隨著科技的發(fā)展，人們對存儲設(shè)備I/O性能要求越來越高，目前基于閃存陣列的固態(tài)硬盤（SSD）相較傳統(tǒng)硬盤（HDD）擁有更快的讀寫速度，然而，在一些情景中，SSD內(nèi)部的平行通道潛力不能被充分釋放，導(dǎo)致存儲性能出現(xiàn)瓶頸。

“混合”并非全新概念，從混合硬盤到混合固態(tài)盤，性能更優(yōu)，為存儲加速

以HDD作為存儲主體，搭配NAND 閃存做緩存，且兩部分有各自的主控芯片，將常用的數(shù)據(jù)存儲在NAND閃存中，不常用的數(shù)據(jù)存儲在HDD中，通過驅(qū)動程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫加速調(diào)配。

雖然混合硬盤已經(jīng)在市場上不算新鮮，但是由于其更偏向于讀取功能，對寫入響應(yīng)作用很小，而且SSD部分僅僅作為緩存使用，并沒有改善HDD部分的讀寫驅(qū)動而沒有得到廣泛普及。

此外，隨著近些年NAND閃存技術(shù)已經(jīng)成功從2D切換到3D并實現(xiàn)96 層TLC產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)，QLC也加快普及速度，以及2018年下半年以來，存儲市場低迷的市場行情，NAND閃存單位bit成本正在不斷下降，因此通過SSD和HDD混合的方法恐怕已經(jīng)無法滿足市場需求。存儲廠商需要不斷研發(fā)更具跨越性意義的技術(shù)推動產(chǎn)品革新。

2015年英特爾率先成功研發(fā)出基于3D Xpoint的存儲級內(nèi)存（SCM），其理論速度可達(dá)NAND閃存的1000倍，并將其應(yīng)用于傲騰系列產(chǎn)品。2019年推出融合傲騰內(nèi)存、NAND閃存于一體的混合固態(tài)盤“傲騰H10”。將要求低延遲傳輸速率的數(shù)據(jù)存儲在SCM中，將沒有要求低延遲的數(shù)據(jù)存儲在NAND閃存介質(zhì)中。

新型混合SSD解決方案中，主控重要性凸顯

混合SSD存儲解決方案中無法逾越的核心問題就是如何分辨哪些數(shù)據(jù)需要低延遲處理，哪些不需要，并如何“指揮”數(shù)據(jù)到正確的存儲介質(zhì)中去，這就需要SSD的“大腦”主控芯片可以流暢運(yùn)行一系列命令程序。

在西部數(shù)據(jù)專利中披露的讀寫命令執(zhí)行模型中是這樣描述的，當(dāng)主機(jī)收到寫入命令時，首先需要分辨數(shù)據(jù)是否有低延遲傳輸需求，如果有則存儲在SCM介質(zhì)中，沒有則存儲在NAND閃存中。

中國閃存市場整理

從主機(jī)中接收讀取命令后，執(zhí)行命令，為了后續(xù)功能得以保證，需要執(zhí)行一個“質(zhì)疑程序”，確認(rèn)下一個訪問命令是否有低延遲需求，如果沒有則命令終止，如果有，需要確認(rèn)SCM中是否還有剩余空間，如果還有剩余空間，則將數(shù)據(jù)從NAND閃存中調(diào)取到SCM中，如果沒有，需要執(zhí)行替代算法將備份數(shù)據(jù)驅(qū)逐到NAND閃存中。

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在上述“寫入/讀取”命令中運(yùn)用的一系列算法程序均要在主控芯片中完成。事實上，NAND閃存進(jìn)入到3D堆疊和TLC/QLC時代后，主控芯片的作用已經(jīng)愈加重要。例如，QLC時代，隨著每個cell的bit數(shù)量越來越多，出錯概率也越來越大，通過主控芯片中高效的糾錯方案也可延長NAND閃存的使用壽命，可謂意義重大。 

從數(shù)據(jù)中心異構(gòu)存儲到混合SSD，集各存儲介質(zhì)之長，滿足用戶需求

在數(shù)據(jù)中心市場，異構(gòu)存儲已經(jīng)基本成為各大原廠的共識，自英特爾通過傲騰系列產(chǎn)品率先布局，在DRAM與SSD之間新增三級，包括傲騰DC持久內(nèi)存、傲騰固態(tài)盤（3D XPoint）和QLC 3D NAND固態(tài)盤，每一層的速度差僅為10倍，使存儲結(jié)構(gòu)更加流暢。

目前SSD系統(tǒng)中，仍然以NAND閃存為單一主要存儲介質(zhì)，在NAND閃存中加入性能更高的SCM存儲介質(zhì)，既可以提升SSD整體性能，又能中和SCM高昂成本，在未來海量數(shù)據(jù)存儲需求下，不失為一種經(jīng)濟(jì)高效的選擇方案。