轉型中的全快閃儲存陣列

以往，完全以Flash快閃記憶體組成的全快閃儲存陣列（All Flash Array），只有一個單純任務——提供擁有最高I/O效能的儲存空間。

因此全快閃儲存陣列供應商們的競爭焦點，也放在效能上，競相以提供更高的IOPS效能為目標，對其他面向的需求著墨不多。

由於定位於「高I/O應用專用」，加上高昂的成本，早期的全快閃儲存陣列既無須講求擴充性、支援的存取介面十分單一，資料服務功能大多也很貧乏。

但現今的情況已經有了改變。觀察過去1、2年來的全快閃儲存陣列產品發展，可以發現發生了顯著變化。

隨著NAND Flash記憶體成本的持續降低，讓更多用戶能夠接受Flash儲存設備的價格，全快閃儲存陣列的應用範圍也隨著逐步擴大，在不同的應用情境下，I/O效能已不是唯一的目標，還需兼顧其他方面的需求，如彈性的擴充升級能力，多樣化的傳輸介面支援等等。

另一方面，憑藉著高效能，全快閃儲存陣列逐漸替代傳統高階磁碟陣列的角色，承擔企業關鍵應用服務的存取需求。但全快閃儲存陣列若要走出過往「高I/O應用專用」的狹窄定位，真正擔負起高階儲存系統的角色，就不能只單純地提供高I/O效能，還需提供充分的擴充能力、符合高階應用需求的高可用性、必要的資料保護與災難備援機制，以及各式各樣資料服務功能。

開始講求高容量應用，儲存密度迭創新高

過去全快閃儲存陣列只被用在需要高I/O效能的少數應用上，只需提供幾TB容量就已綽綽有餘，事實上，由於早期的Flash記憶體成本十分高昂，更高容量所帶來的高成本，也難以為用戶接受。

不過隨著半導體製程技術的持續突破，與Flash記憶體產能的擴大，Flash記憶體的單位成本已有了大幅度的降低，不僅讓更多的用戶與更多型態的應用，也用得起全快閃儲存陣列這樣的產品，還出現了訴求大容量應用的產品，結合更高儲存密度的Flash元件，連帶也讓全快閃儲存陣列的容量密度迭創新高。

在不久的4、5年前，當時的全快閃儲存陣列，大多只提供單一機箱最大5TB、甚至更低的容量，現在的全快閃儲存陣列主流產品的容量，已經提高到單一機箱40～70TB等級，透過串接多組機箱，還能在一個機櫃中組成100TB甚至500TB等級的容量。

以市場上幾個領導品牌的產品為例，EMC XtremIO的一個X-Brick單元最大容量達40TB，可結合8個X-Brick單元將容量提高到320TB；Pure Storage的FA-400系列搭配擴充櫃，可提供最大70TB原生容量，新的FlashArray//m系列提供的原生容量，進一步增加到136TB；IBM FlashSystem 900最大容量為57TB，搭配SVC控制器組成的FlashSystem V9000最大容量達456TB；NetApp最新推出的EF560可在2U機箱內提供38.4TB容量，搭配擴充櫃可組成最大192TB容量的系統。

另外，市面上還出現了一些特別講求高容量密度的機型，可以在3U不到的機箱內，提供高達500TB容量，容量密度甚至還超過磁碟類型儲存陣列。

在2014年以前，全快閃儲存陣列的儲存密度王者應該是Skyera（已併入WD旗下）在2012年8月發表的SkyHawk，1U高度機箱可提供44TB容量，比同時期的其他全快閃陣列的儲存密度高了5倍以上，即使是3年後的現在，也少有全快閃陣列產品能有這樣高的儲存密度。

後來Skyera在2014年10月發表的新款SkyHawk，又將儲存密度提高到1U/136TB的層次，是當前主流全快閃陣列的5倍以上。但Skyera新款SkyHawk的容量密度紀錄維持了不到半年，便為SanDisk的產品打破——SanDisk在今年3月發表的InfiniFlash，可在3U高度內提供512TB容量，平均每1U空間的容量達到170TB，1組機箱的容量就抵得上其他產品一整個機櫃的容量。

更大容量、或更高儲存密度的全快閃儲存陣列，意義不僅止於可支援更大規模的應用，更重要的是，結合即時重複資料刪除與壓縮技術，進一步可用儲存容量提高數倍，從而將全快閃儲存陣列的單位容量成本，降到和傳統磁碟陣列相當、甚至更低的程度。

採用更具成本效益的Flash記憶體

早從3、4年前起，全快閃儲存陣列供應商便陸續捨棄了成本高昂的SLC Flash顆粒，開始在產品上採用便宜許多的MLC Flash晶片，到了現在，幾乎已經沒有使用SLC Flash的全快閃儲存陣列。

在MLC幾乎一統全快閃儲存陣列儲存元件的現在，為了區隔產品，有些廠商（如EMC XtremIO）會強調他們使用的是企業級的eMLC，擁有比一般MLC更佳的資料完整性與耐久性。

不過近來有越來越多全快閃儲存陣列供應商使用了消費級的cMLC Flash顆粒（如Pure Storage、SolidFire與HP等），認為應透過儲存系統層級的存取機制，來解決Flash模組的效能與可靠性問題，而非透過選用等級更高、但成本也更高的Flash顆粒來改善Flash模組可靠性。例如由儲存陣列系統、而非Flash模組來執行garbage collection，或是採用可改善寫入作業的日誌結構等，不僅可以迴避cMLC效能與可靠性較差的問題，還能藉此降低儲存介質成本。

