富士通首席技術官dr joseph reger
快閃儲存器僅僅是我們發展記憶體儲存體系結構的乙個中間站——富士通首席技術官joseph reger博士近日提出了這個觀點。
按照富士通科技解決方案的首席技術官joseph reger博士的說法，快閃儲存器目前正面臨一些無法解決的問題。他表示，快閃儲存器的密度正在不斷增加，但是這是以犧牲讀取和寫入資料的能力換來的。隨著製造工藝的提高，快閃儲存器的耐久性正呈反比地下降，比如，當mlc多層單元快閃儲存器的數量級從2-bit到3-bit再到4-bit，其耐久性卻是1/2到1/3再到1/4的下降，他們正面臨速度和耐久性的矛盾。
快閃儲存器——注定只是過客？
儘管在此之前，ebay已經將傳統的儲存陣列中大約100t的機械硬碟更換為ssd固態硬碟，同時帶來的效果也是顯著的——其儲存機架空間減少了50%，功耗下降了78%，i/o效能提公升了5倍，部署乙個新虛擬機器的速度提高到5分鐘，而在以前這需要45分鐘。
但是這一切，在reger看來是不夠的。
「你可以將控制晶元變得智慧型，比如sandforce公司就做得不錯。但這也沒有根本解決問題，只是表面解決了問題，快閃儲存器不是終點而只是乙個中間階段。」reger表示，隨著時間的推移，快閃儲存器技術將成為歷史。我們需要另外探索一組新的技術，以得到乙個儲存層次結構中的新儲存層。
在reger看來，理想的儲存層次結構應當為——從一種型別跨越到另一種型別時，訪問速度應成數量級的躍公升。時間上來看，相比於其他競爭者（如hp的memristor技術），pcm（相變儲存phase change memory）才是最能夠代表下一代儲存趨勢的技術。
sandforce ssd控制晶元
值得注意的是，如果快閃儲存器最終被諸如相變記憶體和其他儲存技術所替代，那麼如sandforce和anobit這些專注於快閃儲存器儲存技術的科技創業公司將陷入困境。他們的技術解決了目前快閃儲存器儲存面臨的一些問題，但如果快閃儲存器技術被淘汰那他們的技術也將不再具有價值。
此外，儘管現在所有的快閃儲存器陣列都代表頂尖的優化技術並且會蓬勃發展一段時間，但現今它們存在著大規模共享的問題。如果我們面對龐大規模的san和nas組成的資料倉儲時，快閃儲存器儲存並不是這些應用的最佳選擇。
pcm才是未來？
2023年，美國發明家stanford ovshinsky博士發現了一些玻璃在相變時電阻也會發生變化，而這種電阻變化是可逆的；幾年後，他又發現一些材料在表現為不同的相時，對雷射的反射率也有不同。這些發現意味著人們可以通過電流或者雷射來測出物質的相，也帶來了儲存裝置開發的新思路——這就是相變記憶體。
現在相變儲存器的通用設計是把一層gst夾在頂端電極與底端電極之間，並且由底端電極延伸出的加熱電阻接觸gst層。電流注入加熱電阻與gst的連線點時，產生的熱量會引起相變，相變後的材料性質由電流、電壓和時間決定，可以用較強的電流寫入，用較弱的電流讀取。
這種儲存裝置有許多優勢。它的使用壽命達到1000萬次寫入週期，遠遠高於企業級快閃儲存器晶元的3萬次；它可以儲存的最小單位是1位，這也是人們用來計量資料的最小單位。它不像記憶體那樣需要持續的電流**才不會丟失資料，讀取和寫入的速度遠遠超過快閃儲存器，而頻寬卻能夠與記憶體媲美。無論怎麼看，它都像是人們想要的那種儲存裝置。
但是，目前依然還有困擾著相變儲存器發展的問題：它的每個儲存單元只能儲存一位，成本不低而容量不高，目前只是小規模地適用於手機上，還不適合用於計算機。
全快閃儲存器陣列
nand工藝和時間對照表
再來看看目前的快閃儲存器，像nimbus、violin和華為賽門鐵克等廠商全快閃儲存器陣列產品的目的是為磁碟密集型i/o應用提供服務。快閃儲存器的控制晶元經過軟體優化。當然，硬碟儲存控制器也會做軟體優化。但是，這兩個**堆將帶來全快閃儲存器陣列和硬碟驅動器陣列的管理問題。比如這意味著需要某種位於快閃儲存器陣列和硬碟陣列的之上的抽象層，每個型別的儲存細節在堆疊中是隱藏的。
海量的固態資料儲存
對於快閃儲存器未來，我們的看法是，全快閃儲存器陣列的優勢將帶來快閃儲存器陣列的操作和管理以及磁碟陣列的操作和管理之間的矛盾。每一次製程的減小和單元級位數的增加都會帶來快閃儲存器耐用性、速度和錯誤處理的新問題。但這有益於大規模快閃儲存器陣列未來的發展，大到足以容納整個應用程式及其資料在記憶體之中。
大型快閃儲存器陣列開啟了記憶體架構的大門，這將堅定未來會有一種技術取代快閃儲存器，無論是那種。沒有永久不變的技術，快閃儲存器技術為固態儲存和非易失性技術奠定了基礎，並在未來有可能徹底改變我們處理、管理和保護大量資料的方式。
未來依然是混合的儲存介質
reger正在關注一種即將到來的新的儲存體系架構和類似用途的資料庫。如何對待資料訪問成為了我們的挑戰。不需要使用以磁碟訪問為基礎的技術思想，例如分頁，記憶體資料庫可能在此方面更加智慧型。
在不遠的將來，我們可以簡單的信任我們放入伺服器中的記憶體，因為一切都可以在記憶體中？試想當擁有2tb的記憶體時，這對於記憶體管理和儲存管理又意味著什麼？
如果一切都被重寫，並重新策劃與資料儲存器管理的工作。有效的儲存層將只有乙個？或記憶體的某種形式？
目前，資料儲存並不意味著資料儲存在記憶體中，未來會不會有改變？畢竟，儲存的發明是為了克服記憶體大小的限制。如果記憶體的大小的限制被打破那麼還會有人需要儲存嗎？
reger認為，未來的系統架構將會以資料為方向而不是記憶體和儲存，但就目前來看還是遙不可及的。他認為，未來幾年快閃儲存器並不會在資料中心內完全替代傳統儲存。但可能會佔據很大的比例。並用在某些重要的環境。例如需要很高的iops(input/output operations per second)或要求高效能源的地方。
他估計快閃儲存器的能效要比傳統硬碟高3個數量級，這意味著在iops/瓦上高出2個數量級，pcm則要高出更多。但即便如此，在未來10年中傳統硬碟仍然不會消失。（李智/譯）
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