什么是固态硬盘 它有什么好处

SSD固态存储的局限性Windows 7系统对固态硬盘技术优化固态硬盘何时可以普及？国内固态硬盘研发公司展开 　　 固态硬盘（Solid State Disk、IDE FLASH DISK）是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，.在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。 　　固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。其芯片的工作温度范围很宽（-40~85℃）。目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。虽然目前成本较高，但也正在逐渐普及到DIY市场。 　　由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器，再配合适当的控制芯片，就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘普遍采用SATA-2接口及SATA-3接口。[1][2] 编辑本段分类 　　固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。 基于闪存的固态硬盘 　　 基于闪存的固态硬盘（IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分为两类：SLC（Single Layer Cell 单层单元）和MLC（Multi-Level Cell多层单元）。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来说整整多了一倍。不过，由于每个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)。 基于DRAM的固态硬盘 　　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。 编辑本段固态硬盘的优点 　　固态硬盘与普通硬盘比较，拥有以下优点： 启动快 　　没有电机加速旋转的过程。 快捷 读取延迟小 　　不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。根据相关测试：两台电脑在同样配置的电脑下，搭载固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒，两者几乎有将近一半的差距。 轻量 碎片不影响读取时间 　　相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关，因此磁盘碎片不会影响读取时间。 写入速度快 　　基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。 耐震 无噪音 　　因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。某些高端或大容量产品装有风扇，因此仍会产生噪音。 发热量较低 　　低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低，但高端或大容量产品能耗会较高。 不会发生机械故障 　　内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振 省电 动。这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。 工作温度范围更大 　　典型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（e.g: RunCore军工级产品温度为-55~135℃）。 体积小重量轻 　　低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。直至256GB，固态硬盘仍比相同容量的普通硬盘轻。 抗震动 　　比起传统硬盘，固态硬盘抗震能力要强很多，使得数据能更加安全地保存。 编辑本段固态硬盘的缺点 　　固态硬盘与传统硬盘比较，拥有以下缺点： 成本高 　　每单位容量价格是传统硬盘的5~10倍（基于闪存），甚至200~300倍（基于DRAM）。 