選擇合適的嵌入式存儲(chǔ)變得更加復(fù)雜。在評估存儲(chǔ)解決方案時(shí)，簡單地使用每 GB 美元指標(biāo)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。為了找到最有效的存儲(chǔ)，開發(fā)人員已經(jīng)開始意識到他們必須查看與其數(shù)據(jù)類型使用模型相關(guān)的給定應(yīng)用程序。更復(fù)雜的是，SSD制造商繼續(xù)尋求通過技術(shù)差異化和特定應(yīng)用品牌來競爭性地定位其產(chǎn)品的方法。這導(dǎo)致了幾個(gè)應(yīng)用程序類的創(chuàng)建，稱為客戶端，企業(yè)，數(shù)據(jù)中心和嵌入式工業(yè)“基礎(chǔ)架構(gòu)”SSD。

固態(tài)硬盤本質(zhì)上是用相同的組件構(gòu)建的：一個(gè)集成電路或FPGA控制器、NAND閃存和可能的DRAM。制造商將這些元件集成到焊接式多芯片封裝中，或?qū)⑵渑c其他無源器件組合在一起，并將它們安裝到某種類型的印刷電路板上。如果 SSD 基本上由相同的組件組成，那么為特定應(yīng)用程序類構(gòu)建的 SSD 有何不同？

SSD公司最常見的答案是解釋產(chǎn)品是如何構(gòu)建的，而不是告訴設(shè)計(jì)師產(chǎn)品的功能。解釋通常涉及MLC與SLC與TLC（現(xiàn)在與.3D），寫入放大優(yōu)化，讀取干擾緩解，電壓閾值偏移和無數(shù)其他專有技術(shù)。坦率地說，這些參數(shù)對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員來說并不重要。他們真正需要的是滿足其應(yīng)用程序的使用模型目標(biāo)（包括系統(tǒng)的規(guī)格和預(yù)算）的正確存儲(chǔ)解決方案。因此，更好地利用設(shè)計(jì)人員的寶貴時(shí)間是了解客戶端、企業(yè)、數(shù)據(jù)中心和嵌入式工業(yè) SSD 的關(guān)鍵外部指標(biāo)，而不是過分關(guān)注底層技術(shù)以及這些指標(biāo)是如何實(shí)現(xiàn)的。

固態(tài)硬盤應(yīng)用程序類

概述不同的 SSD 應(yīng)用程序類有助于充分了解開發(fā)每個(gè)應(yīng)用程序類的原因。

客戶

有許多眾所周知的用例和指標(biāo)與客戶端臺式機(jī)、筆記本電腦/超極本、平板電腦和智能手機(jī)應(yīng)用程序相關(guān)聯(lián)。SSD用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)，性能根據(jù)個(gè)人需求是主觀的。最需要的功能是即時(shí)啟動(dòng)和應(yīng)用程序響應(yīng)時(shí)間，因此 SSD 針對讀取速度進(jìn)行了優(yōu)化。客戶端應(yīng)用程序有大量的停機(jī)時(shí)間，足以使SSD可以處理任何閃存管理任務(wù)，以幫助其實(shí)現(xiàn)更高的性能，更高的可靠性或更長的耐用性。

企業(yè)

企業(yè)級 SSD 最初是為取代短行程企業(yè)級硬盤驅(qū)動(dòng)器的機(jī)架而開發(fā)的。最近，SAS已成為存儲(chǔ)任務(wù)關(guān)鍵型企業(yè)數(shù)據(jù)的首選接口，這決定了企業(yè)級 SSD 使用相同的接口。SAS提供比SATA更高的可靠性，但是，SSD的性能能力顯示了傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)器接口的瓶頸，從而導(dǎo)致更高的企業(yè)性能需求。PCIe 滿足了這一需求。作為參考，企業(yè)級 SSD 通常分為以下三類：SAS、PCIe 和閃存存儲(chǔ)陣列。

