在設(shè)計基于NAND的存儲系統(tǒng)時選中所有框

有人會認為設(shè)計一個基于NAND的存儲系統(tǒng)是相當(dāng)簡單的。然而，這是一個極其復(fù)雜的過程，在此過程中需要進行一系列組件和權(quán)衡。沒有一種適合所有解決方案的解決方案，尤其是在設(shè)計工業(yè)解決方案時。

為了幫助您導(dǎo)航雷區(qū)并評估各種權(quán)衡，我們將為您提供一系列提示。請記住，可靠性和穩(wěn)健性是此類子系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是始終存在的成本效益的關(guān)鍵。

除了這七個技巧之外，您還需要考慮哪種閃存控制器最適合您的應(yīng)用。控制器顯然是任何基于NAND閃存的系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，無論是USB閃存驅(qū)動器，SSD和SD卡，還是eMMC模塊。除其他事項外，其職責(zé)包括調(diào)節(jié)系統(tǒng)行為和可靠性。

了解您的要求

一個良好的基礎(chǔ)永遠是最好的起點。要獲得此基礎(chǔ)，請了解您的特定用例;對您的系統(tǒng)提出的要求;以及必須遵守哪些行業(yè)要求。一旦你有了這些事實，你就可以開始設(shè)計過程了。

不同的用例會對系統(tǒng)的性能和生命周期產(chǎn)生不同的影響。同樣，不同的行業(yè)往往有不同的要求。例如，一些應(yīng)用程序比其他應(yīng)用程序?qū)r格更敏感，而其他應(yīng)用程序則需要最高的可靠性，無論成本如何。

了解如何衡量績效

最佳性能通常是任何存儲系統(tǒng)的目標(biāo)。但這并不總是蘋果對蘋果的比較。設(shè)計人員必須記住，性能不可避免地會隨著時間的推移而下降，因為NAND閃存的編程/擦除（P/E）周期有限。此外，存儲的數(shù)據(jù)量也會（對性能產(chǎn)生負面影響）。因此，很難預(yù)測一段時間內(nèi)的性能。

為電源故障做好準(zhǔn)備

電源故障是不可避免的：因此，您必須設(shè)計一個為它們做好準(zhǔn)備的系統(tǒng)，否則您可能會面臨災(zāi)難性的后果，包括數(shù)據(jù)損壞、代價高昂的停機時間、聲譽受損等。因此，您必須考慮系統(tǒng)對此類意外電源故障的敏感性。在停電后果可能成本更高的工業(yè)環(huán)境中，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牟襟E來確保設(shè)備是電源故障安全的。

同樣，正確的閃光燈控制器是關(guān)鍵。例如，如果發(fā)生電源故障，某些控制器將根據(jù)最近的閃存事務(wù)日志恢復(fù)最后一個有效條目，而其他控制器則不會。一些控制器可以監(jiān)控電源電壓。如果發(fā)生電源故障，控制器可以提前停止閃存訪問，防止?jié)撛趩栴}。

以容量換取更高的性能和可靠性

可靠性和峰值性能通常是存儲系統(tǒng)設(shè)計中的首要要求。請注意，實際上可以通過放棄存儲容量來提高性能和可靠性。例如，工業(yè)自動化、網(wǎng)絡(luò)和機器人技術(shù)都需要頂級的可靠性、耐用性和速度。出于這個原因，工業(yè)設(shè)計團隊經(jīng)常轉(zhuǎn)向單級單元（SLC）閃存，它提供比三級單元（TLC）閃存更快的寫入性能和更高的可靠性。這部分是因為SLC閃存每個單元存儲1位，而TLC每個單元存儲3位。這里的權(quán)衡是SLC閃存的成本更高。

使用偽 SLC （pSLC） 模式，可以設(shè)計出性能和可靠性接近 SLC 的存儲子系統(tǒng)，但成本更低。同樣，可以使用一種稱為預(yù)留空間 （OP） 的技術(shù)。使用 OP，為控制器管理數(shù)據(jù)保留特定的閃存存儲區(qū)域，從而減少了存儲用戶數(shù)據(jù)的可用空間。

使用智能監(jiān)控工具

無論您聽到什么，所有存儲系統(tǒng)的生存期都是有限的。影響該生命周期的因素包括 P/E 周期、特定用例和環(huán)境條件。雖然某些癥狀可以通過適當(dāng)?shù)木S護來緩解，但系統(tǒng)永遠不會永遠存在。這就是運行狀況監(jiān)視在管理和維護存儲系統(tǒng)中扮演如此重要角色的原因。運行狀況監(jiān)視工具還有助于確?？煽窟\行并防止意外的系統(tǒng)故障。特別是，健康監(jiān)測對于成本高昂且任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序是常態(tài)的工業(yè)環(huán)境至關(guān)重要。

自我監(jiān)控、分析和報告技術(shù) （SMART） 工具將存儲系統(tǒng)管理的功能和精度提升到新的水平。使用智能工具，閃存控制器可以收集和提供有關(guān)NAND閃存狀態(tài)的數(shù)據(jù)。如果威脅到設(shè)備的迫在眉睫的故障，控制器可以通過重要統(tǒng)計數(shù)據(jù)報告提醒您。

考慮您的總體擁有成本

雖然存儲系統(tǒng)的初始購買價格通常會受到很多關(guān)注，但設(shè)計團隊?wèi)?yīng)該真正關(guān)注總擁有成本 （TCO），這不僅僅包括購買價格。它包括系統(tǒng)在其生命周期內(nèi)的所有運行費用，例如電源、維護、維修和更換。此外，TCO 還包括由于性能和可靠性降低、安全漏洞以及備份和恢復(fù)而產(chǎn)生的費用。在大多數(shù)工業(yè)環(huán)境中，購買價格只是總擁有成本的一小部分。

雖然較低的購買價格可能看起來很有吸引力，但它通常會導(dǎo)致以后更高的 TCO。例如，廉價控制器的功能和硬件支持較少，這使得它們更容易出現(xiàn)非最佳磨損均衡和錯誤處理不良等問題，這可能會縮短系統(tǒng)的使用壽命。在某些情況下，一個系統(tǒng)故障的成本很容易超過購買價格。最終，如果您削減系統(tǒng)設(shè)計成本，則數(shù)據(jù)丟失、停機和 TCO 的可能性更大。

確定合適的合作伙伴

設(shè)計存儲系統(tǒng)時的首要任務(wù)是找到合適的合作伙伴。在性能要求、運行狀況監(jiān)視工具、電源故障準(zhǔn)備和 TCO 之間，需要做出許多決策、注意事項和權(quán)衡。如果存儲系統(tǒng)對您的應(yīng)用程序至關(guān)重要，如果它包含敏感數(shù)據(jù)，或者如果系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致代價高昂的停機，那么確定具有能力和經(jīng)驗的合作伙伴在整個設(shè)計過程中為您提供支持是系統(tǒng)最終效率的關(guān)鍵。

目前有多種閃存控制器可供選擇，每種控制器都有不同的接口選項和質(zhì)量級別。但由于NAND閃存的

審核編輯：郭婷