了解SSD应用程序类有助于选择正确的存储解决方案

选择合适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来竞争性地定位其产品的方法。这导致了几个应用程序类的创建，称为客户端，企业，数据中心和嵌入式工业“基础架构”SSD。

固态硬盘本质上是用相同的组件构建的：一个集成电路或FPGA控制器、NAND闪存和可能的DRAM。制造商将这些元件集成到焊接式多芯片封装中，或将其与其他无源器件组合在一起，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 SSD 有何不同？

SSD公司最常见的答案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并不重要。他们真正需要的是满足其应用程序的使用模型目标（包括系统的规格和预算）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，而不是过分关注底层技术以及这些指标是如何实现的。

固态硬盘应用程序类

概述不同的 SSD 应用程序类有助于充分了解开发每个应用程序类的原因。

客户

有许多众所周知的用例和指标与客户端台式机、笔记本电脑/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，性能根据个人需求是主观的。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。客户端应用程序有大量的停机时间，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，这决定了企业级 SSD 使用相同的接口。SAS提供比SATA更高的可靠性，但是，SSD的性能能力显示了传统硬盘驱动器接口的瓶颈，从而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 是特定于应用程序的服务器和设备的主要存储构建块，这些服务器和设备通常支持 Internet 搜索和社交媒体站点。数据中心的固态硬盘通常是容量为 120 GB 及以上的 6 Gbps SATA 固态硬盘。之所以选择 SATA，通常是因为它是众所周知的，并且与 SAS 和 PCIe 相比具有高度兼容性和成本效益。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，基础架构 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。这是因为基础架构 SSD 需要支持各种混合功能工作负载。两个相反的例子：赌场游戏SSD可能被写入一次，然后写保护，但随着游戏的播放而被读取多次，而基站SSD是连续写入手机流量日志信息。基础结构数据模式的范围从 99% 的读取/1% 写入到相反的读取，并且可以涵盖介于两者之间的每个方案。

基础设施应用程序通常是关键任务，专为24/7全天候运行而设计;多次在 -40 °C 至 85 °C 或更高的恶劣、扩展温度环境中使用。基于基础设施的固态硬盘具有更小、更低功耗、更低功耗、更低功耗的外形尺寸，如超薄 SATA、mSATA、紧凑型闪存或 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 和实时操作系统的系统需要小于 4 GB。

一个普遍的观点是，基础设施固态硬盘需要基于SLC NAND，这使得它们比客户端固态硬盘的成本要高得多。这不一定是真的。虽然SLC以每GB美元为基础更昂贵，但在某些应用程序中，成本最低的120 GB客户端SSD仍然比优化的8 GB SLC基础设施SSD每单位成本更高。许多任务关键型系统绝对需要基于SLC的SSD，因此需要花费额外的费用来提高耐用性、可靠性和更长的产品生命周期。

另一个问题是重新认证的高成本，因为每个SLC都需要对每个SLC进行三次迭代，因此每次迭代都需要重新认证。对于高容量应用来说，SLC 可能成本太高，但在较低容量下，从总拥有成本 （TCO） 和性能的角度来看，SLC 非常引人注目。

基础设施 SSD 没有固定规则

考虑到应用程序的不同集合，很明显，SSD应用程序类需要由使用模型及其相关的工作负载要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，并且不强制这样做。目前，JEDEC JC-64.8 固态硬盘委员会仅在文档 JESD218 中为客户端和企业固态硬盘定义应用程序类。JESD219 中介绍了与这些应用程序类关联的工作负载。

如果给定的SSD规范不基于一组通用规则，则它没有用处或意义。因此，OEM 有责任仔细检查数据表，以评估给定 SSD 的开发方式。

验证基础设施应用的 SSD 耐久性的过程是一项出色的练习，设计人员可以检查要求，包括有效使用（开机）时间和温度、保留使用（断电）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，下面的指标都是相互关联的，并且一个参数的假设变化通常会导致另一个参数的变化。

工作负载 – 由数据类型、文件大小、数据是顺序数据还是随机数据以及应用程序的读取和写入要求组成。

主动使用 – 标识主机系统内假定的机箱温度，通常在 SSD 机箱上，SSD 在该温度下写入和读取。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 达到其耐久性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几乎没有写入，则保留时间比长时间使用的SSD长得多。

功能故障要求 – 根据特定定义的条件，概述给定样本量的“可接受”故障数。

UBER – 根据已读取的位数测量返回无法纠正的位错误的扇区数。

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 与嵌入式基础设施协调

嵌入式工业基础设施应用的存储要求各不相同且分散，导致 OEM 评估多个选项以满足其各自的系统需求。为了使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 必须提供掉电保护、全天候可用性、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 应用程序类时，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，可以选择最佳SSD以满足特定设计的预算和应用规格，从而在满足各种嵌入式基础设施市场的需求方面发挥更大的作用。

审核编辑：郭婷