直接設定紀錄：DirectFlash 與 NetApp

在企業級儲存裝置中，技術債務不僅會拖慢您的速度，更決定了您的上限。NetApp 最近發表的部落格文章 “Direct Flash vs. SSD” 表示，ONTAP 管理的標準 SSD 效能「夠好」。但在NVMe時代，“夠好”還不夠好。Pure Storage^® DirectFlash^® 模組 （DFM） 並不是漸進式的改良，而是架構上的全面檢修。以下是 NetApp 的索賠手術明細，並以工程事實為後盾。

1. 效能與延遲：韌體管理費用 vs. 軟體定義的快閃記憶體

NetApp 表示：成熟的 SSD 韌體效能優於自訂快閃模組。
現實：DFM 消除了快閃轉換層 （FTL），完全繞過 SSD 控制器的抽象。相反地，Purity OS 直接管理 NAND 的放置、垃圾收集和耗損平均。如此可產生：

• 低於 Sub-250μs 的延遲（理想條件下，ONTAP 管理的 SSD 則為 300–500μs，在寫入放大或混合 IO 模式下則更高）
• 因軟體協調 NAND 作業，在混合式 IO 工作負載下維持一致的延遲
• IOPS 針對系統層級的可預測性進行調整，雖然現成的 SSD 可能提供更高的原始 IOPS，但 DFM 可最佳化端到端輸送量，並具有決定性延遲，以及跨工作負載的一致效能，避免快閃翻譯層和背景作業中出現的可變行為

ONTAP 仍仰賴硬碟管理的 FTL，這些 FTL 已針對廣泛的相容性進行最佳化，而非針對工作負載的行為進行最佳化。如此一來，延遲不一致、停頓無法預測，以及韌體引起的瓶頸。

2. 可靠性：工作負載量身訂做的快閃管理

NetApp 表示：SSD 的可靠性更高，這要歸功於既有的韌體技術。
現實：DFM 將耗損平均化等可靠性機制卸載至 Purity，並封鎖健康狀態追蹤，Purity 可全面掌握系統 IO 模式。這樣就能實現：

• 經過微調的寫入放大控制，使媒體耐久性提高 2.5 倍
• 更聰明的垃圾收集機制，根據應用程式層級的行為進行調整
• 不需韌體黑箱經驗式的可預測行為

SSD 韌體仍然在元件層級運作，使用超額配置和一般邏輯來掩蓋快閃記憶體的限制。雖然這能延長耐久度，但通常效率不彰，而且無法深入剖析全系統的 IO 模式。結果是混合工作負載下的延遲和行為無法預測。相較之下，Pure Storage DFM 將快閃管理轉向 Purity OS，以維持整體能見度與控制能力，進而在系統間實現快閃的協調處理、決定性延遲，以及企業級的容錯。這不只是巨觀層級的保護，更是一種精心設計的可預測性。

3. 能源效率：減少抽象，提高效率

NetApp 表示：SSD 具備足夠的效率，因此 DirectFlash 在這方面並沒有任何優勢。
現實：DFM 達成優異的電源效率，並非因為硬體不同，而是因為軟體更聰明。DFM 將快閃管理從嵌入式硬碟韌體轉變為 Purity OS，消除了冗餘流程，如板載垃圾收集、FTL 誘導的中繼資料查詢和控制器開銷。這種簡化、軟體定義的模型能夠：

• 每 TB 耗電量降低高達 30%
• 降低熱負載並提升機架級電源效率
• 消除對實際 IO 效能無貢獻的每硬碟 DRAM/控制器週期
• 為密集部署簡化的電力配置和冷卻，並擁有可支援更高機架密度的熱室

容量更大的 DFM 也能提升每 TB 的能源效率。DFM 的個別模組容量為 150TB，擴充至 300TB，因此每個模組的密度遠比 NetApp 的 61.44TB SSD 高出許多，因此可降低所需的裝置總數，進而節省機架級電力與冷卻成本。

SSD 的功耗不僅受到快閃記憶體容量的影響，而且受到包括控制器邏輯、FTL 和 DRAM 更新週期等機載處理的額外負荷影響，這些都獨立於儲存系統運作，並帶來效率低下。

4. 密度：專為快閃記憶體打造的足跡

NetApp 表示：SSD 提供更高的密度。
現實：NetApp 宣稱密度更高，但 DFM 則透過將每個模組擴充至 150TB （宣布為 300TB），相較於 61.44TB SSD，為每個 RU 提供更多可用快閃記憶體。DFM 可減少裝置數量，同時減少額外負荷，簡化擴充作業，並減少機架層級的佔用空間。

• 與基於機架的 SSD 機櫃相比，每個 RU 的可用密度高達 2 倍
• 目前的 DFM 容量：相較於 NetApp 新推出的 6150TB0TB，並宣布推出 300TB 型號 NVMe  
• DirectFlash 機架式架構可實現分解式容量擴充，而不會造成傳統瓶頸

