【IT168 专稿】尽管固态硬盘还面临着价格高昂和容量有限的尴尬，但其更高性能、更低功耗等优点让服务器厂商青睐有加。2008年，这一趋势更加明显。
SSD（Solid State Disk）固态硬盘一般指使用NAND闪存组成的通用存储系统，由控制单元和存储单元(FLASH芯片)两部分组成，存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。与传统硬盘最大区别在于它没有机械结构，具有功耗低、噪音低、防震动、稳定性高、可低温运作等优势。
其实，SSD固态硬盘已经有20多年的历史了，全球首款固态硬盘诞生于1989年，不过由于价格因素，早期固态硬盘仅仅应用于特殊行业，诸如医疗以及军工等领域。近年来，固态硬盘取得了飞速发展，随着生产成本的降低，在日常消费领域已经呈现出开始普及的态势，许多厂商最新推出的笔记本电脑中已开始配备固态硬盘。
并且，固态硬盘也开始向网络存储和企业级服务器领域渗透。不仅仅有STEC、Sandisc、美光、希捷等磁盘厂商已经或即将推出针对企业级市场的固态磁盘产品，而且包括英特尔、IBM、HP、SUN、EMC等在内的系统厂商也开始将固态硬盘引入各自的服务器或存储产品线中。根据IDC的预测，SSD市场规模将从2006年的3.73亿美元成长到2011年的54亿美元，而全球已经约有40家制造商正争夺这一市场。
固态硬盘技术的优劣势分析
固态存储技术一般可以分为二种，一种是基于闪存的SSD：以NAND FLASH作为存储介质，可以应用在计算机、移动设备、游戏机等硬件上，加速启动、性能，同时降低功耗。可采用SATA、SCSI、FC接口，常见的产品通常采用SATA接口较多。在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5", 2.5", 1.8"多种类型。它能广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域，是目前最为主流的固态硬盘。
另外一种是基于DDRRAM的SSD，采用DDRRAM作为存储介质、仿效传统磁盘驱动器的设计、可被各种操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机/服务器或存储网络的存储设备，目前应用范围较窄。
尽管固态硬盘还面临着价格高昂和容量有限的尴尬，但其更高性能、更低功耗等优点让部分服务器存储厂商青睐有加。我们知道，随着处理器和内存性能的大幅提高，传统存储I/O的瓶颈问题也越来越突出。尽管硬盘在接口方面将PATA变成了SATA，将SCSI变成了SAS，在容量上也有很大突破，但仍未能改变硬盘采用磁记录的方式，存储系统的瓶颈越来越明显。另外，在能源吃紧、电耗成本日益攀升的今天，低功耗特性也为固态硬盘在服务器领域提供了很好的用武之地。
同样，在构建存储系统时，客户面临日益突出的关键问题之一也是存储与主机之间和存储系统内部的I/O瓶颈问题。其产生原因就在于：传统的基于磁介质硬盘的存储设备性能的改善远逊于主机/服务器性能的提升。由于传统磁介质磁盘受限于磁盘转速，因此I/O吞吐能力瓶颈不可能有根本性的改观。
固态磁盘技术为服务器和存储提供了一个看起来很不错的解决方案。下表列出了固态磁盘技术的优劣势特性：
下面我们再来看看，服务器领域各厂商在采用固态磁盘方面的策略和举措。
英特尔：SSD可大幅提升磁盘性能 跟上摩尔定律
正如前文所言，随着CPU多核技术和虚拟化应用的快速发展，磁盘I/O子系统的瓶颈也越来越明显。作为平台厂商，英特尔关注的显然不只是处理器的计算能力，也关注内存、网络和磁盘等I/O性能。
“原来的硬盘性能升级速度太慢，无法跟上随摩尔定律进化的微处理器。比如，1996年以后大约十年内微处理器的性能提高到了原来的约30倍，而硬盘的性能只提高了1.3倍。而使用NAND闪存的SSD与硬盘相比，10年内性能可以提高50倍。”英特尔副总裁兼NAND产品业务部总经理RandyL.Wilhelm在2008年2月29日于大阪举行的会议上作上述发言。
英特尔表示，将从2008年开始制造采用SSD固态硬盘的服务器产品，这些服务器最初将使用32GB的小容量SSD，以后将会逐步实现更大的容量如64GB、128GB，甚至将在大型的服务器上应用1TB的SSD固态硬盘系统。在4月份进行的春季IDF上，英特尔也表示将大力推进SSD的发展。
