在過去的三年中，咨詢公司以及一些業(yè)界機(jī)構(gòu)一直都對NAND閃存能否在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)處理大量寫入操作持有懷疑態(tài)度，而這也就是我們一直所說的NAND寫入的限制問題，而這些疑問最終則引起了人們對NAND閃存技術(shù)可靠性、成本和耐用性等方面的疑問，尤其是NAND閃存關(guān)乎著固態(tài)硬盤技術(shù)的發(fā)展。

但問題是，寫入問題確實(shí)是NAND閃存的在企業(yè)級應(yīng)用中的一個(gè)限制么？在作為閃存最大的市場——手機(jī)和數(shù)字音樂播放器等消費(fèi)市場方面這并不是一個(gè)主要問題，但是，隨著NAND閃存進(jìn)入企業(yè)級市場問題就不一樣了，隨著NAND閃存被越來越多應(yīng)用到企業(yè)級存儲產(chǎn)品中，這些問題的重要性就逐漸凸顯出來。

“NAND的寫入限制對于最終用戶并不是真正意義上的問題，”網(wǎng)絡(luò)存儲行業(yè)協(xié)會（SNIA）主席、同時(shí)也是EMC高管的Wayne Adams對此問題談到，“當(dāng)你買一輛車的時(shí)候，最優(yōu)化的選擇是買一輛燃油混合動(dòng)力車，但是你并不了解所有的工程設(shè)計(jì)是如何進(jìn)入汽車內(nèi)并讓汽車行駛起來的。這與NAND技術(shù)遇到的情形有些類似。工程算法被用于增強(qiáng)NAND性能，事實(shí)上，類似的技術(shù)也正在被用來優(yōu)化采用硬盤驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)解決數(shù)據(jù)遷移時(shí)的局限性，存儲介質(zhì)中，總會有某些部分介質(zhì)是無效的，我們的工程師正在解決這些限制?！?/p>

目前的現(xiàn)狀是，SLC NAND一般支持100000次寫入操作，而MLC NAND閃存支持的寫入操作數(shù)大概只是前者的十分之一。

通過使用各種磨損平整將損耗均勻分布在NAND設(shè)備中的損耗均衡（wear-leveling）算法，制造商在他們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案中采用NAND來解決寫入低效率的問題，將NAND使用期限延長到和硬盤驅(qū)動(dòng)器一樣的三至五年，IT決策者們之所以會選擇它是因?yàn)槠淠軌驖M足他們?nèi)廖迥甑馁Y產(chǎn)折舊周期。

這種延長NAND閃存生命的做法因廠商和應(yīng)用的不同而不同，但是損耗均衡的總原則就是在以損耗最小的前提下，直接均衡的寫入NAND塊中來確保NAND設(shè)備的均衡應(yīng)用。

前不久美光公司展示了一個(gè)NAND設(shè)備樣本，這個(gè)樣本總計(jì)有4064個(gè)塊，允許塊的損壞率在2.5%，每隔10分鐘就對三個(gè)占用50個(gè)塊的文件進(jìn)行更新，同時(shí)NAND主機(jī)采用相同的200個(gè)物理塊進(jìn)行更新。

如果沒有損耗均衡，那么10000個(gè)周期×200個(gè)更新塊/每個(gè)文件50個(gè)塊×每個(gè)小時(shí)6個(gè)文件×24個(gè)小時(shí)大約等于278天，或者不到一年的NAND設(shè)備使用期限。

而應(yīng)用了損耗均衡之后，10000個(gè)周期×4096個(gè)平均使用的塊/每個(gè)文件50個(gè)塊×每個(gè)小時(shí)6個(gè)文件×24個(gè)小時(shí)大約等于5689天，或者超過10年的NAND設(shè)備使用期限。

“這確實(shí)是NAND閃存技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)，我們需要損耗控制以提供最佳性能并延長壽命，”SNIA委員會主席、同時(shí)也是IBM高管的Phil Mills表示，“損耗均衡算法是針對NAND閃存的寫入/擦除周期問題所設(shè)計(jì)的，目的是讓NAND閃存能夠在長壽方面等同于硬盤驅(qū)動(dòng)器。”

