硬盘 (SSD) 通常配有散热器以防止过热。

固态硬盘与硬盘驱动器的比较

IBM 的硬盘历史可追溯到 20 世纪 50 年代的 IBM 650 RAMAC 硬盘驱动器。硬盘驱动器 (HDD) 使用旋转的磁盘和机械写磁头来操控数据。其最为常见的外形尺寸为 2.5 与 3.5 英寸硬盘,并分别用于笔记本电脑和台式机。虽然大多数 HDD 利用 SATA 接口(也称为串行 ATA),但您也可能会遇到用于特殊用途的串行连接 SCSI (SAS) 或光纤通道连接。

不同于 HDD,固态硬盘 (SSD) 不含任何会导致其速度减慢的移动部件,因此 SDD 的高吞吐量极具吸引力。但是,固态用户往往会在存储容量上做出妥协。虽然大容量固态硬盘 (SSD) 已面市,但较之 HDD,用户需要支付更高的价格。

很多组织正采用混合方法,以便将闪存的速度与硬盘驱动器的容量相结合。平衡的基础架构可确保企业针对不同的存储需求采用正确的技术,从而提供一种可从传统 HDD 过渡而无需彻底转向闪存的较为经济的方式。

固态硬盘 (SSD) 的优点和缺点
优点:

- 高性能:固态硬盘 (SSD) 采用闪存系统,因而速度比硬盘驱动器更快,且是运行应用程序、启动 Windows 或 Mac 操作系统或是传输文件的理想选择。但是,随着存储容量的减少,固态硬盘 (SSD) 的速度可能会越来越慢。

- 易于使用:固态硬盘 (SSD) 易于安装,且不含任何活动部件。它们的尺寸和重量也使其极其便携性,因而对 Mac Book 和 iPad 等流行移动设备极具吸引力。

- 耐用性和可靠性:过高的每分钟转速 (RPM) 引起的热问题和机械磨损会导致 HDD 随着时间的推移而老化和降级,且易受到振动、跌落和颠簸的影响。

缺点:

- 写入次数有限:固态硬盘 (SSD) 的主要缺点在于写入次数有限。但是,磨损平衡和超量配置等技术却有助于企业级固态硬盘 (SSD) 承受多年的连续使用。

-成本:虽然固态硬盘 (SSD) 的每存储单元(即,以千兆字节 (GB) 或太字节 (TB) 为单位)成本高于 HDD,但 SSD 的能耗却更低。与 HDD 不同,固态硬盘 (SSD) 不会耗尽电力来启动磁盘,因而其产品设计可为公司节省能源成本。

IBM 解决方案
存储区域网络 (SAN)

可通过垂直扩展来帮助您迁移更多数据,同时还支持虚拟化、混合云和大数据需求。

深入了解 SAN 解决方案
数据备份和恢复

借助存储数据保护和网络弹性,确保运营的连续性、更出色的性能以及更低的基础架构成本。

深入了解存储备份和恢复
闪存存储解决方案

利用经济高效且易于管理的高性能全闪存存储解决方案来简化混合云。

探索闪存存储解决方案
资源 为混合环境制定数据集成与生命周期管理战略

通过本电子书,了解如何制定闪存存储战略以推动数字化转型。

什么是存储区域网络 (SAN)?

详细了解存储区域网络、其优点以及为何如此重要。

采取后续步骤

借助 IBM Storage FlashSystem 简化数据和基础架构管理,这款高性能的全闪存存储解决方案可跨本地、混合云、虚拟化和容器化环境简化管理,并降低运维复杂性。

    深入了解 FlashSystem 存储 查看产品导览