据称，英特尔将SSD视为服务器市场的“性能加速器”。为此，英特尔最近做了一次演示，同时进行4千个视频的流媒体处理，在未保存这些视频数据的情况下，英特尔使用了62块1.5万转的硬盘，英特尔称能够用10块SSD来替换这62块硬盘。英特尔公司数字解决方案部总裁Pat Gelsinger认为，使用SSD固态硬盘能够在传输性能上大幅度的提高10倍到50倍，而在数据的读写上SSD固态硬盘也将有2倍左右的性能提升。
另外，对英特尔来说，SSD也是其拓展和改善闪存业务的新路子。据统计，闪存业务2007年给英特尔带来了不足10%的销售收入，闪存和其他相关业务的销售收入为33亿美元，亏损了25亿美元，而2006年的亏损为24亿美元。
IBM：刀片服务器中全面引入固态硬盘
IBM是第一个把企业级固态硬盘引入到刀片服务器系统中的厂商。在去年9月，IBM推出了第一款对中小企业或大企业分支机构的BladeCenter刀片服务器系统BladeCenter S，其中存储模块的灵活性和创新性设计就是最闪亮的特色之一。一方面，支持12块3.5英寸的SAS或SATA硬盘，最大存储容量分别达到3.6TB和9TB，用户可以根据自己的应用不同进行灵活分配和扩展，采用任意的混插组合方式，如对于数据库访问，可以选用高性能和高可靠的SAS存储，对于拷贝备份和流媒体等应用，可以选用高性价比、更高容量的SATA硬盘；另一方面，BladeCenter S支持创新的固态存储磁盘，IBM声称，其可靠性是普通硬盘在RAID 1状态下的4倍，功耗却只有4瓦，而普通硬盘的功耗是10瓦。不足之处是，当前容量有所限制，这也使得这种存储目前仅适用于LINUX嵌入式系统。
同年9月，IBM发布了支持16GB及32GB固态硬盘的BladeCenter HS 21 XM，用来加快存取速度，锁定注重网络运算的企业。IBM全球模块与刀片系统研发副总裁Douglas Balog表示，2008年IBM推出的每一款刀片服务器，都将支持固态硬盘，容量可望从32GB提升至64GB以上。根据IBM的说法，使用来自SanDisk的SATA 5000 2.5寸固态硬盘将能够降低BladeCenter HS21 XM的电源消耗，每个刀片服务器最高可以降低18瓦的电源消耗，等于每个刀片机箱252瓦，或者是每机架1512瓦。刀片服务器上的固态硬盘可以运行操作系统以及其他应用，通过连接到SAN或者SAS交换机来提供必要的大容量数据存储和备份。
IBM公司BladeCenter全球市场经理Scott Tease说，“IBM是第一个在其刀片服务器当中使用企业级固态硬盘的主要刀片服务器供应商。由于消除了旋转部件，与传统的、采用机械式部件的硬盘相比，SanDisk公司的固态硬盘的功耗降低了87％。同时，固态硬盘也消除了常见的硬盘故障，使HS21 XM刀片服务器变得更可靠。”
在08年5月，IBM推出了单处理器的刀片服务器BladeCenter HS12，同样提供两种规格的存储方案：M8014可搭载SATA硬盘或者固态硬盘；MT8028/1916支持热插拔SAS硬盘或固态硬盘。这是继高效能运算刀片服务器BladeCenter HS 21 XM之后，IBM推出的第二款支持固态硬盘的刀片服务器。
不过，IBM也认为，目前固态硬盘的应用范围还是有限，一般来说，固态硬盘特别适用于网络服务、需要快速启动操作系统的应用，而其它如文件管理、虚拟化应用，则比较适合SAS硬盘。
HP：谨慎对待刀片中的固态存储
和IBM的积极态度相比，惠普挺进固态硬盘的动作相对保守许多。据悉，HP近期将发布首款具有固态硬盘选项的刀片服务器BladeSystem 260。HP认为，由于对于大部分用户来说，服务器内部存储看重的主要是热插拔和大容量，而固态硬盘在这方面没有优势可言。HP目前的规划仍是将其限制在刀片服务器产品线中，这是因为刀片系统需要更小的体积和空间，而这正是固态硬盘的用武之地。
