固态硬盘(猜想之一):取代传统硬盘,也许没有想象中的那么容易

固态硬盘是这几年很火的东西,2011年FusionIO上市后固态硬盘业界更是的热闹,融资,收购,一笔接着一笔,上个礼拜我们还报道了Violin Memory对GridIron的收购。固态硬盘,尽管价格比传统硬盘高,但是性能优势明显,很多有复杂运算要求的大型企业的大型系统不惧高价,开始使用固态硬盘,但在中小企业这块市场的拓展却不尽如人意。我时常在各大媒体上看到关于固态硬盘取代传统硬盘的评论,大意无非是:固态硬盘各方面性能都比传统硬盘要好,随着价格的降低,将在各个领域彻底取代传统硬盘。这样的观点和说电动汽车就将取代汽车一样,说起来美好,看起来合逻辑,实际上却没有什么理论或者实践的支持。

这里需要扫个盲,有专业背景知识的可以自觉跳过这段。我这里说的传统硬盘是Hard Disk Drive(以下简称HDD),这是我们电脑里那块会自转的金属盘,数据储存在这块金属片上,通过读写头和金属片的相对位置来读或者写数据。而这里说的固态硬盘是Solid State Drive(以下简称SSD),功能和HDD一样,但原理不同,数据是储存在一些相互联系着的闪存芯片上。这些芯片可以安装在系统的主板上(如一些小的笔记本电脑和上网本),可以安装在PCI / PCIe卡上(如一些高端工作电脑),或者单独有一个盒子然后连接到机身(绝大多数都是这样)。

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(上图中左边是HDD,右边是SSD。)

回到正题:为什么固态硬盘的取代传统硬盘没有想象中的那么容易?

SSD的降价现在完全寄希望于通过减小特征尺寸(Feature Size)和提高每个储存单元(Storage Cell)上所能储存的比特数(Bits)来提高闪存的密度(Flash Density)。针对这种趋势,除了最先的(低密度,高价,每个单元只能储存一比特)单层存储单元(Single-Level Cell, SLC)以外,还开发了可以多层存储单元(Multi-Level Cell, MLC)。这些单元的存储量大,存储密度高,价格也便宜,但一个很重要的副作用确实因为其结构本身带来的不稳定性。具体的原理就不赘述了,请大家自己看近来加州大学圣地亚哥分校和微软的一次联合研究(点开链接后选FAST2012BLEAKFLASH那篇),该研究从理论和实验两方面同时证明了闪存密度和稳定性的反比例关系。除了稳定性以外,更重要的是读和写的延迟时间也会随着存储密度的提高而提高。低价的MLC的延迟时间要远大于可比的SLC,如果要用MLC但要减少延迟时间也可以,那就要提高容量(Capacity),但这样一来价钱又贵了。

说到价钱,近年来,虽然SSD的单价每年都在跳水,但2012年的跌幅首次放缓到在100%以内,接下去的降价速度能多块还真不好说。可是即使已经大幅降价,现在每GB的SSD平均单价依然在0.5美金左右,大约是HDD单价的 10 倍。有多人愿意为性质去支付这么多的溢价呢?

总的来说,在未来我们继续会看到固态硬盘一些指标在未来继续优化,比如说密度,比如说每比特单价(虽然降幅会大不如前),但其他的各项指标(尤其是可靠性和速度)随着密度的上升和单价的降低会受到很大的冲击。没准SSD会长期处在一个和现在一样的尴尬境地,要么价格太贵,要么表现优势不明显。它在一些大型运算中的需求不可否认,但以现有技术要完全普及,可能还要很久很久。

后记:之所以这篇是“之一”,是因为我想在以后写写关于SSD的其他一些猜想,具体的需要查阅一些资料,请大家耐心。最后想和大家道歉,因为没有接受过这方面的中文教育也没有进行过这方面的中文阅读,所以有些名词的中文可能不对,我都在括号里写上英文了,请大家谅解。

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