漫谈@@QLC其三@@:QLC NAND的@@主流应用@@

前文所述@@,老四@@QLC在@@争议中@@成长@@,已进入当打之年@@@@,凭借性能@@、寿命@@、容量和@@价格极致性价比的@@特性@@,配合主控和@@固件纠错能力和@@算法方案的@@日渐成熟@@,进入到@@消费级@@@@SSD和@@企业级@@@@SSD主战场@@,如今@@市面上有多款已量产的@@消费级@@和@@企业级@@@@@@QLC SSD,进入商用@@。

QLC NAND的@@典型参数@@

QLC NAND在@@三哥@@TLC NAND光芒映衬下@@,起初有些暗淡@@,经过闪存产业三到@@四代产品@@的@@打磨和@@提升@@,如今@@QLC NAND实际主要参数超出了用户@@的@@传统认知@@,如下表@@:

行业主流@@QLC 闪存芯片参数范围@@(源于网@@络@@整理@@)

1)NAND IO接口速度@@,和@@TLC相同@@,1.6GT/s~2.4GT/s。

2)单@@Die大小@@,QLC是@@TLC的@@2倍@@。

3)Page读@@tR时间@@,QLC是@@TLC的@@2倍@@;但在@@@@SLC模式@@下@@,QLC和@@TLC的@@tR基本相同@@@@。

4)Page写@@tP时间@@,QLC较@@TLC更慢@@,是@@其@@5倍@@时间@@@@;但在@@@@SLC模式@@下@@,QLC和@@TLC的@@tP基本相同@@@@。

5)寿命@@方面@@PE Cycle, QLC已大幅改善@@。

总结@@:相比@@较@@@@TLC,QLC NAND IO接口速度@@相同@@@@,单@@Die容量更大@@,性能上读@@写@@擦速度会慢@@,但在@@@@SSD使用模式@@上使能@@SLC block模式@@,读@@写@@速度基本相同@@@@@@,性能慢的@@缺点会被遮掩@@。

QLC在@@消费级@@@@SSD中@@的@@应用@@

消费级@@SSD按产品@@定位@@,根据性能档位分为高端和@@中@@低端产品@@@@,QLC NAND面世初期@@,由于较@@低的@@@@NAND颗粒性能@@,一般定位于中@@低端消费级@@@@SSD产品@@,产品@@定价低于@@TLC SSD,走极致性价比产品@@路线@@,获得不错销量@@。

如今@@QLC NAND颗粒在@@接口速度@@@@,SLC block模式@@下@@读@@写@@性能等参数已不输于@@TLC NAND,QLC SSD性能跑分上可以跻身高端产品@@@@,但价格低于@@TLC 20%以上@@,无论对零售@@、渠道@@SSD用户@@,还是@@@@PCOEM用户@@,大幅降低了采购@@成本@@,QLC SSD无疑是@@不错的@@选择@@。

按照消费级@@@@PCOEM SSD产品@@未来预测@@,2023年@@QLC SSD占比已大于@@15%,凭借和@@@@TLC SSD相同@@的@@性能但更低的@@价格@@,采购@@QLC SSD的@@比例将大幅增加@@。Retail SSD市场中@@@@,QLC SSD的@@极致性价比特性@@,用户@@将会采购@@更多比例的@@@@QLC SSD。

来源@@:网@@络@@

QLC在@@企业级@@@@SSD中@@的@@应用@@

目前许多数据中@@心大量部署了成本较@@低的@@机械硬盘@@@@(HDD),以满足不断增长的@@存储容量需求@@,但机械硬盘@@无法满足现代工作负载对数据更快读@@取访问速度的@@需求@@。机械硬盘@@还会占据数据中@@心的@@较@@大面积@@,因而@@会增加空间@@@@、电源@@、散热和@@替换方面的@@成本@@。

一些数据中@@心采取的@@策略是@@将较@@慢@@、较@@笨重的@@机械硬盘@@@@,更换为更快的@@企业级@@@@TLC SSD。TLC SSD适用于混合和@@写@@入繁重的@@工作负载@@,如高速读@@写@@应用@@,但采用@@TLC SSD未经过成本和@@容量优化@@,难以满足以读@@取密集型@@业务为中@@心的@@大规模数据需求@@。

1) QLC SSD vs TLC SSD:

相比@@较@@@@企业级@@@@TLC SSD,企业级@@QLC SSD性能和@@寿命@@更低@@,但其大容量和@@性价比特性让@@QLC SSD成为@@TLC SSD的@@补充@@。QLC SSD更适合读@@取密集型@@和@@部分读@@写@@混合型业务@@,例如机器学习@@ML、人工智能@@AI、内容交付网@@络@@等@@。

来源@@:网@@络@@

要确定企业级@@@@QLC SSD是@@否与您的@@工作负载匹配@@,遵照以下特征@@:

a.带宽@@:读@@取数据高速度高带宽@@@@。

b.延迟@@:低延迟@@和@@高服务质量@@,有助于数据快速返回@@。

c.业务模型@@:读@@取密集型@@(顺序或@@随机@@),大数据块@@数据读@@写@@工作负载@@。

d.数据块大小@@@@:大数据块@@。

2) QLC SSD vs HDD:

相比@@较@@@@HDD,企业级@@QLC SSD更加轻便@@,性能更高@@,功耗更低@@,容量更大@@,因此@@QLC SSD最终的@@目标是@@为了取代@@HDD机械硬盘@@。