和IBM、HP在刀片服务器中引入固态硬盘的做法不同，SUN则把固态磁盘当作存储服务器中的第三级或第四级缓存来使用，以此来提升系统的I/O性能。6月3日，Sun公司系统事业部执行副总裁John Fowler表示，Sun正在与第三方制造商合作以保证2.5寸和3.5寸固态硬盘产品能够支持其旗下所有的软件、服务器和存储产品。预计到2009年中期，Sun将在更多服务器中提供固态磁盘，该举措将进一步提高服务器的整体性能，“通过固态硬盘，你可以将性能提高几个数量级，一个固态硬盘的每秒输入输出(IOPs)可以达到8000次写入，而传统磁盘驱动器的IOPs只能有180次写入。”
Sun还在努力确保固态硬盘能够为开源的Solaris ZFS文件系统软件和MySQL数据库技术提供非常好的的优化方案。其新的固态磁盘驱动程序将与Sun的ZFS文件系统兼容，“可以用来管理包含固态硬盘和传统磁盘的混合架构。”
据了解，SUN把闪存当作磁盘存储和服务器主内存之间的一种缓存来看待，从而加速服务器中的I/O子系统。SUN在描述存储层次架构是从处理器内核中的寄存器和L1缓存开始，然后是处理器内核之间的L2缓存、主内存（DRAM）和从现在开始应该被称作L3或L4缓存的闪存SSD——介于内存和硬盘之间。该公司认为闪存同时支持读I/O密集型和写I/O密集型的应用，可加速服务器软件应用效勇。
SUN的执行副总裁John Fowler 和SSD技术的负责人Michael Cornwell认为，“引入闪存技术，将会对服务器和数据中心基础架构产生广泛的影响，预计固态磁盘会比虚拟化对服务器和数据中心效率的影响更大、更快，从而在未来十年里对存储的性价比产生重大的变化。”
Sun 表示，其固态磁盘服务器将在今年下半年开始发货，但相关价格和储存容量的信息目前没有确定，用户在放弃传统硬盘前60天可以对固态磁盘进行测试。有分析称，Sun所采用的固态硬盘有可能来自STEC、三星、希捷或英特尔。联想与浪潮：固态磁盘相关产品仍在研发中
对国内服务器厂商来说，固态磁盘相关产品还处在研发阶段，目前还没有看到相应的产品出现在市场上。“低功耗是联想未来一段时间研发的重点。电路系统、软件和电源是联想低功耗之路的三大方向。” 联想集团服务器业务副总经理李志杰告诉记者。此外，联想也在关注硬盘对能源的消耗。李志杰透露，联想的X300笔记本已经成功应用了固态硬盘，下一步，联想有计划将SSD技术转移到服务器上，从而可将硬盘耗电从12瓦降低到2瓦。
浪潮也在进行基于SSD技术的高效能服务器的创新与开发。浪潮服务器产品部总经理王虹莉表示，SSD是Intel开发的最新存储技术，浪潮正在和Intel紧密合作，双方会成立一个联合实验室。据了解，浪潮计划在2008年第四季度推出SSD服务器，主要是针对互联网用户的需求，比如在网络视频应用中，缓存服务器对服务器数据的读取速度要求就很快。
Google：大量服务器将采用英特尔固态硬盘
为了降低能量消耗，长期饱受电费调涨之苦的谷歌计划将其部分服务器上的存储系统更换为能耗更低的固态磁盘（SSD），以达到减少电费开支的目的。英特尔公司将为其提供闪存芯片，而Marvell提供控制芯片。预计英特尔公司将在第二季度晚期开始向谷歌供货。不过，双方没有透露具体的存储容量。Google的一名发言人在一份电子邮件声明中说，“我们不会披露有关基础架构或硬件规格的信息。”
由于各有优势，传统硬盘和固态硬盘将在相当长的一段时间内在数据中心内“和平共处”。传统硬盘在执行顺序读写任务（例如存储大型数据库）时的性能更高，固态硬盘的优势则是执行随机读写任务（例如在索引中查找相关信息）。这可能是Google对固态硬盘感兴趣的另一个原因。
希捷：2009年推首款服务器用固态硬盘
目前，三星、日立、东芝、富士通等硬盘制造商都已经相继推出了各种容量的固态硬盘，但全球最大的传统HDD硬盘制造商之一希捷却迟迟没有涉足固态硬盘市场。不过，5月31日希捷首席执行官Bill Watkins表示，希捷将会在2009年推出首款固态硬盘，主要针对需要高速存储、并且愿意为此支付高昂成本的企业用户；同时把传统HDD硬盘的容量提升到2TB，该公司在2007年中推出了1TB硬盘Barracuda 7200.11和Barracuda ES.2。
尽管如此，Bill Watkins仍然认为“固态硬盘的价格没有竞争力”，并称固态硬盘每GB的价格不会在近几年内下降。他指出，只有在每GB的价格下滑到0.10美元时，固态硬盘才会成为市场主流。而现在固态硬盘每GB的平均价格大约是3.58美元，并且一般固态硬盘的容量仍显不足，不能提供用户存储以TB计的数据容量，还存在写入的问题，固态硬盘中的存储块会随写入迅速老化，容量会因此下降，其使用寿命也比不上传统HDD硬盘。业内人士指出，针对SSD耐用性不及HDD的特点，目前的解决办法是，在读取和访问常用文件时使用SSD硬盘，而将一些不常用的文件保留在HDD作永久保存。
