全閃存陣列（AFA）也稱為固態存儲磁盤系統，是一種外部存儲陣列，僅將閃存介質用于持久存儲。閃存用于替代長期與網絡存儲系統相關聯的旋轉硬盤驅動器（HDD）。

銷售全閃存陣列的供應商通常允許客戶在同一機箱中混合使用閃存和磁盤驅動器，這種配置稱為混合陣列。但是，這些產品常常代表供應商嘗試通過用閃存替換某些介質來改造現有的磁盤陣列。

全閃存陣列設計：改裝或專用

其他供應商銷售專門設計的本地系統專用系統，僅支持閃存。這些模型還嵌入了廣泛的軟件定義的存儲功能來管理陣列上的數據。

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AFA的一個明確特征是包含本地軟件服務，使用戶能夠直接在陣列硬件上執行數據管理和數據保護。這與安裝在標準x86服務器上的服務器端閃存不同。將閃存存儲插入服務器比購買全閃存陣列要便宜得多，但它也需要購買和安裝第三方管理軟件來提供所需的數據服務。

領先的全閃存廠商已經為基于陣列的數據管理服務編寫了算法，包括克隆，壓縮和重復數據刪除，內聯或后處理操作，快照，復制和精簡配置。

與其基于磁盤的副本一樣，全閃存陣列可在存儲區域網絡（SAN）或網絡附加存儲（NAS）環境中提供共享存儲。

全閃存陣列與磁盤的區別

沒有移動部件的閃存是一種非易失性存儲器，可以被稱為塊的存儲器單元擦除和重新編程。它是可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）的一種變體，因其可以通過單一動作或閃存擦除存儲器塊而得名。閃存陣列可以比固態驅動器（SSD）傳輸數據的速度要快于機電磁盤驅動器。

全閃存陣列相對于基于磁盤的存儲的優勢在于，當應用程序進行查詢以讀取數據時，具有全帶寬性能和更低的延遲。AFA中的閃存通常以固態硬盤的形式出現，這在設計上與集成電路類似。

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Flash比旋轉磁盤更昂貴，但多級單元（MLC）閃存，三級單元（TLC）NAND閃存和3D NAND閃存的開發降低了成本。這些技術能夠實現更大的閃存密度，而不需要縮減NAND單元的成本。

MLC閃存比單層單元（SLC）閃存更慢，耐用性也更低，但公司已經開發出可以提高其耐磨程度的軟件，從而使MLC可以被企業應用所接受。然而，SLC閃存仍然是具有***I / O要求的應用的選擇。TLC閃存比MLC降低了價格，雖然它還具有可以通過軟件減輕性能和耐久性的折衷。其中支持TLC SSD的供應商產品包括Dell EMC SC系列和Kaminario K2陣列。

購買全閃存陣列的注意事項

決定購買AFA不僅僅是簡單比較供應商產品。全閃存陣列可將大量性能增加到特定的一組應用程序，但可能無法為其他工作負載提供同等的好處。例如，使用內聯重復數據刪除和壓縮功能在閃存中運行虛擬化應用程序往往比支持獨特文件不可壓縮的流媒體的閃存更具成本效益。

一個all-SSD系統的***，最小和平均等待時間會比HDD陣列小。這使得閃存適合大多數讀取密集型應用。

這種折衷來自寫入放大，這與SSD如何重寫數據以擦除整個塊有關。寫密集型工作負載需要一種特殊算法來收集SSD相同塊上的所有寫入，從而確保軟件始終將多個更改寫入同一個塊。

垃圾收集可能會給SSD帶來類似的問題。閃存單元只能承受有限的寫入次數，因此可以使用損耗均衡來提高閃存的耐用性。盡管具有寫密集型工作負載的用戶可能希望獨立測試供應商的陣列以確定***配置，然后大多數供應商都設計了全閃存系統，以***限度地減少垃圾收集和耗損均衡的影響。

盡管為系統前期支付了更高的價格，但購買AFA的用戶可能會看到隨著時間的推移存儲成本下降帶來的優勢。這與全閃存陣列CPU利用率的增加息息相關，這意味著企業需要購買更少的應用服務器。

AFA的物理尺寸小于磁盤陣列的物理尺寸，這會降低機架數量。系統中機架數量減少也會減少數據中心產生的熱量和冷卻功耗。

全閃存陣列供應商，產品和市場

閃存最初是作為其他全HDD系統中的少數SSD推出的，旨在創建一個小閃存層來加速一些關鍵應用程序。因此誕生了混合閃存陣列。

隨著軟件的出現，SSD的下一個發展階段到來了，它使SSD能夠作為磁盤存儲的前端緩存，從而擴展陣列上運行的所有應用程序的更快性能優勢。

現在已經不存在的廠商Fusion-io是閃存的早期先驅。Fusion-io于2005年推出了包含閃存芯片的外圍組件接口快速（PCIe）卡。將PCIe閃存卡插入服務器插槽使數據中心能夠提高傳統服務器硬件的性能。Fusion-io于2014年被SanDisk收購，后者隨后被Western Digital Corp.收購。

