比切糕還貴 揭秘80后研制世界最快硬盤

切糕比不了 最快硬盤一塊3萬元

    一塊切糕數(shù)百元，和切糕大小差不多的硬盤卻要3萬元！這究竟 是什么樣的硬盤得這么貴。最近國內(nèi)報道兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制出世界最快硬盤，高達(dá)1500MB/秒的讀寫速度、每秒I/0讀寫次數(shù)多達(dá)31萬次。這樣的速 度是怎樣的概念呢？我們舉一個例子：臺式機(jī)電腦的機(jī)械硬盤讀寫速度100-200MB/秒、每秒的I/0讀寫次數(shù)無法逾越1000次。

    什么樣的硬盤能有這么快的速度呢？它又是如何達(dá)到這樣的驚人性能。

    切糕是古代軍糧，硬盤則是現(xiàn)代高科技產(chǎn)物，價格有天壤之別理所當(dāng)然。我們從照片中能看到，兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的硬盤和大家見到的傳統(tǒng)硬盤不一樣，這些外觀怪異的硬盤叫固態(tài)硬盤。即便如此，網(wǎng)友們對它們還是感到相當(dāng)陌生，原來它和我們見到的家用固態(tài)硬盤還不一樣。

    我們使用的普通家用固態(tài)硬盤目前發(fā)展到第三代，以三星840PRO、OCZ Vector、浦科特M5P等家用固態(tài)硬盤為翹楚，最大讀寫速度不過570MB/秒、每秒I/O寫入次數(shù)10萬次左右。兩位80后研制的固態(tài)硬盤是我們家 用固態(tài)硬盤的三倍左右性能，也許固態(tài)硬盤廠商該好好考慮收納這兩位天才。

    兩位80后創(chuàng)業(yè)者發(fā)明的固態(tài)硬盤，全名叫PCI-E原生固態(tài)硬盤，和我們平常見的固態(tài)硬盤外觀不一樣，它的外形和顯卡頗為相像，但是兩種類型固態(tài)硬盤的工作原理是相通的。

    無論是家用還是PCI-E原生固態(tài)硬盤，它們都是在一個PCB板上，布置一個主控通過算法固件控制多個閃存進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。除了外觀不同，他們的接口也不一樣，PCI-E原生固態(tài)硬盤是插在顯卡插槽上，家用固態(tài)硬盤是插在大家常見的SATA接口。

    讀寫速度最快不代表技術(shù)含量最高，下面我們對硬盤的種類進(jìn)行盤點(diǎn)，方便大家深入認(rèn)識PCI-E原生固態(tài)硬盤，我們在后面還將為您分析PCI-E原生固態(tài)硬盤的開發(fā)難度、成本、性能等等。

并非固態(tài)SSD 哪種硬盤最難開發(fā)

    我們普通消費(fèi)者認(rèn)為速度最快的硬盤，它的技術(shù)含量可能最高。事實并非如此，在硬盤行業(yè)有兩種類型的硬盤的技術(shù)含 量是僅次于CPU，它們并不是固態(tài)硬盤，而是機(jī)械硬盤�；蛘哒f，硬盤的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)比速度更難提高，大家只要看看SSD的容量和它所付出的成本就知道此話是否 成立。

    貴有貴的理由：

    兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的PCI-E原生固態(tài)硬盤的容量為1TB，價格為3萬元；家用固態(tài)硬盤的最大容量為512GB，價格為2500元；而機(jī)械硬盤的最大容量已高達(dá)4TB硬盤，價格為1280元。

    固態(tài)硬盤呈現(xiàn)用戶越高級、速度越快、容量越大、價格越貴；機(jī)械硬盤則是用戶最普遍、速度最慢、容量最大、價格最便宜。下面由筆者為大家盤點(diǎn)四種類型硬盤：

    注：SSD即固態(tài)硬盤的英文譯名縮寫。

    1、技術(shù)含量最高的硬盤－－混合硬盤

    混合硬盤以機(jī)械硬盤為盤體，結(jié)合SSD的特性，它的外觀和普通筆記本硬盤幾乎沒有區(qū)別。如果說機(jī)械硬盤的開發(fā)難度大，那么混合硬盤的開發(fā)難度更大。它的難度之大在于如何設(shè)計算法，讓機(jī)械硬盤和SSD部分有效結(jié)合，建立防錯校驗機(jī)制，避免數(shù)據(jù)丟失。

