未來的存儲技術(shù)會是什么樣子呢？對于基于NVMe的傳統(tǒng)Flash技術(shù)，我們應(yīng)該繼續(xù)期望更高的容量。例如，在QLC NAND技術(shù)之后會出現(xiàn)什么？只有時間才能告訴我們答案。下一代NVMe規(guī)范將引入跨更多PCI Express通道和更高帶寬的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。隨著存儲技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，插入計算機的存儲技術(shù)也將隨之發(fā)展。

請牢記一點：最終目標(biāo)是更接近CPU并減少訪問時間(即延遲)。

內(nèi)存存儲類

多年來，供應(yīng)商一直在開發(fā)一種可以將非易失性內(nèi)存插入傳統(tǒng)DIMM插槽（易失性DRAM使用的插槽）的技術(shù)。存儲類內(nèi)存(Storage Class Memory，簡稱SCM)是一種較新的混合存儲層，它不是確切的內(nèi)存，也不是確切的存儲。它離CPU更近，有兩種形式：

1)由大電容支持的傳統(tǒng)DRAM存儲數(shù)據(jù)到本地NAND芯片(例如，NVDIMM-N)

2)一個完整的NAND模塊(NVDIMM-F)。

第一種情況下保留了DRAM的速度，但沒有足夠的容量。通常，基于DRAM的NVDIMM容量小于最新的傳統(tǒng)DRAM。供應(yīng)商如Viking Technology和Netlist是基于DRAM的NVDIMM產(chǎn)品的主要生產(chǎn)商。

而第二種將為您提供更大的容量，但它沒有DRAM速度快。在這里，您將發(fā)現(xiàn)固定在傳統(tǒng)DIMM模塊上的標(biāo)準(zhǔn)NAND與現(xiàn)代SSD中的NAND完全相同。

這種類型的內(nèi)存不作為傳統(tǒng)內(nèi)存注冊到CPU，根據(jù)DDR4標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)代主板和處理器不需要任何特殊固件就能夠使用這種技術(shù)。當(dāng)操作系統(tǒng)加載到包含此類內(nèi)存的系統(tǒng)上時，它將其隔離為“protected”模式類別(例如0xe820)，并且不會像標(biāo)準(zhǔn)的易失性DRAM那樣使用它。相反，它將只通過驅(qū)動接口訪問內(nèi)存（非易失性內(nèi)存就是這個接口）。使用這個模塊，您可以將這些SCM設(shè)備的內(nèi)存區(qū)域映射到用戶空間可訪問的塊設(shè)備中。

當(dāng)前的應(yīng)用程序?qū)CM用于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、高性能計算(HPC)和人工智能(AI)工作負(fù)載，也將其用作持久緩存。隨著NVMeoF的不斷成熟，它將允許跨存儲網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)出SCM設(shè)備。

英特爾的Optane，三星的Z-SSD等

介于DRAM和傳統(tǒng)SSD之間的是一些新興技術(shù)，如英特爾的Optane(最初是與美光合作開發(fā)的，被命名為3D-XPoint)和三星的Z-SSD。這些技術(shù)非常新，除了它們既不是DRAM也不是NAND之外，人們對它們知之甚少。就英特爾的Optane來說，它是一種新的非易失性存儲技術(shù)，基于相變存儲器(PCM)。Optane的性能比NAND更好，但比不上DRAM。另一個優(yōu)點是它比NAND SSD具有更好的電池壽命——也就是說，與標(biāo)準(zhǔn)的NAND SSD相比，它每天能夠執(zhí)行更多的驅(qū)動器寫入操作(DWPD)。

計算存儲

通常，應(yīng)用程序和它需要訪問的數(shù)據(jù)之間引入的延遲太長，或者托管該應(yīng)用程序所需的CPU周期在主機上消耗了太多資源，從而給驅(qū)動器本身引入了額外的延遲。怎樣才能避免這些負(fù)面影響呢？答案之一是將應(yīng)用程序移動到物理驅(qū)動器本身。這是最近才出現(xiàn)的趨勢，被稱為計算存儲。

上述技術(shù)的前沿的是NGD系統(tǒng)，ScaleFlux，還有三星。那么，什么是計算存儲？它是如何實現(xiàn)的呢？

其思想是將數(shù)據(jù)處理定位到數(shù)據(jù)存儲層，避免將數(shù)據(jù)移動到計算機的主存儲器（最初由主機CPU處理）。在傳統(tǒng)系統(tǒng)上，需要資源將數(shù)據(jù)從存儲位置移動、處理，然后將其移回相同的存儲目標(biāo)。整個過程需要花費時間，并引入訪問延遲——如果主機系統(tǒng)正在處理其他任務(wù)，情況就更嚴(yán)重了。此外，數(shù)據(jù)集越大，移入/移出所需的時間就越多。

為了解決這個問題，一些供應(yīng)商已經(jīng)開始將嵌入式微處理器集成到他們的NVMe SSD的控制器中。處理器將運行一個標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)（如Ubuntu Linux），并允許一個軟件在SSD上本地運行，以便進行現(xiàn)場計算。

面臨的挑戰(zhàn)

在如今市場上，內(nèi)存技術(shù)面臨哪些挑戰(zhàn)，阻礙了更廣泛的應(yīng)用？第一個是每千兆字節(jié)的價格。一個HDD的價格是每GB 0.03 - 0.06美元（每TB人民幣200-400元），而基于NAND的SSD大約是每GB 0.13 - 0.15美元（最新價格每TB零售價接近人民幣600元）。從大局來看，這個差距可能不多，但在規(guī)模上它造成了世界的不同。想象一下嘗試用SSD而不是HDD填充數(shù)據(jù)中心，那還是很貴的。

HDD繼續(xù)優(yōu)于SSD技術(shù)的另一個方面是跨標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)的能力。您的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器只能容納這么多的存儲。而且，硬盤的可選擇空間要比SSD大得多。隨著內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展，這種情況在未來幾年可能會發(fā)生變化。

另一個SSD的困難之處是軟件應(yīng)用領(lǐng)域。許多軟件應(yīng)用程序不符合訪問NAND存儲器最優(yōu)的方法。這些應(yīng)用程序?qū)⒃黾域?qū)動器訪問延遲，同時減少NAND單元壽命。

總結(jié)

由于涉及到內(nèi)存技術(shù)，未來看起來很有前途，同時令人興奮。那么SSD會完全取代傳統(tǒng)的HDD嗎？我對此表示懷疑。看看磁帶技術(shù)，它仍然存在，并繼續(xù)在檔案存儲中找到自己的位置。HDD很可能會有類似的命運。盡管在那之前，HDD將繼續(xù)在價格和容量上與SSD競爭。