企業(yè)儲(chǔ)存迎來(lái)超大容量SSD時(shí)代

　　關(guān)于SSD何時(shí)取代硬碟的議題中，有兩個(gè)觀察指標(biāo)：一是儲(chǔ)存密度或容量的對(duì)比，二是單位容量成本的對(duì)比。

　　面對(duì)SSD的競(jìng)爭(zhēng)，更大的容量(以單一裝置而言)，與更低的單位容量成本，是傳統(tǒng)硬碟僅存的少許優(yōu)勢(shì)，但其中容量更大一項(xiàng)，已即將為SSD所超越。當(dāng)前最大容量10TB硬碟問(wèn)世還不過(guò)1年時(shí)間，容量更大的15.3TB SSD已經(jīng)在2016年上半年開(kāi)始出貨，一舉逆轉(zhuǎn)硬碟原有的容量?jī)?yōu)勢(shì)。

　　從下半年起，主要的企業(yè)級(jí)儲(chǔ)存設(shè)備都將陸續(xù)支援15.3TB規(guī)格的SSD，但隨著這類(lèi)超大容量SSD的應(yīng)用，也給企業(yè)儲(chǔ)存帶來(lái)新的問(wèn)題，進(jìn)而將帶動(dòng)新的儲(chǔ)存架構(gòu)發(fā)展。

　　容量增長(zhǎng)速度驚人的SSD

　　在技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)下，無(wú)論硬碟還是SSD的容量都在持續(xù)增長(zhǎng)，但兩者的成長(zhǎng)速度不同。由于儲(chǔ)存裝置的外型尺寸規(guī)格是固定的，所以是透過(guò)容量密度的提高來(lái)使容量向上增長(zhǎng)，硬碟容量的成長(zhǎng)取決于磁錄技術(shù)進(jìn)步所帶來(lái)的磁錄密度成長(zhǎng)，而SSD的容量成長(zhǎng)則取決于半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)展。相較于硬碟磁錄技術(shù)，半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)步更快，也給SSD帶來(lái)更快的容量成長(zhǎng)速度。

　　SSD雖然直到2013年初才突破1TB容量，而同時(shí)期的硬碟最大容量已有6TB。但2年后，市場(chǎng)上就有4TB容量的SSD可買(mǎi)，相較之下，硬碟容量從1TB成長(zhǎng)到4TB，便花了將近5年時(shí)間。

　　而到了2016年中的現(xiàn)在，硬碟最大容量雖然從3年前的6TB增加到10TB，提升了66%的容量，但在SSD方面，隨著3D NAND Flash記憶體技術(shù)的實(shí)用化，SSD容量更是以倍于從前的速度持續(xù)增長(zhǎng)，2015年初出現(xiàn)了6TB SSD，2016年初又有13TB容量的SSD上市，現(xiàn)在更大的7.68TB與15.3TB容量SSD，也都即將在下半年上市，較3年前增加了15倍。

　　硬碟容量從1TB成長(zhǎng)到當(dāng)前的10TB，足足花了8年多，相對(duì)的，SSD從1TB成長(zhǎng)到15TB容量，卻只花了3年多，由此可見(jiàn)兩種儲(chǔ)存媒體的容量成長(zhǎng)速度差異。

　　而且10TB硬碟是屬于3.5寸規(guī)格，而SSD的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格是2.5寸，以更小的尺寸卻能提供高出50%以上的容量，因此雙方的容量密度還有著更大的差距。

　　一直到2016年上半年之前，硬碟相對(duì)于SSD都還擁有容量?jī)?yōu)勢(shì)，但隨著SSD導(dǎo)入3D NAND技術(shù)，從2015年起儲(chǔ)存容量便急速增長(zhǎng)，到2016年上半年已正式超越硬碟。

　　超大容量SSD即將進(jìn)入企業(yè)儲(chǔ)存應(yīng)用

　　直到今年5月之前，企業(yè)級(jí)儲(chǔ)存設(shè)備可用的2.5寸SSD，最大容量仍是3.84TB，多數(shù)產(chǎn)品支援的最大容量規(guī)格則是3.2TB。

