摘要：

如今，存儲技術(shù)在兩個維度上發(fā)展：它是如何工作的，以及它是如何使用的。近年來人們看到兩個方向的主要動作，雖然這些將是漸進的，而不是革命性的。

基于閃存和硬盤這兩個存儲系統(tǒng)之間的競爭將繼續(xù)推動這兩方面技術(shù)的發(fā)展。如今，閃存在遵從摩爾定律改進性能和成本方面占據(jù)上風(fēng)，但在生命周和可靠性的期方面有所限制。為尋找良好的存儲解決方案，這些性能將決定其發(fā)展情況。另一方面，硬盤存儲具有成本和容量的限制。因此，保持這些優(yōu)勢是其路線圖的主要驅(qū)動力。

硬盤技術(shù)

硬盤的技術(shù)發(fā)展繼續(xù)以較低的成本，容量的增加，穩(wěn)定性和性能提高為目標。例如，希捷公司在2014年年初推出了6TB磁盤中，調(diào)整現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)，但隨后在今年宣布推出其磁記錄（SMR）技術(shù)的8TB硬盤。這通過允許在盤上的軌道彼此重疊，省去以前用于分開它們的休耕面積。更大的密度使得磁盤需要一次改寫多個軌道偏移。這會減慢一些寫操作，但對于容量來說，卻增加了25％，而且不需要昂貴的生產(chǎn)技術(shù)進行改造。

如果說SMR是商業(yè)上的成功，那么它會加速另一種技術(shù)的發(fā)展，二維磁記錄（TDMR）信號處理。當(dāng)軌道如此薄和/或緊密結(jié)合在一起時，讀取頭從相鄰軌道拾取噪聲和信號，當(dāng)試圖檢索所需的數(shù)據(jù)時，這就變得非常必要了。許多技術(shù)可以解決這個問題，包括采用多個磁頭讀取多個軌道的部分，同時讓驅(qū)動器的數(shù)學(xué)上減去軌道間干擾信號。

目前的硬盤盤面密度超過每平方英寸1TB容量，其技術(shù)包括shingled,二維磁記錄和熱輔助磁記錄

硬盤密度的第三個重大改進是熱輔助磁記錄（HAMR）。此使用具有綁在其激光頭的激光器驅(qū)動器，加熱所述的數(shù)據(jù)被記錄之前的軌道。這將產(chǎn)生較少的相互干擾，更好地定義磁化區(qū)域。希捷曾在今年承諾推出HAMR硬盤，但目前表示2017年推出其產(chǎn)品的可能性更大。

與此同時，日立公司通過采用氦填充提高其高端驅(qū)動器的能力。該氣體具有比空氣低得多的粘度，因此，其盤片可以疊加得更加緊密。

所有這些技術(shù)都為以前的創(chuàng)新所采納，垂直記錄而不是縱向記錄，通過將所有的上述思路，硬盤行業(yè)預(yù)計能產(chǎn)生約三四年持續(xù)的連續(xù)增長，同時與閃存保持價格差。

閃存技術(shù)

閃存技術(shù)正在迅速發(fā)生變化，許多來自小規(guī)模的部署的創(chuàng)新正在成為主流。那些企業(yè)如英特爾和三星公司都預(yù)測3DNAND的重大進展，其中閃存的基本單晶體管采用單元架構(gòu)堆疊成芯片內(nèi)部的三維陣列。英特爾公司與合作伙伴美光科技公司共同合作，采用32微米3DNAND技術(shù)，每增加一倍的晶體管存儲多級單元（MLC）相結(jié)合，預(yù)測每個芯片容量將達到48GB。該公司表示，這適合為手機創(chuàng)建1TB固態(tài)硬盤，為消費者的硬盤驅(qū)動器提供更高的競爭力，而到2018年，該產(chǎn)品與目前10TB的企業(yè)級SSD硬盤相比，其成本將降低五倍。

另一種技術(shù)三重級單元（TLC）閃存在2015年變得更加成熟。原始閃存單元經(jīng)常被描述為具有存儲在其中的兩個電壓，一個用于數(shù)據(jù)1，另一個用于數(shù)據(jù)0。這不是嚴格地說：其更準確想保持電壓范圍的單元，而一個小范圍任何電壓意義為1，而在另一個范圍含義的任何電壓為0。這些范圍可能相當(dāng)廣泛，可以廣泛分離，使得它很容易為周圍的電路提供足夠好的電壓，在輸出讀取時可以應(yīng)付自如。

多電平單元MLC，具有對應(yīng)于00，01，10和11四種電壓范圍，相當(dāng)于兩個單級單元，從而在相同的空間中具有雙倍密度。這都具有相當(dāng)?shù)拇箅y度，因為支持電路需要更精確的閱讀和寫作，并在單元性能產(chǎn)生變化，作為一個結(jié)果，生產(chǎn)或老化更為顯著。讀取和寫入速度慢，壽命下降，錯誤上升。然而，具有兩倍的容量，對于讀取成本來說，這樣的問題是可以克服的。

三重級單元TLC具有八個電壓等級，分別對應(yīng)000到111。與多電平單元MLC相比，其數(shù)據(jù)只有其50%，但在物理實現(xiàn)來說是相當(dāng)困難的。因此，雖然TLC在5年來已推出了一些產(chǎn)品，但在性價比的競爭中沒有優(yōu)勢。

三星公司結(jié)合3D和TLCNAND技術(shù)生產(chǎn)的850EVO主流消費級固態(tài)硬盤，容量高達1TB，五年保修。一個1TB的850EVO硬盤的成本為379.99英鎊

