SSD工程師都應該知曉的全快閃記憶體陣列（AFA）
全快閃記憶體陣列（AFA）也稱為固態存儲磁碟系統，是一種外部存儲陣列，僅將快閃記憶體介質用於持久存儲。快閃記憶體用於替代長期與網路存儲系統相關聯的旋轉硬碟驅動器（HDD）。
銷售全快閃記憶體陣列的供應商通常允許客戶在同一機箱中混合使用快閃記憶體和磁碟驅動器，這種配置稱為混合陣列。但是，這些產品常常代表供應商嘗試通過用快閃記憶體替換某些介質來改造現有的磁碟陣列。
全快閃記憶體陣列設計：改裝或專用
其他供應商銷售專門設計的本地系統專用系統，僅支持快閃記憶體。這些模型還嵌入了廣泛的軟體定義的存儲功能來管理陣列上的數據。
AFA的一個明確特徵是包含本地軟體服務，使用戶能夠直接在陣列硬體上執行數據管理和數據保護。這與安裝在標準x86伺服器上的伺服器端快閃記憶體不同。將快閃記憶體存儲插入伺服器比購買全快閃記憶體陣列要便宜得多，但它也需要購買和安裝第三方管理軟體來提供所需的數據服務。
領先的全快閃記憶體廠商已經為基於陣列的數據管理服務編寫了演算法，包括克隆，壓縮和重複數據刪除，內聯或後處理操作，快照，複製和精簡配置。
與其基於磁碟的副本一樣，全快閃記憶體陣列可在存儲區域網路（SAN）或網路附加存儲（NAS）環境中提供共享存儲。
全快閃記憶體陣列與磁碟的區別
沒有移動部件的快閃記憶體是一種非易失性存儲器，可以被稱為塊的存儲器單元擦除和重新編程。它是可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）的一種變體，因其可以通過單一動作或快閃記憶體擦除存儲器塊而得名。快閃記憶體陣列可以比固態驅動器（SSD）傳輸數據的速度要快於機電磁碟驅動器。
全快閃記憶體陣列相對於基於磁碟的存儲的優勢在於，當應用程序進行查詢以讀取數據時，具有全帶寬性能和更低的延遲。AFA中的快閃記憶體通常以固態硬碟的形式出現，這在設計上與集成電路類似。
Flash比旋轉磁碟更昂貴，但多級單元（MLC）快閃記憶體，三級單元（TLC）NAND快閃記憶體和3D NAND快閃記憶體的開發降低了成本。這些技術能夠實現更大的快閃記憶體密度，而不需要縮減NAND單元的成本。
MLC快閃記憶體比單層單元（SLC）快閃記憶體更慢，耐用性也更低，但公司已經開發出可以提高其耐磨程度的軟體，從而使MLC可以被企業應用所接受。然而，SLC快閃記憶體仍然是具有最高I / O要求的應用的選擇。TLC快閃記憶體比MLC降低了價格，雖然它還具有可以通過軟體減輕性能和耐久性的折衷。其中支持TLC SSD的供應商產品包括Dell EMC SC系列和Kaminario K2陣列。
購買全快閃記憶體陣列的注意事項
決定購買AFA不僅僅是簡單比較供應商產品。全快閃記憶體陣列可將大量性能增加到特定的一組應用程序，但可能無法為其他工作負載提供同等的好處。例如，使用內聯重複數據刪除和壓縮功能在快閃記憶體中運行虛擬化應用程序往往比支持獨特文件不可壓縮的流媒體的快閃記憶體更具成本效益。
一個all-SSD系統的最大，最小和平均等待時間會比HDD陣列小。這使得快閃記憶體適合大多數讀取密集型應用。
這種折衷來自寫入放大，這與SSD如何重寫數據以擦除整個塊有關。寫密集型工作負載需要一種特殊演算法來收集SSD相同塊上的所有寫入，從而確保軟體始終將多個更改寫入同一個塊。
垃圾收集可能會給SSD帶來類似的問題。快閃記憶體單元只能承受有限的寫入次數，因此可以使用損耗均衡來提高快閃記憶體的耐用性。儘管具有寫密集型工作負載的用戶可能希望獨立測試供應商的陣列以確定最佳配置，然後大多數供應商都設計了全快閃記憶體系統，以最大限度地減少垃圾收集和耗損均衡的影響。
儘管為系統前期支付了更高的價格，但購買AFA的用戶可能會看到隨著時間的推移存儲成本下降帶來的優勢。這與全快閃記憶體陣列CPU利用率的增加息息相關，這意味著企業需要購買更少的應用伺服器。
AFA的物理尺寸小於磁碟陣列的物理尺寸，這會降低機架數量。系統中機架數量減少也會減少數據中心產生的熱量和冷卻功耗。
全快閃記憶體陣列供應商，產品和市場
快閃記憶體最初是作為其他全HDD系統中的少數SSD推出的，旨在創建一個小快閃記憶體層來加速一些關鍵應用程序。因此誕生了混合快閃記憶體陣列。
隨著軟體的出現，SSD的下一個發展階段到來了，它使SSD能夠作為磁碟存儲的前端緩存，從而擴展陣列上運行的所有應用程序的更快性能優勢。
現在已經不存在的廠商Fusion-io是快閃記憶體的早期先驅。Fusion-io於2005年推出了包含快閃記憶體晶元的外圍組件介面快速（PCIe）卡。將PCIe快閃記憶體卡插入伺服器插槽使數據中心能夠提高傳統伺服器硬體的性能。Fusion-io於2014年被SanDisk收購，後者隨後被Western Digital Corp.收購。
同時，Violin也很早就打破僵局，Violin的系統採用定製晶元設計，迅速贏得了客戶，也為2013年公共市場的崛起助力。到2017年，Violin被全快閃記憶體競爭者超越，其陣列集成了先進的軟體數據服務。在申請破產之後，該供應商在2018年被私人投資者重新啟動為Violin Systems，重點是向管理服務提供商銷售全快閃記憶體。