容量低 　　目前固态硬盘最大容量远低于传统硬盘。（美国公司Foremay推出了EC188M系列固态硬盘2TB。）传统硬盘的容量仍在迅速增长，据称IBM已测试过4TB的传统硬盘。 易受外界影响 　　由于不像传统硬盘那样屏蔽于法拉第笼中，固态硬盘更易受到某些外界因素的不良影响。如断电（基于DRAM的固态硬盘尤甚）、磁场干扰、静电等。 写入寿命有限 　　写入寿命有限（基于闪存）。一般闪存写入寿命为1万到10万次，特制的可达100万到500万次，然而整台计算机寿命期内文件系统的某些部分（如文件分配表）的写入次数仍将超过这一极限。特制的文件系统或者固件可以分担写入的位置，使固态硬盘的整体寿命达到20年以上。 数据难以恢复 　　数据损坏后难以恢复。一旦在硬件上发生损坏，如果是传统的磁盘或者磁带存储方式，通过数据恢复也许还能挽救一部分数据。但是如果是固态存储，一但芯片发生损坏，要想在碎成几瓣或者被电流击穿的芯片中找回数据那几乎就是不可能的。当然这种不足也是可以牺牲存储空间来弥补的，主要用RAID 1来实现的备份，和传统的存储的备份原理相同。由于目前SSD的成本较高，采用这种方式备份还是价格不菲。 电池航程较短 　　根据实际测试，使用固态硬盘的笔记本电脑在空闲或低负荷运行下，电池航程短于使用5400RPM的2.5英寸传统硬盘。 能耗较高 　　基于DRAM的固态硬盘在任何时候的能耗都高于传统硬盘，尤其是关闭时仍需供电，否则数据丢失。 Windows XP系统下运行会机率性出现假死现象 　　据用户反映，使用MLC的固态硬盘在Windows XP系统下运行会机率性出现假死现象。这是由于Windows XP系统的文件系统机制不适于固态硬盘。而在Windows 7则为固态硬盘进行了优化，禁用了SuperFetch、ReadyBoost以及启动和程序预取等传统硬盘机制，可更好的发挥固态硬盘的性能。 编辑本段发展前景 　　早在2008年，Gartner的研究报告就对SSD市场总收入5.85亿美元、到2011年时间全球市场会超过60亿美元。进入2010年，固态硬盘更引人注意，厂商和最终用户都将对这项技术产生浓厚兴趣。高性能磁盘驱动器即将离去，固态硬盘最终将取代磁盘驱动器，或许就在不久的将来.... 提及固态硬盘，很多熟悉的人都会一下子想到其优点和缺点。低功耗、传输速度快等特性使得其深受用户的青睐；但是价格高昂、容量偏低的问题也是阻碍其市场推广流行所在。由此，固态硬盘率先的进入到企业领域，2009年固态硬盘在企业级领域的应用，最先被部署在外部网络存储系统中。 　　关于固态硬盘前景的探讨已经成为老生常谈，所有人都在不断的质疑它过于昂贵的价格会引致成本的提高。但却忽视了固态硬盘在企业级应用上的巨大优势，而大部分人都只是在空谈已经装配了SSD笔记本所引致的固态硬盘消费级发展问题。 　　其实，我们只要把这笔帐好好算一下，就能够发现，固态硬盘的价格与它为企业级部署所带来的高效优势相比实在太微不足道了。固态硬盘的最大优点就在于它的存储速度相当快，比普通的HDD硬盘快10倍左右，而且由于它采用的是闪存芯片，并且完全没有采用任何机械马达和风扇，所以，固态硬盘是完全不存在噪声问题的。另外，它还兼具着发热量小，散热快的优点，可以为企业的数据中心带来稳定。 　　2010年SSD成为一个趋势 　　 　　随着技术的不断进步与发展，相信固态硬盘的技术发展也会更加完善，成为未来企业应用的重点。当然，尽管09年固态硬盘是人们的热议焦点，还是受到了终端用户的关注，2010年成为一个主要趋势。 　　2010年作为存储介质的固态硬盘率先在存储领域上演大戏，像Compellent、Dot Hill、EMC、HDS和Pillar等厂商09年都已经在他们的存储系统中增加了固态硬盘支持，或者支持虚拟化外部固态硬盘系统，但其实效果并没有预期的那么好，影响固态硬盘集成到存储系统的问题究竟是网络，还是价格或容量，不得而知。但这些都无法影响固态硬盘的持续走红，企业们都纷纷看清了固态硬盘在企业级应用上的优势。 　　克服09困境 走向存储主流 　　 　　随着性能和运算应用的要求不断提高，IT厂商们纷纷建立自己的数据中心，一些传统的IT厂商也开始着重对于数据中心的开发。由于数据中心的规模庞大，上千台甚至是数万台服务器以及存储数量带来能耗成本的压力，这样给了SSD固态硬盘生存发展的机会。因而，在一定程度上，固态硬盘更是未来存储领域中数据中心或云计算的首选配置，SSD固态硬盘平坦大道就在前方。 　　