企業(yè)儲存迎來(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(guān)察指標：一是儲存密度或容量的對比，二是單位容量成本的對比。

　　面對SSD的競爭，更大的容量(以單一裝置而言)，與更低的單位容量成本，是傳統硬碟僅存的少許優(yōu)勢，但其中容量更大一項，已即將為SSD所超越。當前最大容量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，一舉逆轉硬碟原有的容量?jì)?yōu)勢。

　　從下半年起，主要的企業(yè)級儲存設備都將陸續支援15.3TB規格的SSD，但隨著(zhù)這類(lèi)超大容量SSD的應用，也給企業(yè)儲存帶來(lái)新的問(wèn)題，進(jìn)而將帶動(dòng)新的儲存架構發(fā)展。

　　容量增長(cháng)速度驚人的SSD

　　在技術(shù)進(jìn)步的驅動(dòng)下，無(wú)論硬碟還是SSD的容量都在持續增長(cháng)，但兩者的成長(cháng)速度不同。由于儲存裝置的外型尺寸規格是固定的，所以是透過(guò)容量密度的提高來(lái)使容量向上增長(cháng)，硬碟容量的成長(cháng)取決于磁錄技術(shù)進(jìn)步所帶來(lái)的磁錄密度成長(cháng)，而SSD的容量成長(cháng)則取決于半導體制程技術(shù)的進(jìn)展。相較于硬碟磁錄技術(shù)，半導體制程技術(shù)的進(jìn)步更快，也給SSD帶來(lái)更快的容量成長(cháng)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(cháng)到4TB，便花了將近5年時(shí)間。

　　而到了2016年中的現在，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(zhù)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增長(cháng)，2015年初出現了6TB SSD，2016年初又有13TB容量的SSD上市，現在更大的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(cháng)到當前的10TB，足足花了8年多，相對的，SSD從1TB成長(cháng)到15TB容量，卻只花了3年多，由此可見(jiàn)兩種儲存媒體的容量成長(cháng)速度差異。

　　而且10TB硬碟是屬于3.5寸規格，而SSD的標準規格是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(zhù)更大的差距。

　　一直到2016年上半年之前，硬碟相對于SSD都還擁有容量?jì)?yōu)勢，但隨著(zhù)SSD導入3D NAND技術(shù)，從2015年起儲存容量便急速增長(cháng)，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)儲存應用

　　直到今年5月之前，企業(yè)級儲存設備可用的2.5寸SSD，最大容量仍是3.84TB，多數產(chǎn)品支援的最大容量規格則是3.2TB。

　　不過(guò)，隨著(zhù)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)儲存設備也陸續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)系統中，NetApp宣布將支援15.3TB的SSD，是第一個(gè)支援這種容量規格的企業(yè)級儲存系統。接下來(lái)HPE亦在6月初宣布，旗下的3PAR StoreServ儲存產(chǎn)品線(xiàn)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款式應會(huì )在稍晚提供)。Dell亦向我們透露，將在下半年為主力儲存產(chǎn)品線(xiàn)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)據稱(chēng)達到2～4萬(wàn)美元)，但可一舉將儲存系統容量提高2～4倍，因此我們可以預期，到了今年年底時(shí)，主要儲存與伺服器供應商，都會(huì )陸續支援這類(lèi)型SSD。

　　不過(guò)從另一方面來(lái)看，隨著(zhù)這類(lèi)超大容量SSD的導入，也企業(yè)儲存應用帶來(lái)下列新的問(wèn)題。

　　@小小標：系統可用性疑慮增加

　　隨著(zhù)SSD儲存容量的增加，如今只需較少數量的SSD，就能組成相同容量的儲存陣列。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SSD才能組成50TB的儲存群組，現在改若用15.3TB SSD便只需4臺。但這也意味著(zhù)，當一臺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儲存群組時(shí)，每臺SSD平均保存整個(gè)系統6%資料量，一臺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SSD保有整個(gè)系統25%的資料，一旦失效，就得重建多達25%的資料量，需要的重建時(shí)間與資料遺失風(fēng)險都大幅提高了數倍。

　　事實(shí)上，隨著(zhù)單一磁碟機容量增加，造成RAID群組資料重建時(shí)間大幅增長(cháng)的問(wèn)題，在4TB、6TB等大容量硬碟問(wèn)世時(shí)就已經(jīng)存在，現在當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：亟需引進(jìn)新一代RAID保護技術(shù)

　　傳統的RAID技術(shù)必須在磁碟群組中指定備用的Hot Spare磁碟，當磁碟失效、必須進(jìn)行資料重建時(shí)，寫(xiě)入負擔將集中在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(xiàn)性增長(cháng)。

　　當硬碟或SSD容量達到10TB以上時(shí)，如果再繼續使用傳統RAID技術(shù)，勢必將面臨重建時(shí)間過(guò)長(cháng)，以及系統可靠性不足的問(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。當單一磁碟機或SSD的容量達到數TB程度時(shí)，由于需要的重建時(shí)間已相當長(cháng)，只允許整個(gè)群組損失1臺磁碟的RAID架構是不夠用的，在漫長(cháng)的重建期間內，若有另1臺磁碟失效，整個(gè)群組便無(wú)法恢復，所以至少必須提供等同于RAID 6、允許損失2臺磁碟的架構，才能保證系統進(jìn)行資料重建時(shí)，還擁有基本的保護能力。

　　而當單一磁碟容量達到10TB等級時(shí)，磁碟失效所需的重建時(shí)間又增加了數倍，此時(shí)RAID 6等級的保護也不夠充分，將需要透過(guò)Erasure code技術(shù)，引進(jìn)更多的校驗磁碟來(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臺磁碟的容錯能力，

　　其次，是必須設法減少磁碟群組重建時(shí)間。這需要舍棄傳統RAID架構，改用分散式的新型RAID架構，不再使用單一的Hot Spare磁碟，而是將重建負擔分散到所有磁碟機，藉此大幅提高系統的重建效率。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。

　　對專(zhuān)屬規格SSD需求減少

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

　　例如HDS在2013年中發(fā)表HUS VM全快閃儲存陣列時(shí)，便發(fā)表了比同時(shí)期標準規格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)期標準規格SSD的最大容量多了近70%。

　　但在3D Flash記憶體技術(shù)的應用下，現在只需使用2.5寸標準規格的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(guān)的效能，因此，專(zhuān)屬規格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，然后結合32組記憶體封裝成為15.3TB超大容量的SSD，但外型仍是標準的2.5寸規格，采用12Gb SAS介面。NetApp、HPE與Dell的儲存設備都將陸續支援這款SSD。