据了解，希捷的固态硬盘将主要用于需要快速处理数据的数据中心，如索引服务器或者搜索服务器，固态硬盘在这种情况下能以比普通硬盘快10倍以上的速度传送数据。根据希捷的调查显示，预计到2012年，SSD将占整体硬盘市场规模的12％，企业与消费应用分别为7％、5％。
另外值得一提是，虽然希捷本身还未推出固态硬盘，但希捷其实已经拥有几项固态硬盘方面的专利技术，市售的很多固态硬盘实际已经采用了希捷的专利技术。今年4月份，希捷曾发表声明称，将对使用其专利技术的部分SSD厂商提起专利侵权诉讼，第一个成为被告的是STEC。
SanDisk、MTRON和STEC：拓展企业级固态硬盘市场
在企业级固态硬盘市场，SanDisk、MTRON和STEC受到了人们的关注。目前MTRON将SSD产品线区分为三大区块，分别为个人计算机用、企业用与军事与特殊环境用三项类别，针对不同的应用环境与需求开发出不同的SSD规格。针对企业市场，MTRON推出了Mtron SSD PRO系列，主要应用于流媒体服务器、WEB服务器、流计算服务器等，搭配SATA 1.0接口，最高容量为64GB。
Mtron最近将推出一款pro 7500系列超高写入速率固态硬盘产品，采用SATA II接口标准，最大读取速度130MB/s，最大写入速度120MB/s，同时随机读取IOPS速率19000，是SATA机械硬盘的65倍，是目前市场同类产品中写入速度最快的固态硬盘产品。PRO 7500系列有2.5寸和3.5寸两种规格，容量最小32GB、最大128GB。该系列产品主要面向企业级用户，用于专业服务器和存储，相比之前的SATA I接口型号性能可提升10-20％，电力消耗可比传统硬盘减少60％。
SanDisk当前提供容量为4GB、8GB、16GB、32GB以及64GB的固态硬盘，并且计划在2008年提供容量为128GB的固态硬盘，2010年固态硬盘的容量将达到256GB。
STEC 推出了ZEUS与MACH系列SSD，分别采用ATA、SATA 1.0a与SATA II等接口，最高容量可达到256GB。
EMC：用闪存来加速存储阵列的I/O
SUN把闪存用来加速服务器中的I/O子系统，而EMC则用闪存来加速存储阵列的I/O。EMC在今年1月份宣布在其Symmetrix DMX-4阵列中引入企业级固态硬盘技术，这样可以把最经常访问的数据存放在SSD存储介质中，而把不常访问的数据存放在FC硬盘（Fibre Channel HDD）中。
Symmetrix DMX-4采用单层单元（SLC）闪存技术，结合了复杂的控制器以达到超快的读写性能、高可靠性和数据完整性，以利用闪存存储技术的全部能力和价值，带来高性能的存储环境，能够方便调配资源，易于在同一阵列内的闪存磁盘、传统光纤通道和SATA磁盘之间管理、复制和迁移数据。由于在闪存驱动器中没有机械部件，它的能耗很低。在一个存储阵列中，闪存磁盘存储1TB数据比传统机械磁盘少用38%的能量。30个15000RPM的光纤通道磁盘才能达到单一闪存磁盘同样的性能，以每秒交易为单位进行比较，能耗可降低98%。
小结：固态硬盘的明天
尽管固态硬盘的价格还高得惊人，短期内无法与传统硬盘相抗衡，尽管其容量还很有限，最大也不过256GB，离企业级存储动辄TB的海量存储相去甚远，尽管已经存在了20年之久的固态硬盘在向企业市场拓展时还碰到诸如安全性、使用寿命等方面的质疑，尽管应用领域还很有限，但不可否认的是，固态存储技术正在向服务器、存储领域拓展，尤其是进入2008年以来。
我们看到，固态磁盘先天性技术基础所带来的高性能、低功耗等优势，与服务器存储领域系统发展不平衡、能耗不断攀升的现实状况相吻合。因此，我们看到，固态硬盘在刀片服务器系统中找到了用武之地，在解决“CPU和磁盘I/O系统矛盾、服务器主机和外部存储I/O矛盾”中被当成了救心丸，在解决大规模服务器能耗难题上被Google当成了一剂良方……我相信，随着时间的推移，随着众多厂商和用户的加入，固态硬盘的价格问题、容量问题和技术成熟度问题都将迎刃而解。