全快閃記憶體存儲陣列的比較 獨立分析師Logan G. Harbaugh比較了各種全快閃記憶體陣列。此圖表創建於2017年8月。
全快閃記憶體陣列供應商，例如Pure Storage和XtremIO（Dell EMC的一部分）是最早納入內聯壓縮和重複數據刪除技術的廠商，現在大多數其他供應商都將其作為標準功能。增加重複數據刪除功能有助於AFA提供基於廉價旋轉媒體的存儲價格平價機會。
領先的全快閃記憶體陣列產品樣本包括以下內容：
戴爾EMC VMAX
戴爾EMC Unity
戴爾EMC XtremIO
戴爾EMC Isilon NAS
富士通Eternus AF
Hewlett Packard Enterprise（HPE）3PAR StoreServ
HPE Nimble存儲AF系列
日立Vantara虛擬存儲平台
華為OceanStor
IBM FlashSystem V9000
IBM Storwize 5000和Storwize V7000F
Kaminario K2
NetApp全快閃記憶體光纖陣列連接陣列（NetApp AFF）
NetApp SolidFire系列 - 包括NetApp HCI
純存儲FlashArray
純FlashBlade NAS /對象存儲陣列
Tegile Systems T4600 - 由Western Digital於2017年購買
Tintri EC系列
對混合陣列用例的影響
快閃記憶體價格下降，數據增長和綜合數據服務增加了全快閃記憶體陣列對許多企業的吸引力。這導致業內人士猜測全快閃記憶體存儲可以取代混合陣列，儘管考慮使用混合存儲基礎架構仍然有很好的理由。
雖然硬碟使用更多的功率並且比快閃記憶體更慢，從而導致每IOPS成本較高，但是它們以較低的每千兆位元組成本提供可預測的性能。全快閃記憶體陣列每IOPS的成本也較低，加上速度和功耗較低的優勢，但它們前期需要更高的購買價格和每GB的成本。
AFA與混合陣列
混合快閃記憶體陣列使企業能夠在相對較低的成本和平衡的性能之間取得平衡。由於混合陣列支持高容量磁碟驅動器，因此它比AFA提供更高的總存儲容量。
全快閃記憶體NVMe和NVMe over Fabrics
基於非易失性存儲器快速（NVMe）快閃記憶體技術的全快閃記憶體陣列代表了下一個成熟階段。NVMe主機控制器介面通過使應用程序直接與後端存儲通信來加速數據傳輸。
NVMe旨在成為在主機和目標設備之間傳輸數據的小型計算機系統介面（SCSI）標準的更快選擇。NVMe標準的開發由NVM Express Inc.主辦，NVM Express Inc.是一家由100多家成員技術公司組成的非營利組織。
NVMe標準被廣泛認為是SAS和SATA協議的最終繼任者。NVMe外形包括附加卡，U.2 2.5英寸和M.2 SSD設備。
一些基於NVMe的產品包括：
DataDirect Networks Flashscale
Datrium DVX混合動力系統
HPE持久性內存
Kaminario K2.N
Micron加速解決方案NVMe參考架構
Micron SolidScale NVMe超過Fabrics設備
純存儲FlashArray // X
Tegile IntelliFlash
少數NVMe-flash初創公司也將產品推向市場，其中包括：
1.Apeiron Data Systems將NVMe驅動器與現場可編程門陣列中的數據服務相結合，而不是連接到存儲陣列的伺服器。
2.E8存儲E8-D24 NVMe快閃記憶體陣列可將快照複製到連接的計算伺服器，以減少陣列上的管理開銷。
3.Excelero軟體定義的存儲在任何x86伺服器上運行。
4.Mangstor MX6300 NVMe over Fabrics（NVMe-oF）存儲是戴爾PowerEdge伺服器上的品牌PCIe NVMe附加卡。
5.Pavilion Data Systems品牌的Pavilion Memory Array。
6.Vexata VX-100基於軟體定義的Vexata Active Data Fabric。
行業專家預計，2018年將迎來更多基於NVMe-oF的端到端機架式快閃記憶體存儲系統。這些系統將定製的NVMe快閃記憶體模塊作為結構來代替一堆NVMe SSD。
NVMe-oF傳輸機制支持主機設備和NVMe存儲設備之間的長距離連接。IBM，Kaminario和Pure Storage已經公開披露支持NVMe-oF的產品，儘管大多數存儲供應商已經承諾提供支持。
超融合基礎設施中的全快閃記憶體存儲陣列
超融合基礎設施（HCI）系統將計算，網路，存儲和虛擬化資源整合為一體。大多數超融合產品旨在將磁碟用作前端存儲，依靠適度的快閃記憶體緩存層來加速應用程序或用作冷存儲。由於與性能相關的原因，大多數HCI陣列傳統上並不主要用於快閃記憶體存儲，儘管在2017年開始發生變化。
現在主要的HCI供應商銷售全快閃記憶體版本。其中包括思科，戴爾EMC，HPE，Nutanix，Pivot3和Scale Computing。NetApp於2017年10月推出了一款基於SolidFire全快閃記憶體存儲平台的HCI產品。
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