Fusion-io公司近日致力于研究一种能以较具成本效益的方式将TB级容量整合在精简型服务器设计中的方法。这项工作的先决条件是服务器的操作系统(OS)必须提升其储存容量，如同目前已用于Linux系统中的建置。

　　Fusion-io公司技术长David Flynn表示：“在操作系统I/O架构上多年来一直缺乏创新，其原因在于过去它似乎无关紧要；但现在不同了，我们发现OS中遗留着许多传统结构中的老毛病。”Flynn表示，“这些低性能的I/O子系统是目前提高储存容量的瓶颈。”

　　竞争厂商们则警告可能需要花费数年的时间，而且不太可能取代由一般硬盘和混合型硬盘(均嵌入少量闪存)所占据的大规模市场。

　　Fusion-io因而推出了ioDrive产品，它在一张PCI Express卡上整合了80-640GB的NAND闪存，目的在于取代硬盘和传统的固态硬盘(SSD)。其新颖的控制器设计可实现每秒10万次的I/O作业，足以搭配PCI Express总线的数据吞吐量。

　　ioDrive突破了当前服务器架构的一些限制。仅用一张Fusion-io高阶640GB卡，就足以应付一个主处理器针对大量存取的I/O处理作业。

　　“由于内存使用的组件正由硬盘转向硅晶，让我们有机会解决过去储存装置遭遇的容量限制问题，”Flynn说。

　　尽管硬盘的成本(每GB约0.5~2美元)比闪存的成本(每GB约20美元)更低得多，但它在性能和功耗方面的表现却相形见绌。这些因素便为闪存开辟了计算机应用的新领域，特别是在可携式和高阶服务器等PC基础架构可支持固态硬盘技术的应用上。

　　Flynn指出，如果各种操作系统无需在移动并复制区块储存结构上花费太多时间，那么就能够处理更大的吞吐量。这将可能使目前的刀锋服务器装载足够的Fusion Express卡，在现有的10U服务器局部机架空间内实现20TB的储存量。

　　目前，这样的储存量需要4个满负载的旋转式硬盘机架，在与光纤信道(FC)交换机相连的光纤信道数组专用网络上进行连接才能实现。建构和执行该网络的成本高达100万美元，即每GB容量约需80美元。相形之下，只要进行适当的OS修改，一套内建Fusion-io卡的服务器仅需稍微改变操作系统，就能实现相同的储存容量(只需3万美元，每GB容量成本约30美元)。

　　“我们正将储存局域网络再重新整合于服务器中，”Flynn介绍。

　　Fusion-io公司正与Linux社群合作为操作系统进行必要的修改。这些改动至少要到年底才能完成。据称，微软也在考虑为其Windows Server进行类似的修改。

　　这些改变归根究底是为了建立一种更高效的区块储存新方法。Flynn建议将区块储存结构提升到更高的操作系统层次，例如在文件中建立地址补偿。这样的处理能力也需要对Fusion-io公司所设计的硬件控制器进行适当修改。

　　“能在PCI Express卡上整合内存虽然很有意义，但问题是这种方法什么时候能实现。”美国Stec公司营销与业务开发副总裁Pat Wilkison表示，“在未来18个月内，这种方法还无法成为现实。”

　　Wilkison指出：“目前还没有可在Express上处理驱动器的协议。软件方面还必须进行一些较大的修改，而这就需要仰赖微软等大公司才能实现了。”

　　Stec公司制造的Zeus固态硬盘，能把500GB的闪存封装在外表与功能类似3.5英吋硬盘内，并利用标准的3Gbps序列ATA和序列连接SCSI(SAS)硬盘进行互连。该公司声称，该硬盘使用了8kB的数据封包，处理速度可达4万IOPS。

　　在2008年早期，OEM厂商们将能使用闪存硬盘将等量的储存局域网络(SAN)置于服务器机架上，而无需修改操作系统，Wilkison说。“目前这样的目标已在Zeus产品中实现了，而且采用这些高阶SSD的情况看起来也还不错，”他说。

　　事实上，即使是希捷科技(Seagate)等一线硬盘制造商，也计划在近期进入SSD市场。

　　“我们计划在2008年开始出货SSD产品，”希捷公司一位发言人表示，“展望未来，分析师和用户们都认为，从出货数量及字节来看，硬盘仍是主要的储存方案，其后才是混合硬盘以及固态硬盘。”
　　区块协议(block protocol)和硬盘互连是限制闪存以Express提供更高性能的瓶颈。Fusion-io公司因而使用了一种用于处理器快取作业的直接内存接取(DMA)事务处理方法来移动大量储存数据，实现了每秒10万次IOPS的性能。

　　“CPU跟不上这样的I/O速度，因为有太多的区块处理任务必须在操作系统中进行处理。”Flynn说。

　　单芯片控制器

　　Fusion-io公司以单芯片方式实现其闪存控制器，其中包含一个嵌入式1GHz PowerPC 405核心、一个DMA引擎、一个PCI Express模块及各种控制逻辑。该控制器管理Express卡上的闪存芯片间互连且固定的交错数组。

　　这些多达160个闪存芯片间的连接被分为多层，各层接续地执行特定任务。不同层次间相互独立且平行运作，以保持内部总线的满载。该总线宽160位，执行频率为50MHz，可使闪存芯片速度与2.5Gbps Express的吞吐能力相互搭配。

　　“基本上，它在NAND闪存中是以平行方式推动160个不同的进程，”Flynn说。

　　Fusion-io公司是支持多级单元(MLC)闪存的少数供货商之一。该公司声称其MLC硬盘可较传统硬盘的寿命更长。Fusion-io公司虽尚未测试其MLC产品的吞吐量，但一般相信可能低于其SLC设计的10万IOPS。