2015年存儲技術(shù)的最大差異是驅(qū)動技術(shù)的成熟，克服了TLC的速度、工作壽命和可靠性問題。作為先進的處理器和通信、經(jīng)濟部署的關(guān)鍵期，為了確定和設(shè)計錯誤。驅(qū)動芯片設(shè)計SiliconMotion公司提出了確定基本的錯誤管理系統(tǒng)的三個方法。

首先是低密度奇偶校驗（LDPC）是一種編碼數(shù)據(jù)進入存儲器的方式，在讀出遇到了許多錯誤可以被檢測，并采用可靠的數(shù)學(xué)方式校正，最重要的是，不引入不可接受的處理開銷。LDPC發(fā)明于20世紀60年代，在20世紀90年代，開始被采用現(xiàn)在的Wi-Fi，10Gb以太網(wǎng)和數(shù)字電視中。因此，它代表著外部存儲未來的廣泛的工程和技術(shù)挑戰(zhàn)。

該LDPC引擎還提高了TLC陣列內(nèi)的跟蹤電壓水平。在存儲器陣列中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電特性由于短期內(nèi)溫度和長期的老化而發(fā)生變化。通過調(diào)整這些參數(shù)，而不是取代它們，可以延長其使用壽命，并減少錯誤。

最后，該驅(qū)動器具有一個片上的RAID機制，可以檢測到不可恢復(fù)的錯誤，并從一個頁面切換到另一個頁面。

這種TLC分層的技術(shù)補償提高了其特性，并使其越來越符合成本效益。TLC仍然有一些主要的問題，將限制其適用性，如在其壽命期間寫入的一個更低的限制，這可能會看到它優(yōu)先用于快速訪問寫入一次性的檔案，如消費數(shù)據(jù)的云存儲。

企業(yè)存儲

最成功的企業(yè)存儲策略就是繼續(xù)同時使用閃存和硬盤：在未來五年內(nèi)，硬盤不會達到閃存的性能，閃存不會具有存儲傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)的能力，更不用說預(yù)測的巨大增長時，物聯(lián)網(wǎng)（IOT）開始存儲從我們所承諾數(shù)十億個連接設(shè)備的信息。

企業(yè)存儲繼續(xù)迅速移動到一個混合模式，在類似的技術(shù)，架構(gòu)，以及發(fā)展模式的應(yīng)用范圍內(nèi)，并超越了企業(yè)傳統(tǒng)的硬件之間的邊界，它擁有和管理在云中使用的服務(wù)。

對于存儲來說，這意味著向分布式和虛擬化系統(tǒng)發(fā)展，利用易于管理和擴展的軟件環(huán)境，構(gòu)建大型和靈活的存儲系統(tǒng)的存儲接口，增加和網(wǎng)絡(luò)性能，從傳統(tǒng)的混合的NAS/SAN批量存儲系統(tǒng)，并緊密耦合服務(wù)器存儲，以滿足高性能的要求。

連接到多個服務(wù)器的多個存儲節(jié)點，呈現(xiàn)給應(yīng)用程序和管理軟件的統(tǒng)一視圖。無論是被稱為“軟件定義數(shù)據(jù)中心”，“服務(wù)器SAN'，“只有存儲的軟件”或者任何一個數(shù)字特定供應(yīng)商的條款，都將遷移到虛擬化和分布式存儲，這是由成本、易用性，以及部署速度所推動的。通過確定哪些類型的應(yīng)用程序使用什么類的數(shù)據(jù)，這樣的系統(tǒng)可以自動將工作量和存儲的優(yōu)化配置，并充分利用緊密耦合的超高速閃存存儲，或更遙遠的、容量更大的磁盤，無論是組織內(nèi)或在云中。

很少訪問的信息，海量數(shù)據(jù)集，以及高性能計算需求檔案需要特別注意，但人們以期待什么讓這些不同于主流的企業(yè)工作負載的發(fā)展，而主流存儲的此類任務(wù)，提高了適用性。

未來的存儲

而在更遠的未來，還沒有任何新的突破性技術(shù)打破閃存/硬盤雙寡頭的壟斷。

不同的存儲技術(shù)面臨的主要問題是對現(xiàn)有技術(shù)的極具競爭力的市場。這一點，在某種意義上說，例如廣闊的商品市場，在非常低的利潤率運行。為了在一個合理的時間內(nèi)收回研究，開發(fā)和制造成本這使得廠商很難有任何新的想法。

然而，現(xiàn)有的存儲市場也完全不像一個商品市場，它要求通過硬盤驅(qū)動器制造商和閃存廠商兩個維度之間競爭，獲得連續(xù)的技術(shù)發(fā)展。這是一個競爭的格局，每一個機會都被利用，所以新進入市場的廠商必須有一些非常重要的優(yōu)勢才能得到更多的機會。

　　RAM（STT-RAM）、DRAM、閃存和硬盤各種存儲技術(shù)的比較

經(jīng)驗表明，這種情況很少，如果有的話，會發(fā)生。外專業(yè)領(lǐng)域，如長期歸檔，硬盤驅(qū)動器和固態(tài)閃存，RAM，聚合物存儲器等各種技術(shù)并存，大多數(shù)產(chǎn)品各有自己的優(yōu)勢，并已經(jīng)實現(xiàn)或驗證了理論，而某種形式的閃存或磁盤沒有現(xiàn)實的路線圖，顯示其在未來十年具有顯著的市場份額。

即使沒有在醞釀一場革命，存儲在可預(yù)見的未來將會得到其歷史描述：更快，更安全，更便宜。