存儲級內存(SCM)帶來的存儲革命
隨着數據量的大幅增長以及各種數據分析應用的出現，存儲市場保持着快速增長勢頭。然而，這些應用極大地消耗着硬件性能。隨着性能需求的不斷提升，即使是閃存也顯得力不從心了。因此，我們需要新的技術和新的架構來應對這個新的挑戰。
性能需求的快速增加，存儲系統需要變得更快、更加密集、更加便宜，同時還要更加綠色。內存中處理(毫無疑問會極大的消耗內存)也帶來了不斷增加的內存配置以及動態隨機訪問內存(DRAM)的成本和能耗之間的平衡問題。
這些發展的結合形成了一個近乎完美的風暴，那就是存儲級內存(SCM)。SCM已經成爲了一個新的流行詞，代表着下一代的非易失性內存(NVM)。
將下一代持久性存儲應用到自己產品中的先行者將獲取每年十億計的收入，而且還會隨着時間推移不斷增加。SCM技術在目前的生態系統中有多個切入點，每一個切入點都能帶來高價值。這一輪的變革大致順序可以用以下三個場景來說明：
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作爲下一代的閃存替代技術，將徹底改變外部存儲。
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NVM到DRAM的擴展將帶來更大規模的內存中處理(in-memory processing)。
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持久性內存能徹底改變存儲架構。
SCM+MLC/TLC NAND混合SSD探究
在SCM+MLC/TLC NAND混合SSD系統中，利用SCM低延遲的優勢來提高SSD整體性能，但由於SCM價格較高，則利用TLC NAND低成本的優勢來降低SSD整體價格，而MLC NAND則在SCM和TLC NAND充當中間介質。
SCM存儲中沒有類似NAND中的erase/program，而是通過set/reset來改變介質的狀態達到存儲的效果。如下圖，在SCM中具有更短的set/reser時間，基本在ns級別。
與MLC NAND相比，TLC NAND具有更長的延遲。同時，TLC NAND 出錯機率也大很多。如下圖，
(1) SCM+MLC/TLC NAND混合SSD的架構長什麼樣子呢？如下圖：
Host傳進來的數據要寫入SCM？MLC NAND？TLC NAND？怎麼判斷呢？主要看data management的“慧眼”。
如上圖，來自Host的Cold/Sequential數據會直接寫入MLC NAND，而Hot或者Random數據會寫入SCM，當SCM滿時，在挑選出相對cold的數據寫入MLC NAND。最後已經寫入MLC NAND的數據再將Frozen的數據趁MLC NAND做GC時搬入TLC NAND。
SCM與MLC NAND之間數據判斷採用的是CDE算法：
MLC NAND與TLC NAND之間數據判斷採用的是RR-FDCA算法：
(2) SCM+MLC/TLC NAND混合SSD效果如何呢？
針對Hot workloads情況下，SCM對混合SSD的整體提升效果很明顯。
針對Cold/Random workloads情況下，SCM對混合SSD的性能也有一定的提升。不過，此時混合SSD的性能已經看到有收到NAND flash的制約。
針對Cold/Sequential workloads情況下，SCM的作用基本沒有了，混合SSD的性能基本與Only NAND-based SSD的性能差別不大。
寫在最後
實現SCM+MLC/TLC NAND混合SSD，需要在不同workloads與cost之間做出平衡。隨着QLC的問世，相信QLC憑藉更低的價格優勢，會助力混合SSD更加多樣化。
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