10K HDD 謝幕，數(shù)據(jù)中心將“換新顏”

來(lái)源：與非網(wǎng)

作者：吳子鵬

當(dāng)人們談?wù)?SSD（固態(tài)硬盤）和 HDD（機(jī)械硬盤）的時(shí)候，速度問(wèn)題總是毫無(wú)爭(zhēng)議。SATA3 接口的 HDD 最大傳輸速度只有 550MB/s，實(shí)際使用中的連續(xù)讀寫速度最高大約 200 MB/s，但對(duì)于 SATA3 接口的 SSD 而言，連續(xù)寫入速度很容易就能達(dá)到 500 MB/s。

因此，在大數(shù)據(jù)處理越發(fā)重視存儲(chǔ)效率的當(dāng)下，憑借著速度方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，SSD 在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?HDD 的替代都是大勢(shì)所趨。比如在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，常用的 10K（10000 rpm）HDD 終將成為歷史。當(dāng)與非網(wǎng)記者問(wèn)到美光 5210 SSD 產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心的主攻方向時(shí)，美光存儲(chǔ)產(chǎn)品事業(yè)部企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤產(chǎn)品首席技術(shù)市場(chǎng)工程師 Doug Rollins 很明確地說(shuō)，其是 10K HDD 的替代品。

這樣看來(lái)，首先美光 5210 SSD 的設(shè)計(jì)理念是明確的——為取代 10K HDD 而設(shè)計(jì)。硬盤每分鐘最大可以旋轉(zhuǎn) 10000 轉(zhuǎn)，這是 10K HDD 命名的由來(lái)，相較于消費(fèi)市場(chǎng)常見的 5400 轉(zhuǎn)和 7200 轉(zhuǎn) HDD，10K HDD 轉(zhuǎn)速更快，運(yùn)行的速度更快一些。

然而，在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能蓬勃發(fā)展的今天，HDD 在很多場(chǎng)景下已經(jīng)成為發(fā)展的短板，尤其是對(duì)數(shù)據(jù)中心中活躍數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)?！癏DD 供應(yīng)商為使其產(chǎn)品能夠吸引客戶，保持應(yīng)用于某些市場(chǎng)而付出了巨大努力，我們對(duì)此感到欽佩。顯然，最近大多數(shù) HDD 創(chuàng)新都集中在擴(kuò)展容量，而不是性能上。” Doug Rollins 也認(rèn)為，HDD 并沒有積極地迎合大數(shù)據(jù)運(yùn)算對(duì)于存儲(chǔ)性能的高要求，而是另辟蹊徑選擇在大容量方面去體現(xiàn) HDD 的性價(jià)比。

但這帶來(lái)了另一個(gè)棘手的問(wèn)題，那就是超大容量的 HDD 一旦發(fā)生故障，重建數(shù)據(jù)的時(shí)間非常長(zhǎng)，這會(huì)帶來(lái)更大的問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候，對(duì)于高性能存儲(chǔ)人們自然而然會(huì)去想用 SSD。按照 Doug Rollins 所說(shuō)，NVMe 接口已經(jīng)為每個(gè) 2.5 英寸 SSD 提供了 15+TB 的容量，隨著時(shí)間的推移會(huì)繼續(xù)增加。

但之前 SSD 數(shù)倍于 HDD 的價(jià)格讓數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)者望而卻步。美光 5210 SSD 是一次突破，2018 年 5 月上市的它當(dāng)時(shí)是全球首款 QLC SSD。

Doug Rollins 表示：“5210 SSD 的 IOPS 明顯優(yōu)于 10K HDD，隨機(jī)讀取速度比最快的 10K HDD 快 175 倍，客戶對(duì)性能的巨大飛躍感到非常振奮，而且對(duì)比 10K HDD 價(jià)格相近?！?/p>

容量上的考量可以更加凸顯 5210 SSD 的針對(duì)性，“就 QLC 容量而言，由于 5210 是為取代 10K HDD 而設(shè)計(jì)的，沒有必要發(fā)布容量低于 960GB 的產(chǎn)品，因?yàn)槟壳颁N售的大多數(shù) 10K HDD 的容量范圍是從 900GB 到 2.4TB（最大）不等。我們的容量是相一致的，實(shí)際上甚至更高，最大高達(dá) 7.68TB，以幫助提供價(jià)格合理的高容量數(shù)據(jù)中心 SSD?！?Doug Rollins 講到。

在性能、容量和價(jià)格之外，業(yè)界對(duì)于 SSD 和 HDD 的使用壽命誰(shuí)更占優(yōu)這方面一直爭(zhēng)論不休，從質(zhì)保方面看，兩者是旗鼓相當(dāng)?shù)?，都?3-5 年。我們一般計(jì)算 SSD 的使用壽命都喜歡套用這樣的公式：總寫入容量=擦寫次數(shù) X 固態(tài)容量，不過(guò) Doug Rollins 告知與非網(wǎng)記者，美光通過(guò)一系列附加特性和技術(shù)成功延長(zhǎng)了 QLC 技術(shù)的使用壽命，超過(guò)了這個(gè)計(jì)算值，確保 5210 滿足 OEM 平臺(tái)的生命周期要求。