由此，仿佛SSD固态硬盘的前景一片光明，就一定会成为主流的存储趋势。其实并非如此，回顾固态盘在09年走过的路，我们从中可以看出SSD固态硬盘还没有绝对的进入主流，仅仅是在企业级网络存储系统中小试牛刀而已。 　　对于固态硬盘，业界很多的观点一致的朝向价格高、容量偏低的问题在不停的“挑剔”，甚至认为SSD硬盘的潜力被过分鼓吹和高估了。但是，并没有意识到这些所谓的空谈仅仅是装配了SSD笔记本所引致的固态硬盘消费级发展问题。对于企业，固态硬盘价格与所带来的高效优势根本就没有可比性，而恰恰是服务器及存储系统才是真正需要性能和低功耗的主力军。 　　尽管SSD在消费性市场碰壁，无法由高端产品向下延伸到中、低端产品，但SSD在企业级市场已开始逐渐侵蚀传统硬盘的市场占有率，过去的09年已为各SSD业布局到企业应用领域。 　　在2009网络存储大会（SNW）上，云计算与固态驱动器（SSD）成为众多厂商进行产品发布的主旋律，包括IBM、日立数据系统（HDS）、Sun微系统与3PAR等主要厂商。IBM存储虚拟化产品Storage SVC中增加对SSD的支持。Sun微系统发布了新的Sun Storage F5100 Flash Array。该产品采用了Marvelll的技术，能够加速Oracle与MySQL数据库工作负荷，可以支持高达2TB的固态闪存容量。 　　由于企业市场的需求不断上升，2009年SSD营业收入将从2008年的1.27亿美元增至8.83亿美元。虽然这是相当强劲的同比增长，但由于数据中心和IT计算基础设施扩大采用，SSD厂商预计2010和2011年的增长会更加猛烈。此外，在企业中的普及将降低整体系统的价格，从而为SSD最终重新打入消费级市场而铺平道路。 　　SSD在企业领域的成功，大大增强了供应商的信心，在企业存储领域继续保持的同时，向下延伸到各种中小企业和消费类应用才是关键。正如固态盘所宣称的技术与传统硬盘相比诸多优点：提高了每秒输入/输出操作(IOPS)次数、功耗减少和占位面积较小等等，这些优势直接可导致节约大量成本，这些将是在2010年企业最为需要的，也是要更加大力宣传和关注的焦点。 编辑本段固态硬盘8大最 　　● 最领先的固态硬盘工艺 　　Intel与美光的合资企业Intel-Micron Flash Technologies(IMFT)日前表示，采用25nm新工 最领先的固态硬盘工艺 艺的NAND闪存芯片已经开始批量出货，相信不久后我们就能够看到采用该颗粒的固态硬盘、U盘、存储卡等产品。 　　Intel和美光2010年2月宣布，开始试产25nm工艺闪存这一制程据称比竞争对手至少领先一年。近日首先量产的25nm颗粒为8GB(64Gb)容量MLC NAND闪存，采用沉浸式光刻技术，核心面积167mm2。支持开放式NAND闪存接口ONFi 2.2，界面速度最高可达200MB/s，页面(page)尺寸从50/34nm时代的4KB翻番到了8KB，块(Block)尺寸从128个页面加倍到256个页面，读写性能预计将有显著提升。 　　IMFT生产的闪存芯片有49%供给Intel及其客户、51%供给美光及其客户。预计我们将在2010年下半年看到Intel采用该颗粒的新品X25-M系列固态硬盘，美光的RealSSD系列固态硬盘相信也会在不久后更新。 　　●最新接口的固态硬盘 　　美光发布了全球首款SATA 6Gbps接口固态硬盘，终于突破了SATAII接口300MB/s的读写速度极限，相信有不少极限玩家已经对它望眼欲穿。日前在CES会场上，美光宣布这款名为RealSSD C300的高速固态硬盘将于2010年2月起以美光旗下的雷克沙Crucial品牌在全球消费市场上市销售。 　　雷克沙Crucial RealSSD C300使用的MLC闪存来自美光与Intel的合资公司IM Flash，和Intel RealSSD C300 的第二代X25-M/X18-M一样使用34nm工艺制造。不同的是，该盘首次采用了ONFI 2.1标准高速同步闪存，并且搭配的是美光和Marvell合作开发的控制芯片和固件，并搭载256MB DDR3缓存。根据美光的厂方测试，该盘在连接SATA 6Gbps接口时的传输速度可达355MB/s读，215MB/s写，连接SATA 3Gbps则可接近接口带宽极限。 　　美光表示，Lexar Crucial RealSSD C300将从下月起通过全球零售商上市销售，容量有128GB和256GB两种，提供5年质保。