　　不過(guò)，隨著三星的15.3TB容量SSD在2016年上半年開(kāi)始出貨(2015年8月發(fā)表)，企業(yè)儲(chǔ)存設(shè)備也陸續(xù)支援了這種超大容量SSD。

　　例如，在5月底發(fā)布的ONTAP 9作業(yè)系統(tǒng)中，NetApp宣布將支援15.3TB的SSD，是第一個(gè)支援這種容量規(guī)格的企業(yè)級(jí)儲(chǔ)存系統(tǒng)。接下來(lái)HPE亦在6月初宣布，旗下的3PAR StoreServ儲(chǔ)存產(chǎn)品線將支援7.68TB與15.3TB SSD(目前StoreServ 8000系列型錄中，已有7.68TB SSD可選，15.3TB款式應(yīng)會(huì)在稍晚提供)。Dell亦向我們透露，將在下半年為主力儲(chǔ)存產(chǎn)品線與伺服器產(chǎn)品，引進(jìn)7.68TB與15.3TB的SSD。

　　雖然7.68TB與15.3TB的SSD上市初期的價(jià)格仍十分昂貴(市價(jià)據(jù)稱(chēng)達(dá)到2～4萬(wàn)美元)，但可一舉將儲(chǔ)存系統(tǒng)容量提高2～4倍，因此我們可以預(yù)期，到了今年年底時(shí)，主要儲(chǔ)存與伺服器供應(yīng)商，都會(huì)陸續(xù)支援這類(lèi)型SSD。

　　不過(guò)從另一方面來(lái)看，隨著這類(lèi)超大容量SSD的導(dǎo)入，也企業(yè)儲(chǔ)存應(yīng)用帶來(lái)下列新的問(wèn)題。

　　@小小標(biāo)：系統(tǒng)可用性疑慮增加

　　隨著SSD儲(chǔ)存容量的增加，如今只需較少數(shù)量的SSD，就能組成相同容量的儲(chǔ)存陣列。例如在主流企業(yè)端SSD最大容量只有3.2TB的過(guò)去，必須使用16臺(tái)SSD才能組成50TB的儲(chǔ)存群組，現(xiàn)在改若用15.3TB SSD便只需4臺(tái)。但這也意味著，當(dāng)一臺(tái)SSD失效時(shí)，所造成的影響也更大。

　　以前面那個(gè)例子來(lái)說(shuō)，使用3.2TB SSD組成50TB儲(chǔ)存群組時(shí)，每臺(tái)SSD平均保存整個(gè)系統(tǒng)6%資料量，一臺(tái)SSD失效時(shí)，只有6%的資料需要重建;而換成15.3TB SSD時(shí)，由于每臺(tái)SSD保有整個(gè)系統(tǒng)25%的資料，一旦失效，就得重建多達(dá)25%的資料量，需要的重建時(shí)間與資料遺失風(fēng)險(xiǎn)都大幅提高了數(shù)倍。

　　事實(shí)上，隨著單一磁碟機(jī)容量增加，造成RAID群組資料重建時(shí)間大幅增長(zhǎng)的問(wèn)題，在4TB、6TB等大容量硬碟問(wèn)世時(shí)就已經(jīng)存在，現(xiàn)在當(dāng)SSD容量趕上甚至超越硬碟后，由SSD組成磁碟群組的環(huán)境，也開(kāi)始要面臨這個(gè)問(wèn)題。

　　@小小標(biāo)：亟需引進(jìn)新一代RAID保護(hù)技術(shù)

　　傳統(tǒng)的RAID技術(shù)必須在磁碟群組中指定備用的Hot Spare磁碟，當(dāng)磁碟失效、必須進(jìn)行資料重建時(shí)，寫(xiě)入負(fù)擔(dān)將集中在Hot Spare磁碟上，以致成為重建時(shí)的效能瓶頸，因此需要重建的資料量越大，重建時(shí)間也將以線性增長(zhǎng)。