    關(guān)于兩位80后研制最快硬盤的相關(guān)報道著重提及到算法設(shè)計，實際上無論是國際最大的硬盤廠商，還是兩位80后創(chuàng)業(yè)者，他們不約而同把算法設(shè)計放到了最重要的位置，甚至比產(chǎn)品本身更重要。

    2、開發(fā)難度第二大－－機(jī)械硬盤

    在混合硬盤誕生之前，機(jī)械硬盤是開發(fā)難度最大。它基于機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要由伺服馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)來驅(qū)動盤片來讀寫數(shù)據(jù)。它的核心部分是盤片，技術(shù)含量最高，僅次于CPU的晶圓。

    3、開發(fā)難度第三大－－PCI-E接口SSD

    PCI-E接口的SSD分為原生和橋接兩類，具備超高速讀寫性能和異常強(qiáng)悍的隨機(jī)讀寫性能，它們主要應(yīng)用在企業(yè)級領(lǐng)域。它們由主控、閃存芯片、緩存(橋接芯片)組成。令人遺憾的是，我國無法自主生產(chǎn)PCI-E接口固態(tài)硬盤的主控部件。

    4、相對開發(fā)難度最小－－普通家用SSD

    結(jié)構(gòu)相對要簡單一些的家用SSD毫無疑問是墊底的，它和PCI-E原生SSD的工作原理相通，區(qū)別在于它采用SATA接口的主控芯片。目前國產(chǎn)家用SSD廠商不下5家。

    我國無法自產(chǎn)家用SSD的主要部件，但已經(jīng)具備一定的主控研發(fā)和生產(chǎn)水平，難關(guān)在于主控的可靠性以及算法匹配上，前者屬于硬實力難題，后者屬于軟實力難題。

為何兩位創(chuàng)業(yè)者選擇PCI-E SSD

    ？

    機(jī)械硬盤屬于極為精密儀器，創(chuàng)業(yè)者難以靠拿來主義拼裝；家用SSD的速度慢，無法滿足企業(yè)級用戶的需求，且它的利潤 小難于支持起步階段的小企業(yè)生存；PCI-E SSD具備前兩者所沒有的優(yōu)點(diǎn)，PCI-E接口SSD的開發(fā)相對要簡單一些，PCI-E橋接SSD實現(xiàn)的速度更快，為什么兩位80后創(chuàng)業(yè)者沒用采用，而是 采用PCI-E原生方案呢？

    PCI-E橋接SSD也許是真正意義的變形金剛，它實際上是由一款存儲卡和2/4/8甚至16塊小型固態(tài)硬盤組成的 超級磁盤陣列系列，說到這里，網(wǎng)友已經(jīng)明白過來了，靠這么多固態(tài)硬盤組成磁盤陣列，速度能不快么！確實很快，我們測試過的兩款國產(chǎn)2TB/1TB PCI-E橋接SSD速度都超過2500MB/秒。

    PCI-E橋接SSD有一道難過的坎，它需要具備一定規(guī)模的SSD廠商方可解決，就是它的前提得能生產(chǎn)小型固態(tài)硬盤，即家用SSD，它可能是SATA接口，也可能是mSATA接口。這顯然不是兩位80后創(chuàng)業(yè)者短期所能具備的客觀因素。

    因此兩位80后創(chuàng)業(yè)者選擇PCI-E原生固態(tài)硬盤作為突破口。這是一個明智的選擇，它適合單兵作戰(zhàn)的創(chuàng)業(yè)者。他們可以通過采購主控、閃存、PCB板來研制生產(chǎn)PCI-E原生SSD。

    PCI-E SSD的成本構(gòu)造

    這里還涉及一個成本問題。PCI-E SSD的成本主要由零部件成本、銷售周期成本、售后成本三部分組成。一方面是核心部件，諸如主控、閃存占據(jù)70-80%的成本；其次是PCI-E SSD的銷售周期長，需要較高的利潤分?jǐn)偝杀�；其次是維護(hù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)的售后成本高，企業(yè)用戶要求快速、等不得，這意味它們得掏更多的錢。