數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心 SSD 是特定于應(yīng)用程序的服務(wù)器和設(shè)備的主要存儲(chǔ)構(gòu)建塊，這些服務(wù)器和設(shè)備通常支持 Internet 搜索和社交媒體站點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心的固態(tài)硬盤通常是容量為 120 GB 及以上的 6 Gbps SATA 固態(tài)硬盤。之所以選擇 SATA，通常是因?yàn)樗潜娝苤模⑶遗c SAS 和 PCIe 相比具有高度兼容性和成本效益。在此分析中，數(shù)據(jù)中心 SSD 的定位是每 GB 成本更低，同時(shí)保持足夠的 IOPS 和低延遲，并且通常具有大約 500 MBps 的讀/寫速度和 60K+ 范圍內(nèi)的 IOPS。

基礎(chǔ)設(shè)施

用于嵌入式工業(yè)系統(tǒng)的SSD主要部署在支持基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)備中。基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用包括網(wǎng)絡(luò)/通信路由器、交換機(jī)和基站;企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全和監(jiān)控設(shè)備;醫(yī)療和游戲設(shè)備;工廠自動(dòng)化系統(tǒng)和數(shù)字標(biāo)牌。

與眾所周知的客戶端和企業(yè) SSD 使用模型不同，基礎(chǔ)架構(gòu) SSD 應(yīng)用程序高度分散，因此很難將它們劃分為特定的應(yīng)用程序類。這是因?yàn)榛A(chǔ)架構(gòu) SSD 需要支持各種混合功能工作負(fù)載。兩個(gè)相反的例子：賭場游戲SSD可能被寫入一次，然后寫保護(hù)，但隨著游戲的播放而被讀取多次，而基站SSD是連續(xù)寫入手機(jī)流量日志信息。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模式的范圍從 99% 的讀取/1% 寫入到相反的讀取，并且可以涵蓋介于兩者之間的每個(gè)方案。

基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用程序通常是關(guān)鍵任務(wù)，專為24/7全天候運(yùn)行而設(shè)計(jì);多次在 -40 °C 至 85 °C 或更高的惡劣、擴(kuò)展溫度環(huán)境中使用。基于基礎(chǔ)設(shè)施的固態(tài)硬盤具有更小、更低功耗、更低功耗、更低功耗的外形尺寸，如超薄 SATA、mSATA、緊湊型閃存或 10 針 eUSB。它們支持需要低于 100 GB 容量的應(yīng)用程序。例如，基于 Linux 和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)需要小于 4 GB。

一個(gè)普遍的觀點(diǎn)是，基礎(chǔ)設(shè)施固態(tài)硬盤需要基于SLC NAND，這使得它們比客戶端固態(tài)硬盤的成本要高得多。這不一定是真的。雖然SLC以每GB美元為基礎(chǔ)更昂貴，但在某些應(yīng)用程序中，成本最低的120 GB客戶端SSD仍然比優(yōu)化的8 GB SLC基礎(chǔ)設(shè)施SSD每單位成本更高。許多任務(wù)關(guān)鍵型系統(tǒng)絕對需要基于SLC的SSD，因此需要花費(fèi)額外的費(fèi)用來提高耐用性、可靠性和更長的產(chǎn)品生命周期。

另一個(gè)問題是重新認(rèn)證的高成本，因?yàn)槊總€(gè)SLC都需要對每個(gè)SLC進(jìn)行三次迭代，因此每次迭代都需要重新認(rèn)證。對于高容量應(yīng)用來說，SLC 可能成本太高，但在較低容量下，從總擁有成本 （TCO） 和性能的角度來看，SLC 非常引人注目。