同時，Violin也很早就打破僵局，Violin的系統采用定制芯片設計，迅速贏得了客戶，也為2013年公共市場的崛起助力。到2017年，Violin被全閃存競爭者超越，其陣列集成了先進的軟件數據服務。在申請破產之后，該供應商在2018年被私人投資者重新啟動為Violin Systems，重點是向管理服務提供商銷售全閃存。

全閃存存儲陣列的比較 獨立分析師Logan G. Harbaugh比較了各種全閃存陣列。此圖表創建于2017年8月。

全閃存陣列供應商，例如Pure Storage和XtremIO（Dell EMC的一部分）是最早納入內聯壓縮和重復數據刪除技術的廠商，現在大多數其他供應商都將其作為標準功能。增加重復數據刪除功能有助于AFA提供基于廉價旋轉媒體的存儲價格平價機會。

領先的全閃存陣列產品樣本包括以下內容：

• 戴爾EMC VMAX
• 戴爾EMC Unity
• 戴爾EMC XtremIO
• 戴爾EMC Isilon NAS
• 富士通Eternus AF
• Hewlett Packard Enterprise（HPE）3PAR StoreServ
• HPE Nimble存儲AF系列
• 日立Vantara虛擬存儲平臺
• 華為OceanStor
• IBM FlashSystem V9000
• IBM Storwize 5000和Storwize V7000F
• Kaminario K2
• NetApp全閃存光纖陣列連接陣列（NetApp AFF）
• NetApp SolidFire系列 - 包括NetApp HCI
• 純存儲FlashArray
• 純FlashBlade NAS /對象存儲陣列
• Tegile Systems T4600 - 由Western Digital于2017年購買
• Tintri EC系列

對混合陣列用例的影響

閃存價格下降，數據增長和綜合數據服務增加了全閃存陣列對許多企業的吸引力。這導致業內人士猜測全閃存存儲可以取代混合陣列，盡管考慮使用混合存儲基礎架構仍然有很好的理由。

雖然硬盤使用更多的功率并且比閃存更慢，從而導致每IOPS成本較高，但是它們以較低的每千兆字節成本提供可預測的性能。全閃存陣列每IOPS的成本也較低，加上速度和功耗較低的優勢，但它們前期需要更高的購買價格和每GB的成本。

AFA與混合陣列

混合閃存陣列使企業能夠在相對較低的成本和平衡的性能之間取得平衡。由于混合陣列支持高容量磁盤驅動器，因此它比AFA提供更高的總存儲容量。

全閃存NVMe和NVMe over Fabrics

基于非易失性存儲器快速（NVMe）閃存技術的全閃存陣列代表了下一個成熟階段。NVMe主機控制器接口通過使應用程序直接與后端存儲通信來加速數據傳輸。

NVMe旨在成為在主機和目標設備之間傳輸數據的小型計算機系統接口（SCSI）標準的更快選擇。NVMe標準的開發由NVM Express Inc.主辦，NVM Express Inc.是一家由100多家成員技術公司組成的非營利組織。

NVMe標準被廣泛認為是SAS和SATA協議的最終繼任者。NVMe外形包括附加卡，U.2 2.5英寸和M.2 SSD設備。

一些基于NVMe的產品包括：

• DataDirect Networks Flashscale
• Datrium DVX混合動力系統
• HPE持久性內存
• Kaminario K2.N
• Micron加速解決方案NVMe參考架構
• Micron SolidScale NVMe超過Fabrics設備
• 純存儲FlashArray // X
• Tegile IntelliFlash

少數NVMe-flash初創公司也將產品推向市場，其中包括：

1.Apeiron Data Systems將NVMe驅動器與現場可編程門陣列中的數據服務相結合，而不是連接到存儲陣列的服務器。

2.E8存儲E8-D24 NVMe閃存陣列可將快照復制到連接的計算服務器，以減少陣列上的管理開銷。

3.Excelero軟件定義的存儲在任何x86服務器上運行。

4.Mangstor MX6300 NVMe over Fabrics（NVMe-oF）存儲是戴爾PowerEdge服務器上的品牌PCIe NVMe附加卡。

5.Pavilion Data Systems品牌的Pavilion Memory Array。

6.Vexata VX-100基于軟件定義的Vexata Active Data Fabric。

行業專家預計，2018年將迎來更多基于NVMe-oF的端到端機架式閃存存儲系統。這些系統將定制的NVMe閃存模塊作為結構來代替一堆NVMe SSD。

NVMe-oF傳輸機制支持主機設備和NVMe存儲設備之間的長距離連接。IBM，Kaminario和Pure Storage已經公開披露支持NVMe-oF的產品，盡管大多數存儲供應商已經承諾提供支持。

超融合基礎設施中的全閃存存儲陣列

超融合基礎設施（HCI）系統將計算，網絡，存儲和虛擬化資源整合為一體。大多數超融合產品旨在將磁盤用作前端存儲，依靠適度的閃存緩存層來加速應用程序或用作冷存儲。由于與性能相關的原因，大多數HCI陣列傳統上并不主要用于閃存存儲，盡管在2017年開始發生變化。

現在主要的HCI供應商銷售全閃存版本。其中包括思科，戴爾EMC，HPE，Nutanix，Pivot3和Scale Computing。NetApp于2017年10月推出了一款基于SolidFire全閃存存儲平臺的HCI產品。