    我們可想而知兩位80后創(chuàng)業(yè)者的前期資金投入也不少，但這不是它們遇到的最大難題。他們遇到的最大難度恐怕要數(shù)算法設(shè)計和架構(gòu)。說起算法，廣大網(wǎng)友也許感到陌生，算法設(shè)計寫入封裝主控芯片之后，它就是我們俗稱的固件，英文為“Fireware”。

1.5GB/秒并非世界最快

    1.5GB/秒就世界最快？當(dāng)然不是

    普通家用SSD的速度之所以慢，是因為其閃存通道數(shù)最多只有8條；而PCI-E原生SSD一般配備32條通道，它的 性能是普通家用SSD的3-4倍。另外一個重要原因，SATA接口最多支持600MB/秒的速度，而PCI-E 2.0 8X就可以支持8GB/秒的速度，PCI-E 3.0 16X可以支持高達(dá)16GB/秒的速度，它們輕易突破SATA3.0的速度限制。

    那么1500MB/秒的讀寫速度就能稱之為世界最快？當(dāng)然不是，筆者測試的兩塊PCI-E橋接SSD，最大讀寫速度就超過2700MB/秒。

    筆者經(jīng)過多方網(wǎng)絡(luò)資料查詢得知，原來兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的SSD分成四個系列產(chǎn)品，除了為客戶定制的產(chǎn)品，還分成Q300/500/700系列，其中Q300的性能比較低，Q500注重可靠性，Q700是旗艦型產(chǎn)品，它的最大讀寫速度高達(dá)12GB/秒。

    如果以PCI-E SSD為限定范圍，Q700不是世界最快也是最快之一的硬盤。下面就由筆者為大家展示PCI-E SSD的獨(dú)特魅力。

    筆者測試的2TB PCI-E SSD，使用的是橋接芯片，并非原生PCI-E接口，它的架構(gòu)較之PCI-E原生SSD要簡單得多，它由一個存儲卡加上8個mSATA SSD組成。

    CrystalDiskMark

    CrystalDiskMark是一款簡單易用的硬盤性能測試軟件，但測試項目非常全面，涵蓋連續(xù)讀寫、 512K和4KB數(shù)據(jù)包隨機(jī)讀寫性能，以及隊列深度(Queue Depth)為32的情況下的4K隨機(jī)性能。隊列深度描述的是硬盤能夠同時激活的最大IO值，隊列深度越大，實際性能也會越高。

    從CrystalDiskMark測試看，2TB PCI-E SSD的持續(xù)讀取速度達(dá)到1599MB/s，而持續(xù)寫入速度也達(dá)到1412MB/s。雖然這個數(shù)值離1500MB/秒比較近，不過我們一般說某款的讀寫速 度不是以這個為標(biāo)準(zhǔn)，而是以下面的測試軟件測出的數(shù)值為標(biāo)稱數(shù)值。

    ATTO Disk Benchmark

    ATTO Disk Benchmark是一款優(yōu)秀且免費(fèi)的磁盤基準(zhǔn)測試軟件，支持對穩(wěn)定性/突發(fā)性傳輸速率進(jìn)行讀寫測試，適用于常規(guī)硬盤、RAID、USB閃存盤、移動存儲卡等產(chǎn)品的讀寫性能測試。

    2TB PCI-E SSD在ATTO DiskBench 隊列深度4測試中，最大讀取速度達(dá)到2565MB/秒，寫入速度達(dá)到2776MB/秒。

    PCI-E接口具備得天獨(dú)厚的帶寬優(yōu)勢，只要主控的性能足夠強(qiáng)勁，它的讀寫速度速度達(dá)到12GB/秒水到渠成。我們看到的諸如1500MB/秒、2700MB/秒級別的PCI-E SSD，它采用的是入門級主控，1TB的價格在2.5-3.5萬元不等。

