淺談固態(tài)硬盤的性能與應(yīng)用

陳琦

摘 要：隨著科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬盤容量與數(shù)據(jù)讀取速度也應(yīng)適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，傳統(tǒng)的機(jī)械式磁盤讀取速度已經(jīng)無法滿足市場的發(fā)展需求。固態(tài)硬盤作為一項(xiàng)新的存儲(chǔ)技術(shù)，其具有較多的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有良好的抗震性能，而且讀寫速度較快的優(yōu)點(diǎn)受到廣大群眾的青睞。本文主要闡述了固態(tài)硬盤的概念及特點(diǎn)，分析了固態(tài)硬盤的性能與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：固態(tài)硬盤；性能；應(yīng)用；分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)也逐漸增長，許多行業(yè)對(duì)于大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)等問題有著很大的壓力。固態(tài)硬盤具有的讀取速度快、熱量較低以及良好的防震性能等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提升硬盤性能發(fā)揮重要作用。與傳統(tǒng)機(jī)械式硬盤相比，滿足了當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)處理需求。本文就對(duì)固態(tài)硬盤的性能與應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 固態(tài)硬盤的概念及特點(diǎn)

固態(tài)硬盤也可以成為電子硬盤、固態(tài)電子盤，其對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的實(shí)現(xiàn)主要依靠半導(dǎo)體存儲(chǔ)片，在外形上與傳統(tǒng)硬盤毫無差別，而且固態(tài)硬盤的接口、定義、性能與應(yīng)用也與之完全相同。

固態(tài)硬盤最突出的特征有這兩點(diǎn)：

1）較快的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是最突出的優(yōu)點(diǎn)，而且不受到其他因素的影響，比如馬達(dá)轉(zhuǎn)速等；與傳統(tǒng)硬盤相比，固態(tài)硬盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡單。

2）固態(tài)硬盤具有較高的防震效果，有利于延長硬盤的使用壽命，對(duì)數(shù)據(jù)信息安全的保護(hù)起著重要作用。

固態(tài)硬盤可以分為兩種類型：

1）采用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有的移動(dòng)優(yōu)點(diǎn)提升了設(shè)備的整體性能，而且電源控制不受到其它因素的影響，能在各種環(huán)境中良好應(yīng)用，對(duì)個(gè)人用戶使用較為適宜。

2）是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，這種類型在當(dāng)前市場中應(yīng)用范圍較小。應(yīng)用方式可以分為SSD硬盤與SSD硬盤陣列兩種。其具有高性能、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，就是對(duì)數(shù)據(jù)安全的保護(hù)需采用獨(dú)立電源才能實(shí)現(xiàn)。

2 固態(tài)硬盤的性能分析

2.1 固態(tài)硬盤存儲(chǔ)管理層結(jié)構(gòu)

NAND Flash芯片是由若干個(gè)存儲(chǔ)塊組成的存儲(chǔ)區(qū)單元，若干個(gè)頁組合形成每個(gè)存儲(chǔ)塊，在讀寫過程中以頁為單位，擦除時(shí)是以塊為單位，在刪除、改寫數(shù)據(jù)信息時(shí)，與原先修改的內(nèi)容無關(guān)，都需要將整個(gè)塊的內(nèi)容擦除，之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫入，這種操作方式能夠有效提升系統(tǒng)的性能。另外需要注意的是，在進(jìn)行同一個(gè)存儲(chǔ)塊的擦除時(shí)，應(yīng)將擦除次數(shù)控制好，無限制的擦寫是錯(cuò)誤的，這對(duì)系統(tǒng)的質(zhì)量帶來一定的損害。因此，設(shè)計(jì)高效的存儲(chǔ)管理層結(jié)構(gòu)具有重要作用，其能夠?qū)崿F(xiàn)讀寫調(diào)度、地址映射，對(duì)保護(hù)固態(tài)硬盤的安全性、延長使用壽命和提高讀寫效率有著實(shí)踐意義。

2.2 地址映射機(jī)制

為了使地址映射表占空間的減少，在傳統(tǒng)NFTL地址映射方法的前提下，將塊級(jí)地址映射方式應(yīng)用其中，能直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入于主塊內(nèi)，主塊空間不足時(shí)就在替代塊中寫入，有效降低了地址映射表的空間占用。

3 固態(tài)硬盤的應(yīng)用

3.1 基于服務(wù)器的固態(tài)硬盤應(yīng)用

服務(wù)器上的存儲(chǔ)應(yīng)用是固態(tài)硬盤的核心應(yīng)用，這種方式主要采用PCI-E卡應(yīng)用于服務(wù)器的存儲(chǔ)部署。這種基于服務(wù)器上的固態(tài)硬盤在當(dāng)前市場服務(wù)供應(yīng)商能夠提供，從技術(shù)方面來看，其與CPU上的高速Cache有著相同之處，能夠?qū)崿F(xiàn)所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在固態(tài)硬盤，而且時(shí)間的花費(fèi)較少，能將固態(tài)硬盤的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)出來。另外，還能避免SAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲現(xiàn)象。因此將其應(yīng)用于服務(wù)器的部署，對(duì)提升數(shù)據(jù)讀取速度發(fā)揮重要作用。

3.2 基于緩存的應(yīng)用

為了降低固態(tài)硬盤的高額成本，低成本存儲(chǔ)性能方案隨之出現(xiàn)，其主要是將固態(tài)硬盤當(dāng)成存儲(chǔ)系統(tǒng)中的高速緩存來使用。這種方式能夠防止兼容性問題，也可以將這種方式看做是將傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤上增加更大緩存容量。這不僅降低了成本，而且還能增大緩存容量。基于緩存的應(yīng)用在當(dāng)前筆記本電腦中已經(jīng)得到良好的應(yīng)用。

3.3 基于分層式存儲(chǔ)的應(yīng)用

這種方法主要是根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的重要性、讀取頻率以及保留的時(shí)間等方面的參數(shù)進(jìn)行分析的，然后采用不同方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，分層式的存儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)不同存儲(chǔ)媒介上的存儲(chǔ)[ 4 ]。這種方式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有助于提升存儲(chǔ)的性價(jià)比，對(duì)存儲(chǔ)性能的優(yōu)化發(fā)揮重要作用。

4 結(jié)語

總而言之，隨著科技的快速發(fā)展，人們對(duì)硬盤的性能有著更高的要求，傳統(tǒng)的機(jī)械式硬盤已無法滿足人們的需求，固態(tài)硬盤具有的眾多優(yōu)點(diǎn)，使其在計(jì)算機(jī)中得到良好運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了電子化的性能使用，越來越受到人們的青睞[ 5 ]。尤其是基于服務(wù)器的固態(tài)硬盤應(yīng)用、基于緩存的應(yīng)用、基于分層式存儲(chǔ)應(yīng)用的不斷成熟，未來固態(tài)硬盤將會(huì)完全取代傳統(tǒng)機(jī)械硬盤，從而促進(jìn)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)性能的提升。

參考文獻(xiàn)：

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