NetApp 架子使用標準 NVMe SSD，容量高達 61.44TB，由 ONTAP 管理。但快閃行為取決於個別 SSD 韌體，而非儲存OS。相較之下，Pure Storage DFM 將快閃控制轉變成 Purity OS，實現 IO、耗損平衡技術和垃圾收集的總體協調。

為何重要：使用 NetApp，硬碟韌體在負載下增加變異性，尤其是在背景工作期間。Pure Storage 消除了這些瓶頸，提供更可預測的效能、更快的應用程式，以及更簡單的操作。

5. “專有” vs. 精密工程

NetApp 表示：DFM 是專有的，並鎖定客戶。
現實：整合無法鎖定 – 其架構是正確的。Pure Storage DFM 與 Purity 共同設計，以優化整個快閃堆疊：

• 遙測驅動的快閃記憶體管理：Purity OS 以全系統層級來控制寫入配置、垃圾收集與資料配置，而非以盲目方式控制硬碟層級。 
• 整合式韌體/軟體生命週期：移動零件更少，邊緣外殼更少。此整合功能可降低升級風險，並消除 SSD 韌體中常見的不一致之處。
• 簡化、彈性的韌體設計：DFM 不依賴第三方 SSD 微代碼，但複雜度較低，穩定性更高，因此錯誤和回歸更少。

同時，NetApp 必須支援並整合硬碟與第三方韌體，因為韌體無法控制。這表示在每次更新程式碼時，都會發生無法預測的錯誤、效能調校的頭痛，以及風險。有了 Pure Storage，軟體與媒體能一起發展，提供透明度、決定性與營運一致性。

6. Metadata：Pure Storage 的階層式引擎與 WAFL 的傳統

「Purity 整理並放置多個記憶體和儲存層的中繼資料，以確保大規模的穩定低延遲。」
– “科學更好，2 吋

Pure Storage Metadata金字塔運用：

• SRAM 和 DRAM 的熱門中繼資料
• 機上日誌記錄適用的 NVRAM
• 針對冷但頻繁讀取的地圖最佳化 SSD 配置

ONTAP 的 WAFL 架構雖然當時功能強大，但其設計是以旋轉磁碟為核心。其寫入副本中繼資料模型透過編寫新區塊和更新指標來引入 IO 擴增，而不是修改到位的資料。這種行為可能導致中繼資料密集操作期間的延遲飆升，例如快照建立或刪除、重建和中繼資料重組。對客戶而言，這意味著要進行更多調整，而且預測性更低，尤其是在大規模和混合工作負載條件下。

7. 投資保護與簡易性

NetApp 表示：ONTAP 和 SSD 透過靈活的媒體選項提供優異的投資保護和簡易性。
現實：Pure Storage Evergreen 基礎架構透過不中斷的升級，包括控制器和媒體，提供真正的投資保護，無需堆高機更換。DFM 完全由 Purity 管理，所有複雜度皆由使用者所擷取。NetApp 的彈性仍取決於硬碟韌體、機架相容性和 WAFL-era 中繼資料結構。真正的簡易性來自於整合式軟體硬體生命週期，而非每三到五年更換一次 SSD。

而 Pure Storage 的客戶也再次提出了以下主張：

• 超大規模驗證：Meta 選用 Pure Storage FlashArray 和 DirectFlash 來支援其任務關鍵 AI AI 和分析工作負載，因為當世界上最嚴苛的環境選擇平台時，它不再只是一個聲明，而是標準。
• Evergreen 客戶：Evergreen^® 有 97% 以上客戶完成了至少一次不中斷的控制器或媒體升級 – 無需遷移、無需重新購買、無需停機時間。
• 客戶滿意度：Pure Storage 經稽核的 NPS 為 81，相較之下，NetApp 在 30 到 40 多歲間的歷史 NPS 為佳。
• 真實案例：一家主要的 SaaS 供應商將兩個 AFF 陣列的機架整合到一個裝有 DFM 的 FlashArray//XL 陣列中，從而將功率降低了 40%，機架空間降低了 75%。
• 實際成果：ServiceNow 採用 Pure Storage FlashArray 來增加雙倍容量，並提高可用性、增加運作時間，並簡化基礎架構管理。

DFM 與 SSD 的比較：頭對頭工程比較

閉幕：架構差距

NetApp 持續在專為一般相容性而打造的 SSD 上，環繞老舊 WAFL 檔案系統邏輯。Pure Storage 打造 DirectFlash 以消除翻譯層、減少絆腳石，並最大化快閃經濟效益。NetApp 表示這是不必要的。我們說這是不可避免的。

DirectFlash 模組不只是一個更好的快閃媒體，而是專為現代化資料中心所設計的工程化儲存系統骨幹。

這不是 livin’ la vida loca，而是未來生活。

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