基礎(chǔ)設(shè)施 SSD 沒有固定規(guī)則

考慮到應(yīng)用程序的不同集合，很明顯，SSD應(yīng)用程序類需要由使用模型及其相關(guān)的工作負(fù)載要求而不是技術(shù)來定義。雖然有幫助，但并非所有SSD供應(yīng)商都遵循這些準(zhǔn)則，并且不強(qiáng)制這樣做。目前，JEDEC JC-64.8 固態(tài)硬盤委員會(huì)僅在文檔 JESD218 中為客戶端和企業(yè)固態(tài)硬盤定義應(yīng)用程序類。JESD219 中介紹了與這些應(yīng)用程序類關(guān)聯(lián)的工作負(fù)載。

如果給定的SSD規(guī)范不基于一組通用規(guī)則，則它沒有用處或意義。因此，OEM 有責(zé)任仔細(xì)檢查數(shù)據(jù)表，以評估給定 SSD 的開發(fā)方式。

驗(yàn)證基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的 SSD 耐久性的過程是一項(xiàng)出色的練習(xí)，設(shè)計(jì)人員可以檢查要求，包括有效使用（開機(jī)）時(shí)間和溫度、保留使用（斷電）時(shí)間和溫度以及功能故障，以及不可糾正的誤碼率。困難在于，當(dāng)涉及到耐力時(shí)，下面的指標(biāo)都是相互關(guān)聯(lián)的，并且一個(gè)參數(shù)的假設(shè)變化通常會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)參數(shù)的變化。

工作負(fù)載 – 由數(shù)據(jù)類型、文件大小、數(shù)據(jù)是順序數(shù)據(jù)還是隨機(jī)數(shù)據(jù)以及應(yīng)用程序的讀取和寫入要求組成。

主動(dòng)使用 – 標(biāo)識主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)假定的機(jī)箱溫度，通常在 SSD 機(jī)箱上，SSD 在該溫度下寫入和讀取。它還定義了 SSD 的使用頻率。

保留使用 – 定義存儲(chǔ)溫度和 SSD 可以關(guān)閉電源的時(shí)間長度，同時(shí)在 SSD 達(dá)到其耐久性規(guī)范后仍保持?jǐn)?shù)據(jù)完整。

數(shù)據(jù)保留時(shí)間 - 工業(yè)SSD的一個(gè)重要指標(biāo)點(diǎn)，表明如果SSD幾乎沒有寫入，則保留時(shí)間比長時(shí)間使用的SSD長得多。

功能故障要求 – 根據(jù)特定定義的條件，概述給定樣本量的“可接受”故障數(shù)。

UBER – 根據(jù)已讀取的位數(shù)測量返回?zé)o法糾正的位錯(cuò)誤的扇區(qū)數(shù)。

此耐力練習(xí)說明了為什么了解指定 SSD 的用例的適用性和有效性至關(guān)重要。因此，如果SSD規(guī)范不提供用例數(shù)據(jù)，則它們提供的設(shè)計(jì)適用性有限，需要受到質(zhì)疑。

SSD 與嵌入式基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)

嵌入式工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的存儲(chǔ)要求各不相同且分散，導(dǎo)致 OEM 評估多個(gè)選項(xiàng)以滿足其各自的系統(tǒng)需求。為了使SSD符合嵌入式基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用程序開發(fā)人員的獨(dú)特要求，它應(yīng)該提供廣泛的集成增值功能。為了充分支持基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，優(yōu)化的 SSD 必須提供掉電保護(hù)、全天候可用性、在寬溫度范圍內(nèi)可靠運(yùn)行、低功耗/低熱量、高耐用性、長產(chǎn)品生命周期等。

當(dāng)嵌入式系統(tǒng) OEM 完全了解 SSD 應(yīng)用程序類時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)降低總擁有成本和提高存儲(chǔ)效率的重要指標(biāo)。在具有豐富經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品組合的存儲(chǔ)供應(yīng)商的幫助下，可以選擇最佳SSD以滿足特定設(shè)計(jì)的預(yù)算和應(yīng)用規(guī)格，從而在滿足各種嵌入式基礎(chǔ)設(shè)施市場的需求方面發(fā)揮更大的作用。

審核編輯：郭婷