他指出，這些技術(shù)都已經(jīng)被應(yīng)用到 5210 SSD 上，“附加特性（我們針對(duì)數(shù)據(jù)中心的 5210 所特有的）自動(dòng)、自主地?cái)U(kuò)展了 5210 的寫入能力。這是根據(jù)寫入量來(lái)完成的，目的是使 5210 能夠用于通用服務(wù)器和存儲(chǔ)，并取代以前使用的 10K HDD?！?/p>

“即使你不知道自己的工作負(fù)載，這種獨(dú)特的特性也可以減輕你對(duì)耐用性的擔(dān)憂。這一特性可主動(dòng)、動(dòng)態(tài)地管理 5210 的寫入負(fù)載，提高了性能穩(wěn)定度，增強(qiáng)了 5210 的耐用性，同時(shí)隨機(jī)寫入性能比典型的 10K HDD 更快。” Doug Rollins 進(jìn)一步講到。

SSD 久未平息的質(zhì)疑

對(duì)于 NAND 閃存而言，技術(shù)前進(jìn)過(guò)程中得到的并非全都是褒獎(jiǎng)，從 SLC、MLC、TLC 到 QLC 的發(fā)展一直被詬病。比如從 TLC 到 QLC，閃存顆粒的讀寫速度在下降。

這個(gè)問(wèn)題很尖銳，但與非網(wǎng)記者還是決定將其拋給 Doug Rollins。他并沒有上來(lái)便否定這些質(zhì)疑，“關(guān)于 QLC 怎樣適用于存儲(chǔ)技術(shù)，市面上有著各種各樣的觀點(diǎn)。QLC 的讀取速度略低于 TLC，而寫入速度則低很多，這是由于 QLC NAND 固有的物理特性和每個(gè)單元存儲(chǔ)更多 bit 的數(shù)據(jù)造成的，當(dāng)業(yè)界從 SLC 發(fā)展到 MLC，以及從 MLC 發(fā)展到 TLC 時(shí)，都曾出現(xiàn)過(guò)類似的折中情況。”

但他認(rèn)為，客戶給出的積極反饋?zhàn)C明了 QLC SSD 是正確且成功的?！拔覀兊?QLC 技術(shù)大受歡迎，客戶非常認(rèn)可這一定位，對(duì) QLC 的需求持續(xù)增長(zhǎng)，越來(lái)越多的原始設(shè)備制造商驗(yàn)證表明了 QLC 技術(shù)的質(zhì)量和可靠性。5210 上市銷售已經(jīng)兩年多了，現(xiàn)在以其強(qiáng)大的質(zhì)量和可靠性在業(yè)界非常出名。”

Doug Rollins 指出，5210 SSD 從數(shù)據(jù)處理和安全兩個(gè)層面很好地完成了數(shù)據(jù)中心客戶的需求：

安全

5210 提供支持加密擦除和 TCG Enterprise 的自加密驅(qū)動(dòng)器（SED）選項(xiàng)。所有 5210 SSD（SED 和非 SED）都支持 NAND 塊擦除和數(shù)字簽名固件。

數(shù)據(jù)處理

5210 已被很多美光的客戶部署，并幫他們實(shí)現(xiàn)成功。客戶的工作負(fù)載讀取的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于寫入的數(shù)據(jù)（商業(yè)洞察、分析、內(nèi)容分發(fā)、大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等工作負(fù)載）時(shí)，則非常適合采用我們的標(biāo)準(zhǔn) 5210。

另外，他表示 QLC 技術(shù)的發(fā)展配合 2.5 英寸的 SATA 外形尺寸，使標(biāo)準(zhǔn) 2U 機(jī)箱的總機(jī)箱密度達(dá)到了 184TB，高于搭載 12TB 7.2K 3.5 英寸 HDD 的 144TB。

QLC 和 TLC 是互補(bǔ)技術(shù)

人們對(duì)于 SSD 的另一個(gè)討論是“前浪”是否會(huì)被“后浪”拍死在沙灘上 —— QLC SSD 在容量方面體現(xiàn)出更好的性價(jià)比，是否會(huì)讓 TLC SSD 退休，尤其是在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域？

Doug Rollins 再一次強(qiáng)調(diào)了美光的立場(chǎng)：5210 SSD 優(yōu)化了以前由 10K HDD 提供服務(wù)的應(yīng)用和工作負(fù)載，是 10K HDD 的替代品，而 QLC 和 TLC 實(shí)際上是互補(bǔ)的技術(shù)。

“QLC SSD 將在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中增強(qiáng)和補(bǔ)充 TLC SSD。我們預(yù)計(jì) TLC SSD 將繼續(xù)用于混合用途的工作負(fù)載以及需要極高性能和耐用性的配置中，QLC 將占據(jù)‘暖’存儲(chǔ)容量層（在分層環(huán)境中），而在冷層中由 HDD 補(bǔ)充，因?yàn)檫@里不需要為更高的性能而支付更多的費(fèi)用。” Doug Rollins 解釋到。

沒有一對(duì)多替代，沒有“同門相殘”，作為 QLC SSD 的積極推動(dòng)者，美光的目標(biāo)是極為堅(jiān)定的——5210 SSD 是 10K HDD 的精準(zhǔn)替代。如 Doug Rollins 所言，10K SSD 是數(shù)據(jù)中心的經(jīng)典產(chǎn)品，但當(dāng)你看到了一個(gè) IOPS、可靠性和能效更出色的產(chǎn)品，那你還會(huì)用 10K SSD 嗎？