企业级@@QLC SSD目前面临的@@挑战是@@@@,每@@GB成本是@@@@HDD的@@5-6倍@@,这是@@目前取代@@HDD最大的@@障碍@@。HDD凭借成本上优势@@,依然占据数据中@@心数据总量的@@@@85%,主要应用于温存储对象存储和@@冷存储归档存储等业务中@@@@。

但未来从@@NAND成本角度来看@@,其堆叠层数依然可以继续增加@@,带来成本不断的@@下降@@,其下降速度明显大于@@HDD成本下降的@@速度@@,未来追上@@HDD每@@GB成本的@@@@3倍@@甚至@@1倍@@只是@@时间@@问题@@,我们终究可以等到@@这一天的@@到@@来@@,我们将答案留给时间@@@@。

a.性能对比@@@@:

QLC SSD顺序读@@性能是@@@@HDD的@@25倍@@,随机读@@性能是@@@@HDD的@@5700倍@@,平均延迟@@是@@@@HDD的@@1/23,性能方面完全碾压@@HDD。

来源@@:网@@络@@

b.寿命@@和@@耐久度对比@@@@:

过去@@,用户@@会认为@@QLC SSD的@@寿命@@和@@耐久度较@@差@@,实际上@@QLC SSD的@@寿命@@和@@耐久度超出了用户@@传统的@@认知@@。

首先@@QLC SSD具有更大的@@容量@@,能够将磨损分散到@@更大的@@区域@@,企业级@@QLC SSD DWPD(每@@日写@@入量@@,代表寿命@@的@@一种参数@@)可以做到@@@@0.5,而@@HDD DWPD只有@@0.09,是@@它的@@@@5倍@@多@@。

其次@@QLC SSD实际应用下的@@耐用性要求通常远超出企业的@@预期@@,对于绝大多数企业用户@@来说@@,因为@@99%的@@系统最多只使用了其硬盘@@15%的@@额定寿命@@@@(2020年@@2月@@USENIX大会@@),大多数固态盘在@@使用的@@过程中@@@@,只会消耗一小部分固态盘寿命@@@@,因此@@转向@@QLC SSD寿命@@上没有风险@@。

c.UBER和@@AFR对比@@:

QLC SSD的@@UBER(读@@取数据错误比特率@@)是@@10-17,而@@HDD的@@UBER是@@10-15,是@@其@@的@@@@1/100。

年@@失效率或@@返盘率方面@@,USENIX研究发现@@,QLC SSD的@@平均年@@失效率@@(AFR)介于@@0.07%和@@近@@1.2%之间@@,机械硬盘@@为@@2.9%。通过比较@@这两个数据@@,QLC SSD AFR相比@@机械硬盘@@低@@7.5到@@28倍@@。

来源@@:网@@络@@

d.TCO对比@@:

数据中@@心的@@存储@@TCO包括一次性采购@@费用@@(CapEx)和@@运营支出费用@@(OpEx)。

一次性采购@@费用基于有效容量@@的@@购买@@。有效容量@@以有效@@TB(TBe)表示@@,是@@经过复制@@、容量利用和@@数据精简后的@@实际可用存储空间@@@@。

有效容量@@对@@TCO具有较@@大的@@影响@@,由于需要提供冗余@@,并满足性能要求@@,用户@@购买的@@总原始存储在@@成本上具有乘数效应@@。存储解决方案提供商在@@描述每@@@@TB存储成本时通常将有效容量@@作为宣传点@@。

数据精简是@@所存储主机数据与所需物理存储的@@比率@@,数据精简可帮助用户@@存储超过物理硬件能力的@@更多数据@@,所以产生的@@有效容量@@会增加@@,或@@者大幅降低满足@@“有效容量@@”要求所需的@@原始存储容量@@

精简数据有两种方法@@:压缩和@@重复数据删除@@技术@@@@,压缩数据有压缩比如@@2:1,重复数据删除@@,将相同@@的@@重复数据在@@存储中@@只保留一份@@, 这些技术@@某些仅在@@全闪系统中@@实现@@,HDD中@@并未实现@@。

举例来说@@,Facebook的@@Zstandard压缩算法可实现超快的@@压缩和@@解压缩速度@@,远超机械硬盘@@的@@读@@@@/写@@能力@@,因而@@支持在@@固态盘上实时使用算法@@。此外@@,在@@VMware VSAN中@@,压缩和@@重复数据删除@@功能仅在@@全闪存配置中@@提供@@。

运营支出涵盖电源@@@@、散热和@@磁盘故障方面的@@成本@@,相比@@HDD,QLC SSD高出几十倍@@的@@性能@@/功耗比@@,单@@盘大容量带来单@@机架上采用更少硬盘数@@,以及更少的@@机架数带来的@@更小的@@总功耗和@@占地空间@@@@,长期来看更低的@@单@@盘故障率@@,大幅降低了运营支持@@。

最后@@:QLC应用的@@未来思考@@

综上所述@@,QLC NAND在@@消费级@@@@和@@企业级@@@@@@SSD领域中@@异军突起@@,找到@@一定的@@合适的@@应用场景@@@@,用户@@开始接受和@@拥抱@@QLC SSD,逐年@@采购@@比例的@@增长趋势已经确立@@,特别是@@大容量@@SSD应用场景@@。

既然@@QLC在@@SSD领域已经试水成功@@,未来进军消费类嵌入式@@eMMC、UFS领域也不是@@没有可能@@,目前已有原厂的@@@@UFS采用了@@QLC作为存储介质发布产品@@@@,这是@@一个开始@@,也是@@一种信号@@,或@@许不久的@@将来@@QLC在@@消费级@@@@嵌入式产品@@有更多的@@新品发布@@。

本文转载自@@:长江存储系统解决方案@@