虽然价格还未透露，但目前雷克沙Crucial M225 128GB固态硬盘的要价就达到450美元，SATA 3Gbps新品肯定不会低于这个价格。 　　●最稳定的固态硬盘 　　Fremont最新发布2.5英寸，和3.5英寸规格的企业级固态硬盘，隶属EC188D系列，采用性能突出的SAS(serial aTtached SCSI)6.0Gbps接口标准。 　　本次提供的固态硬盘最大容量达到400GB，随机读写IOPs性能为30000，25000，最大读写速率为250MB/s，200MB/s，应对企业级服务器，开发组工作站，以及数据存储服务器领域。目前这一系列固态硬盘已经销量出货，预计全面批量出货时间表会安排在2010年年8月份。 　　●最便携的固态硬盘 　　OCZ发布了一款Enyo USB3.0固态硬盘，不过迟迟没有给出价格与上市消息，近期终 EC188D系列固态硬盘 于公布了售价，Enyo固态硬盘提供64GB、128GB和256GB三种容量，售价分别在210/379/708欧元。 　　此款产品外壳经过镀铝处理，尺寸在56(W)x120(D)x10(H)mm，重87.7克，采用MLC NAND闪存芯片，搭载64MB高速缓存，最高读取/写入速度分别为260MB/s和200MB/s(64GB容量SSD的读取/写入速度分别为225MB/s和135MB/s)。最大功耗为2.4W(空闲时1.1W)，MTBF为150万小时。 　　●最小型的固态硬盘 　　闪存厂商AMP(Active Media Products)日前发布了一系列SATA接口DOM(Disk on Module)嵌入式固态硬盘产品。通过替代DOM盘中常见的PATA接口，新产品可明显提升嵌入式系统存储速度。 　　该系列共有3种规格共9款，使用7pin或22pin的嵌入式系统标准规格，SATA 3Gbps接口，容量8GB、16GB、32GB，读取速度100MB/s，写入速度42MB/s。盘体尺寸55x33mm，可用于工控机、网络设备、军用设备的嵌入式产品。 　　●最快速的固态硬盘 　　知名存储厂商OCZ展出旗下多款新品，包括vertex 2、Vertex 2 Pro、Vertex 2 EX Pro以及Z-Drive P88、USB 3.0接口的移动SSD等等，并且还对重量级产品进行了现场测试。 Enyo USB3.0固态硬盘 面向超高端企业用户推出的Z-Drive P88，采用PCIe x8插槽，具备四颗Indilinx控制器，提供512GB、1TB和2TB三种容量选择，官方标称的最大读写速度分别可达到惊人的1300MB/s和1200MB/s。 　　Z-Drive P88采用了双层PCB，每层PCB上均具备了8根插槽，插入NAND MLC闪存条，这样SSD的总容量大小可灵活控制。 　　●最强大的固态硬盘 　　企业级固态硬盘之王Fusion-io宣布，将利用自家独特的ioMemory技术，为两个政府组织部署固态硬盘集群阵列，稳定传输带宽突破1TB/s，同时访问延迟低于50微秒。 　　Fusion-io此番使用的固态硬盘是全新重量级“ioDrive Octal”，由八个ioMemory模块联合组成，也就是集成了八块ioDrive固态硬盘(Octal即八之意)，体积相当庞大，对外则是PCI-E 2.0 x16全速接口，而此前这类固态硬盘都是PCI-E x1/x4。 　　ioDrive Octal主要技术规格： 　　- 最大容量：5TB 　　- IOPS：800000 (4K数据包) 　　- 带宽：6GB/s 　　要想获得1TB/s的稳定带宽，使用传统技术需要55440块机械硬盘、396个SAN控制器、792个 嵌入式固态硬盘 I/O服务器、1584个DDR Infiniband连接以及132个机架，而换成Fusion-io ioDrive Octal固态硬盘的话，就只要仅仅220块，DDR Infiniband连接减少到448个，占地空间也不过6个机架。 　　●最便宜的固态硬盘 　　金士顿的SSDNow V SERIES系列固态硬盘一直是主打性价比市场的产品，其较低的写入性能使其无法与其他厂商的高速产品媲美，不过也因此拥有了非常合理的价格。百夫长近日就在三好街市场上发现了一款SSDNow V SERIES低速版的固态硬盘产品，这款容量只有30G的SSD产品非常适合DIY用户选择，当做系统盘使用，价格也非常厚道，只要680元，性价比非常不错，希望拥有高品质系统性能的用户可以尝试一下! 　　