Mills認(rèn)為，NAND閃存技術(shù)在寫入特性方面碰到的局限性問題與其他技術(shù)相比并不是固有的，“如果你需要硬盤的預(yù)期壽命的3~5年的話，那么驅(qū)動(dòng)器機(jī)械故障，通常是導(dǎo)致磁盤磁頭損壞的根源，因?yàn)橥蓬^會因與介質(zhì)挨得太近而接觸到介質(zhì)并損壞數(shù)據(jù)?！彼硎?，“這種類型的故障的發(fā)生往往難以預(yù)測，而NAND閃存，則是完全的電子器件和半導(dǎo)體產(chǎn)品。兩者的故障機(jī)制是不同類型的，你寫入越來越多的數(shù)據(jù)，進(jìn)行寫入操作之后，NAND閃存的故障率就會增加，寫入操作出現(xiàn)故障，這讓你必須在徹底失敗前必須采取行動(dòng)?！?/p>

NAND閃存研究最活躍的領(lǐng)域是在應(yīng)用于企業(yè)級計(jì)算的MLC NAND，其提供了更大的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過SLC NAND，雖然MLC NAND今天正在被用于企業(yè)計(jì)算，但是其較低的寫入能力是阻礙其應(yīng)用的原因之一?！皬谋举|(zhì)上說，SLC NAND是NAND閃存技術(shù)的第一代產(chǎn)品，每個(gè)單元中只有一個(gè)位。隨著技術(shù)的發(fā)展和閃存的解放運(yùn)動(dòng)，那么MLC的一個(gè)單元中有2個(gè)、3個(gè)甚至更多個(gè)位?？煽啃苑矫娴膯栴}是，一旦密度提高，每個(gè)位的寫入次數(shù)就會縮減。因此，現(xiàn)在我們要做的就是，找出一種利用MLC獲得企業(yè)級可靠性、同時(shí)還要有降低成本的方法。”

更高的性能和更低的配置成本（如大量的傳統(tǒng)磁盤可以用少量的固態(tài)硬盤來代替）是推動(dòng)NAND閃存和固態(tài)硬盤發(fā)展的兩大優(yōu)勢，NAND閃存的制造商們的近期目標(biāo)就是讓他們的固態(tài)硬盤或是NAND閃存在壽命方面等同于傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動(dòng)器，這時(shí)就是用了損耗均衡算法，這些算法讓NAND閃存和SSD的使用期限延長到3～5年，使上面所說的寫入局限性不再是一個(gè)難題，但可惜的是對解決MLC寫入限制的探索仍在繼續(xù)。

“隨著這些技術(shù)的在市場上被應(yīng)用，他們每一個(gè)都會找到屬于自己的性價(jià)比的關(guān)鍵點(diǎn)以及在市場競爭中所扮演的角色。我們可能我們可能會看到這些技術(shù)被集成到企業(yè)級生命周期管理系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)由那些性能與SSD和硬盤接近的分層存儲構(gòu)成?！?/p>

許多大型科技廠商正在投入大量資源來開發(fā)更好和更便宜的NAND閃存技術(shù)，他們預(yù)計(jì)市場將持續(xù)增長。主要參與者包括美光、英特爾、三星、意法半導(dǎo)體、SanDisk以及東芝等廠商。市場調(diào)研公司Gartner最初預(yù)計(jì)今年整個(gè)NAND市場將增長30%，但是由于市場疲軟和供過于求等原因，Gartner已經(jīng)宣布把這個(gè)預(yù)期降低至原來的一半。另據(jù)分析師預(yù)計(jì)，整個(gè)NAND消費(fèi)市場和企業(yè)級市場的總收入在500~600億美元之間，而且因?yàn)槌掷m(xù)下滑的消費(fèi)水平和需求，這一水平將會持續(xù)保留到2012年。

技術(shù)供應(yīng)商們也在研究一些其他的技術(shù)，以延長其產(chǎn)品的使用參數(shù)，美光科技本周披露，其與Sun微系統(tǒng)公司合作開發(fā)基于SLC的企業(yè)級NAND技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了100萬個(gè)寫入周期，其寫入/擦除周期高于目前市場中任何一種NAND技術(shù)，不過目前兩家廠商還沒有公布這些技術(shù)的細(xì)節(jié)。

編輯：jq