　　當(dāng)硬碟或SSD容量達(dá)到10TB以上時(shí)，如果再繼續(xù)使用傳統(tǒng)RAID技術(shù)，勢(shì)必將面臨重建時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以及系統(tǒng)可靠性不足的問(wèn)題。

　　要解決這個(gè)問(wèn)題，必須分為2個(gè)層次來(lái)處理。

　　首先，是必須提高磁碟群組的可靠性。當(dāng)單一磁碟機(jī)或SSD的容量達(dá)到數(shù)TB程度時(shí)，由于需要的重建時(shí)間已相當(dāng)長(zhǎng)，只允許整個(gè)群組損失1臺(tái)磁碟的RAID架構(gòu)是不夠用的，在漫長(zhǎng)的重建期間內(nèi)，若有另1臺(tái)磁碟失效，整個(gè)群組便無(wú)法恢復(fù)，所以至少必須提供等同于RAID 6、允許損失2臺(tái)磁碟的架構(gòu)，才能保證系統(tǒng)進(jìn)行資料重建時(shí)，還擁有基本的保護(hù)能力。

　　而當(dāng)單一磁碟容量達(dá)到10TB等級(jí)時(shí)，磁碟失效所需的重建時(shí)間又增加了數(shù)倍，此時(shí)RAID 6等級(jí)的保護(hù)也不夠充分，將需要透過(guò)Erasure code技術(shù)，引進(jìn)更多的校驗(yàn)磁碟來(lái)確?？煽啃?。例如NetApp新提出的RAID-TEC，與Nimble Storage的RAID 3P+等技術(shù)，都提供了允許磁碟群組損失3臺(tái)磁碟的容錯(cuò)能力，

　　其次，是必須設(shè)法減少磁碟群組重建時(shí)間。這需要舍棄傳統(tǒng)RAID架構(gòu)，改用分散式的新型RAID架構(gòu)，不再使用單一的Hot Spare磁碟，而是將重建負(fù)擔(dān)分散到所有磁碟機(jī)，藉此大幅提高系統(tǒng)的重建效率。例如HPE 3PAR的FAST RAID、NetApp的動(dòng)態(tài)磁碟池(Dynamic Disk Pool)、Dell源自Compellent的動(dòng)態(tài)區(qū)塊(Dynamic Block)，或是華為的RAID 2.0等，都是屬于這類(lèi)新創(chuàng)的RAID架構(gòu)。

　　對(duì)專(zhuān)屬規(guī)格SSD需求減少

　　先前曾有某些廠商，透過(guò)專(zhuān)屬的Flash模組，來(lái)提供大于標(biāo)準(zhǔn)2.5寸SSD的容量，或是超越SATA/SAS等標(biāo)準(zhǔn)傳輸介面的效能。

　　例如HDS在2013年中發(fā)表HUS VM全快閃儲(chǔ)存陣列時(shí)，便發(fā)表了比同時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格SSD容量大了4倍的3.2TB專(zhuān)屬FMD模組。稍后IBM 2014年初發(fā)表的Flash System 840，也提供了4TB容量的專(zhuān)屬Flash儲(chǔ)存模組。接下來(lái)HDS又在2015年底發(fā)表6.4TB的FMD模組，也比同時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格SSD的最大容量多了近70%。

　　但在3D Flash記憶體技術(shù)的應(yīng)用下，現(xiàn)在只需使用2.5寸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的SSD，就能提供更大的容量，搭配N(xiāo)VMe等新型I/O介面，也能提供十分可觀的效能，因此，專(zhuān)屬規(guī)格Flash模組的價(jià)值明顯已經(jīng)大幅降低。

　　市面上第一款15.3TB容量硬碟，是三星的PM1633Ma，利用48層的3D V-NAND Flash晶片組成512GB容量的記憶體封裝，然后結(jié)合32組記憶體封裝成為15.3TB超大容量的SSD，但外型仍是標(biāo)準(zhǔn)的2.5寸規(guī)格，采用12Gb SAS介面。NetApp、HPE與Dell的儲(chǔ)存設(shè)備都將陸續(xù)支援這款SSD。