了解SSD应用程序类别可简化选择正确的存储解决方案

选择正确的嵌入式存储变得更加复杂。在评估存储解决方案时，简单地使用每 GB 美元指标的日子已经一去不复返了。为了找到最有效的存储，开发人员已经开始意识到他们必须查看与其数据类型使用模型相关的给定应用程序。更复杂的是，SSD 制造商继续寻求通过技术差异化和特定应用品牌推广来竞争定位其产品的方法。这导致创建了多个应用程序类别，称为客户端、企业、数据中心和嵌入式工业“基础设施”SSD。

SSD 本质上是用相同的组件构建的：ASIC 或 FPGA 控制器、NAND 闪存和可能的 DRAM。制造商将这些组件集成到焊接多芯片封装中，或者将它们与其他无源器件结合起来，并将它们安装到某种类型的印刷电路板上。如果 SSD 基本上由相同的组件组成，那么为特定应用程序类构建的组件有何不同？

SSD 公司最常见的回答是解释产品是如何构建的，而不是告诉设计师产品的功能。解释通常涉及 MLC 与 SLC 与 TLC（现在与 3D）、写入放大优化、读取干扰缓解、电压阈值偏移和无数其他专有技术。坦率地说，这些参数对嵌入式系统开发人员来说很少重要。他们真正需要的是满足其应用程序使用模型目标（包括系统规格和预算）的正确存储解决方案。因此，更好地利用设计人员的宝贵时间是了解客户端、企业、数据中心和嵌入式工业 SSD 的关键外部指标，而不是过度关注底层技术以及这些指标是如何实现的。

SSD应用类

对不同 SSD 应用程序类别的概述有助于充分了解每个应用程序类别的开发原因。

客户

有许多众所周知的用例和指标与客户端桌面、笔记本/超极本、平板电脑和智能手机应用程序相关联。SSD 用于存储操作系统和用户数据，性能根据个人需求而定。最需要的功能是即时启动和应用程序响应时间，因此 SSD 针对读取速度进行了优化。与客户端应用程序相关的停机时间相当长，足以使 SSD 可以处理任何闪存管理任务，以帮助其实现更高的性能、更高的可靠性或更长的耐用性。

企业

企业级 SSD 最初是为了取代短行程企业级硬盘驱动器的机架而开发的。最近，SAS 已成为存储任务关键型企业数据的首选接口，这要求企业级 SSD 使用相同的接口。SAS 提供比 SATA 更​​高的可靠性，但 SSD 的性能能力显示出传统硬盘驱动器接口的瓶颈，导致更高的企业性能需求。PCIe 满足了这一需求。作为参考，企业级 SSD 通常分为以下三类：SAS、PCIe 和闪存存储阵列。

数据中心

数据中心 SSD 是通常支持 Internet 搜索和社交媒体网站的特定应用服务器和设备的主要存储构建块。数据中心的 SSD 通常是 6 Gbps SATA SSD，容量为 120 GB 或更高。通常选择 SATA 是因为它众所周知并且与 SAS 和 PCIe 相比具有高度的兼容性和成本效益。在此分析中，数据中心 SSD 的定位是每 GB 成本更低，同时保持足够的 IOPS 和低延迟，并且通常具有大约 500 MBps 的读/写速度和 60K+ 范围内的 IOPS。

基础设施

用于嵌入式工业系统的 SSD 主要部署在支持基础设施的设备中。基础设施应用包括网络/通信路由器、交换机和基站；企业网络安全和监控设备；医疗和游戏设备；工厂自动化系统和数字标牌。

与众所周知的客户端和企业 SSD 使用模型不同，基础设施 SSD 应用程序高度分散，因此很难将它们划分为特定的应用程序类别。这是因为基础架构 SSD 需要支持广泛的混合功能工作负载。两个相反的例子：赌场游戏 SSD 可能会被写入一次然后写保护，但在玩游戏时会被多次读取，而基站 SSD 会持续写入手机流量日志信息。基础设施数据模式的范围从 99% 的读取/1% 的写入到正好相反，并且可以涵盖介于两者之间的所有场景。