依循這樣的思路，一些全快閃儲存陣列供應商（如Violin）瞄準了儲存密度更高、採用3D堆疊技術的新一代Flash晶片，如3D TLC、3D QLC等，這些形式的Flash晶片儲存密度更高、單位容量成本也更低，雖然耐久性要比MLC更低了一個層次，但只要儲存陣列存取機制有相對應的考量，TLC與QLC也足堪企業儲存使用。

更加重視擴充能力

以往由於Flash記憶體成本高昂，小規模的全快閃儲存陣列成本就已相當驚人，用戶負擔不起太大規模的全快閃儲存陣列應用，連帶地全快閃儲存陣列也幾乎不需要考慮擴充性，單一機箱就能滿足用戶需求。所以一些問世較早（2010年以前）的全快閃儲存陣列產品（如TMS與Violin），基本上都欠缺擴充能力，效能與容量都局限在一個機箱內，既不提供外接，更沒有連接更多控制器的Scale-Out擴充性。若原有儲存陣列的容量不敷使用、或效能不足，便須更換使用容量更大、效能更高的儲存陣列款式。

不過隨著全快閃陣列應用範圍的擴大，擴充性已經成為這類產品的一項基本需求，才能更有效地應付不同應用情境的需求，當前主流全快閃儲存陣列大多提供了一定程度的擴充性，可提供從數TB到上百TB的容量組態，以及從數十萬IOPS到上百萬IOPS的效能構型。

就連一些本身不提供擴充能力的全快閃儲存陣列，廠商也推出了搭配獨立儲存控制器的組合方案，讓這些儲存陣列擁有必要的擴充能力（如IBM FlashSystem V系列、Violin Memory早先的Concerto 7000與目前的7700系列）。

如同傳統磁碟陣列，全快閃儲存陣列的擴充性也可區分為Scale-Up與Scale-Out兩種類型，較常見的是Scale-Up型式的擴充能力，也就是為原有系統的控制器串接額外擴充儲存櫃來增加容量，或是以新控制器替換掉原有控制器來提高效能，如NetApp的EF系列、Pure Storage FlashArray家族等。

一些產品採用了Scale-Out的組態（如EMC XtremIO、Solidfire SF系列等），每組機箱都是含有控制器與Flash模組的完整單元，透過堆疊多組機箱，便能同步地擴展儲存容量與I/O效能。

另一些產品則提供了Scale-Up+Scale-Out的雙重擴充能力，更靈活地因應不同型式的擴充需求——當用戶只單純更大儲存空間時，可選擇外接儲存櫃獲得更多的儲存空間；當用戶需要更高的I/O效能時，則可堆疊更多控制器節點，組成更大規模的儲存陣列叢集，藉此獲得更高的I/O效能。Cisco UCS Invicta（前Whiptail的產品）、HP 3PAR Storeserv 7450與Kaminario的K2系列等產品，都具備了這種Scale-Up+Scale-Out雙重擴充能力。

進階軟體服務功能漸趨完善

依循擴大應用範圍的發展路線，全快閃儲存陣列若要跨出「高I/O專用」的狹窄應用範圍、承擔更通用性的存取任務，提供完整的高可用性，並支援各式各樣軟體功能與資料服務，將是必備的要求。

高可用性是企業級儲存設備必不可少的特性，硬體機構與系統設計必須盡可能避免單點故障導致存取服務停擺；至於企業級儲存設備必備的軟體功能，則大致可分為這幾類：

(1)   資料保護類型的資料服務，如快照、Clone、遠端複製與加密等。

(2)   支援特定應用平臺的存取機制，如微軟VSS、VMware VAAI等。

(3)   資料縮減技術：重複資料刪除與即時壓縮。

對全快閃儲存陣列來說，資料縮減功能尤為重要，透過重複資料刪除與壓縮，可讓容量有限的Flash記憶體，發揮比帳面容量規格高出數倍的空間效益，形同具有降低單位容量成本的效果。

由於應用面向較窄，早期的全快閃儲存陣列產品在軟體功能上大多乏善可陳，甚至完全不考慮提供資料服務功能。然而這幾年來的情況已經大為不同，全新開發的新款全快閃儲存陣列產品，都以提供完整資料服務為訴求；至於從傳統磁碟陣列產品衍生而成的全快閃儲存陣列，亦有可直接沿用傳統磁碟陣列軟體功能的先天優勢，就連過去不重視資料服務的一些專屬硬體規格全快閃儲存陣列，也大幅強化了軟體功能。

如IBM將FlashSystem與SVC控制器組合為FlashSystem V系列，以便透過SVC來提供必要的資料服務，Violin Memory亦在不久前發表的新款7000系列產品上，移植了原先必須透過外接控制器才能取得的資料服務功能。

從「高I/O專用系統」轉型為「高效能通用儲存系統」

隨著儲存容量與儲存密度的持續提高、擴充性的改善，以及資料服務的逐步完善，當前的全快閃儲存陣列逐步脫離過往「高I/O環境專用」角色，開始承擔更多樣化的應用。如同SSD取代高轉速硬碟的趨勢，可以預期，當Flash記憶體成本降低到與傳統磁碟同一層級——差距不再是以十倍、數十倍計算，而只有數倍以內差距時，全快閃儲存陣列便有望全面取代現有的高階磁碟陣列產品，讓企業儲存應用進入新時代。