金士顿的这款SSDNow V SERIES固态硬盘的型号为SNV125-S2/30GB，容量不大，不过用来 Z-Drive P88 做系统盘使用已经完全足够，能够有效提升系统运行速度以及应用软件的使用感受，这也是SSD固态硬盘一直以来的优点。金士顿的这款固态硬盘采用了一次性的塑封包装，在品质方面完全可以放心。 　　金士顿SNV125-S2/30GB固态硬盘采用了标准的2.5英寸硬盘设计，即便是在笔记本上也可以完美兼容，如果要在台式机上使用的话，可能就要使用金士顿的转接套件才可以。这款固态硬盘采用了国际大厂的高品质NAND Flash存储颗粒，采用标准的SATAII接口，其理论上的数据存储速率为3Gbps，实际上的数据读写速度为180M/S和50M/S，这也是这款固态硬盘低价的原因，不过金士顿60GB的固态硬盘读写速度要明显优于30GB。另外，这款硬盘的功耗也非常低，其待机功耗只有55mw，而最高的写入功耗也只有4.2W，这与其没有机械构件的结构有关。 编辑本段固态硬盘与传统硬盘优劣势对比 　　项目 固态硬盘 传统硬盘 容量 较小 大 价格 高 低 随机存取 极快 一般 写入次数 SLC：10万次 MLC：1万次 无限制 盘内阵列 可 极难 工作噪音 无 有 工作温度 极低 较明显 防震 很好 较差 数据恢复 难 可以 重量 轻 重 [3] 　　上表是对固态硬盘和传统硬盘特性的一个比较。可以看到，固态硬盘相比传统机械硬盘有以下优势： 　　1. 存取速度方面：SSD固态硬盘采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快，而且 固态硬盘 寻道时间几乎为0，这样的特质在作为系统盘时候，可以明显加快操作系统启动速度和软件启动速度。 　　2. 抗震性能方面：SSD固态硬盘由于完全没有机械结构，所以不怎么怕震动和冲击，不用担心因为震动造成无可避免的数据损失。 　　3. 发热功耗方面：SSD固态硬盘不同于传统硬盘，不存在盘片的高速旋转，所以发热也明显低于机械硬盘，而且FLASH芯片的功耗极低，这对于笔记本用户来说，这意味着电池续航时间的增加。 　　4. 使用噪音方面：SSD固态硬盘没有盘体机构，不存在磁头臂寻道的声音和高速旋转时候的噪音，所以SSD工作时候完全不会产生噪音。 　　不过，虽然固态硬盘性能非常诱人、优点也极多，但价格、容量以及有限的数据读取擦写次数限制等缺点也同样不容小视： 　　1. 写入速度问题： 写入速度是目前大多数SSD固态硬盘产品的瓶颈，尤其是对于小文件的写入速度还远远不足，这和闪存芯片本身的特质有关。 　　2. 使用寿命问题：闪存芯片是有寿命的，其平均工作寿命要远远低于机械硬盘，这给固态硬盘作为存储介质带来了一定的风险。 　　3. 性价比问题：目前固态硬盘的价格还是较为昂贵，折合到每G单价要几十倍于传统硬盘，并不是普通消费者能够承受的。 编辑本段固态硬盘产品 　　现有的固态硬盘产品有3.5英寸，2.5英寸，1.8英寸等多种类型，容量一般为32GB~1TB，比一般的闪存盘（U盘）大得多。接口规格与传统硬盘一致，有IDE、SATA、USB 3.0、SCSI等。 例如国内品牌厂商RunCore产品线涵盖了所有标准接口固态硬盘，除此之外还包括面向上网本所适用的mini-PCIe接口，Zif接口和专门为Mac air设计的1.8 Lif接口等各系列产品。 　　在CES 2008上，专业固态硬盘厂商BitMicro Networks展示了一款采用SCSI接口的专业级固态硬盘产品的内部结构（见右图）。该产品在一块PCB上焊接了32颗TSOP封装的NAND闪存芯片。BitMicro透露，该产品每GB平均价格为10美元左右，大约是主流机械硬盘的5倍。 　　朗科在2008年也推出了号称“国内第一款”固态硬盘产品。而忆正则宣称已于2007年就已推出国内第一款固态硬盘产品。紧随其后中基伟业也推出号称“全球最快”的固态硬盘产品，镁光堪称推出速度为1GB/S的固态硬盘（用固态硬盘作阵列）。 　　CeBIT2011 德国展上OCZ展示OCZ Vertex 3系列顶级SSD硬盘。采用的是25nm MLC NAND闪存芯片，接口为SATA 6.0Gbps，仍为2.5英寸规格，支持TRIM，可以提供最高550MB/s和500MB/s的读写速度，而4KB随机写入速度最高将达到60000 IOPS。