    我們根據(jù)有限的資料報道，兩位80后創(chuàng)業(yè)者研制的1TB固態(tài)硬盤，它是由64顆16GB閃存組成，實際上這1TB并不是可以使用的容量。這1TB閃存當(dāng)中有一部分被用作空白區(qū)域，主要用于垃圾回收、壞塊管理以及耗損均衡等，另外還有一部分區(qū)域用于奇偶校驗。

    這就是前面的兩位80后創(chuàng)業(yè)者強(qiáng)調(diào)的另一個核心難題－－架構(gòu)，1TB閃存如何在兩部分區(qū)域進(jìn)行分配是一門大學(xué)問。

算法設(shè)計高手 值得佩服和鼓勵

    當(dāng)我們看完全文，有網(wǎng)友可能已經(jīng)看出名堂，這兩位80后創(chuàng)業(yè)者的核心技術(shù)在哪里？他們所有的核心部件都是采購第三方的產(chǎn)品！實際上兩位80后創(chuàng)業(yè)者遇到的問題，也是我們所有國產(chǎn)SSD廠商遇到的問題，直接關(guān)系到國家產(chǎn)業(yè)。

    SSD產(chǎn)業(yè)之痛

    表面上看，SSD的結(jié)構(gòu)原理和優(yōu)盤一樣簡單，但我們的優(yōu)盤產(chǎn)業(yè)的存在問題延續(xù)至今已10年有余，一衣帶水自然也影響到SSD。SSD的三大核心部件：主控、閃存、緩存，我們國家沒有自主知識產(chǎn)權(quán)。

    一方面，閃存行業(yè)競爭激烈，更新?lián)Q代頻繁，對制造工藝設(shè)備要求極其苛刻，在這方面，我們國家還面臨先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備禁運(yùn)的問題；其次我們?nèi)狈ο嚓P(guān)的研發(fā)生產(chǎn)人員。所幸三星在西安建設(shè)10nm閃存工廠，有利于我國閃存產(chǎn)業(yè)的日后發(fā)展，培養(yǎng)后備研發(fā)生產(chǎn)人員。

    另一方面，我國的硬盤主控基本屬于空白，雖然我們已具備一定的ARM處理器生產(chǎn)研發(fā)能力，但是存儲器的主控對可靠性要求極嚴(yán)，手機(jī)所用的國產(chǎn)ARM處理器轉(zhuǎn)換成硬盤存儲器并非一日之功，其路漫長遙遠(yuǎn)。

    兩位創(chuàng)業(yè)者之痛

    可見兩位80后創(chuàng)業(yè)者的核心技術(shù)并不在硬件上，而是在于軟實力－－算法設(shè)計。經(jīng)過四年的錘煉，兩位80后創(chuàng)業(yè)者已經(jīng)是算法設(shè)計的高手，就這本事，兩人的價值已不止2000萬元人民幣的投資。

    他們對SSD的執(zhí)著和熱情，值得我們欽佩和鼓勵，而且他們選擇PCI-E SSD作為突破口的方向也是正確，因為家用SSD的競爭過于激烈，利潤攤薄；機(jī)械硬盤顯然不是兩個人之力就可以解決。

    他們面對國際和國內(nèi)的SSD巨頭，生存壓力極大， 企業(yè)級用戶對數(shù)據(jù)安全極其看重，正如他們所說：“錢不是問題，數(shù)據(jù)最重要�！睅讉�人組建公司難于承載如此巨大的信用，它的背后必然需要一個龐大的硬件工廠來維系這種可靠的信用。

    注：我國SSD廠商均有一定的歷史沉淀，其前身或為專業(yè)的存儲制造商，比如優(yōu)盤廠商，又或者國防院校背景，背后有一定國家和地方的支持。

    出路何在？ 

    我們國家的幾家SSD廠商，其實有一家是具備一定的國防院校背景和國家扶持的。隨著我國工業(yè)/軍事對快速存 儲的龐大需求，PCI-E SSD能有廣闊的應(yīng)用空間。在國家層次上，有一樣?xùn)|西要比數(shù)據(jù)安全更重要，它不是國外SSD廠商所為具備的。大浪淘沙，希望兩位80后創(chuàng)業(yè)者能在日后大放 異彩，為我們國家的SSD產(chǎn)業(yè)做杰出貢獻(xiàn)。