基础设施应用程序通常是关键任务，并且专为 24/7 运行而设计；在 -40 °C 至 85 °C 或更高的恶劣、扩展温度环境中多次使用。基于基础设施的 SSD 的特点是体积更小、功耗更低、容量更低，例如 Slim SATA、mSATA、CompactFlash 或 10 针 eUSB。它们支持需要低于 100 GB 容量的应用程序。例如，基于 Linux 和 RTOS 的系统需要不到 4 GB。

一个普遍的观点是，基础设施 SSD 需要基于 SLC NAND，这使得它们比客户端 SSD 成本高得多。这不一定是真的。虽然 SLC 按每 GB 美元计算更贵，但在某些应用中，最低成本的 120 GB 客户端 SSD 仍然比优化的 8 GB SLC 基础设施 SSD 更贵（按每单位美元计算）。许多任务关键型系统绝对需要基于 SLC 的 SSD，从而提高耐用性、可靠性和更长的产品生命周期所需的费用。

另一个令人担忧的问题是重新认证的高成本，因为每个 SLC 都需要进行多达 3 次 MLC 迭代，因此每次迭代都需要重新验证。对于高容量应用来说，SLC 可能成本太高，但在容量较低的情况下，从总拥有成本 （TCO） 和性能角度来看，SLC 非常引人注目。

基础设施 SSD 没有固定规则

考虑到应用程序的多样性，很明显，SSD 应用程序类别需要根据使用模型及其相关的工作负载需求而不是技术来定义。虽然有帮助，但并非所有 SSD 供应商都遵循这些准则，也不是必须这样做。目前，JEDEC JC-64.8 SSD 委员会在文档 JESD218 中仅为客户端和企业 SSD 定义了应用类别。JESD219 中解释了与这些应用程序类相关的工作负载。

如果一个给定的 SSD 规范不是基于一组通用规则，那么它就没有用或没有意义。因此，OEM 有责任仔细查看数据表以评估给定 SSD 的开发方式。

为基础设施应用验证 SSD 耐用性的过程是一项出色的练习，设计人员可以在其中检查要求，包括有效使用（开机）时间和温度、保留使用（关机）时间和温度以及功能故障，以及不可纠正的误码率。困难在于，当涉及到耐力时，以下指标都是相互关联的，一个参数假设的变化通常会导致另一个参数的变化。

工作负载——包括数据类型、文件大小、数据是顺序的还是随机的，以及应用程序的读写要求。

主动使用 -识别主机系统内部假设的外壳温度，通常在 SSD 外壳上，SSD 被写入和读取。它还定义了 SSD 的使用频率。

保留使用——定义存储温度和 SSD 可以关闭电源的时间长度，同时在 SSD 达到其耐用规范后仍保持数据完整。

数据保留时间——工业 SSD 的一个重要指标点，表明如果 SSD 几乎没有被写入，保留时间明显长于长期使用的 SSD。

功能故障要求——概述了在特定条件下给定样本量的“可接受”故障的数量。

UBER –根据已读取的位数测量返回不可纠正位错误的扇区数。

此耐力练习说明了为什么了解指定 SSD 的用例的适用性和有效性至关重要。因此，如果 SSD 规范不提供用例数据，则它们提供的设计适用性有限，需要受到质疑。

SSD 与嵌入式基础架构保持一致

嵌入式工业基础设施应用存储需求的多样化和分散性促使 OEM 评估多种选项以匹配其各自的系统需求。为使 SSD 符合嵌入式基础设施应用程序开发人员的独特要求，它应该提供广泛的集成增值功能。为了充分支持基础设施设备，优化的 SSD 必须提供断电保护、24/7 可用性、在宽温度范围内可靠运行、低功耗/低热量、高耐用性、长产品生命周期等。

当嵌入式系统 OEM 完全了解 SSD 应用类别时，可以实现降低总拥有成本和提高存储效率的重要指标。在具有丰富经验和产品组合的存储供应商的帮助下，可以为特定设计选择最佳 SSD 以满足预算和应用规范，从而在满足多样化嵌入式基础设施市场的需求方面发挥更大作用。

审核编辑：郭婷