O armazenamento em estado sólido é uma área tecnológica fantástica, que promete oferecer alto desempenho a uma enorme variedade de aplicações corporativas. Infelizmente, alguns fornecedores de unidades de estado sólido (SSD) criaram uma confusão com declarações ousadas e o posicionamento de suas soluções que nem sempre atendiam as expectativas na prática. Além disso, a falta de normas de teste no espaço corporativo (um ambiente com muitas aplicações, em empresas que não podem tolerar falhas excessivas) agravou o problema.

Concepção de uma SSD: fundamentos

A concepção de uma SSD envolve dois componentes-chave que devem ser integrados para criar uma solução sólida: a memória não volátil e a controladora.

A memória usada com maior frequência nas SSDs é a memória flash NAND não volátil, que é produzida com diferentes graus de qualidade. A NAND é projetada com base na tecnologia SLC (single-level cell, célula de nível único) ou MLC (multi-level cell, célula multinível). A SLC mantém um bit por célula (1 bpc), é mais resistente, mas significativamente mais cara para ser produzida com capacidades mais altas. A SLC também tem a desvantagem de ter um custo alto com menos capacidade geral.

A NAND MLC é menos resistente, pois vários bits de dados são compartilhados em cada célula, mas comporta capacidades maiores e pode ser produzida a custos muito mais baixos. A MLC é oferecida em variedades de três bits por célula (3 bpc) e dois bits por célula (2 bpc), sendo que as variedades de 3 bpc apresentam a mais alta capacidade disponível com um desempenho mais lento.

Após a NAND, um componente essencial de uma SSD é sua controladora. A controladora é o centro de comando da memória NAND, designando onde cada célula da memória lerá ou gravará dados e comunicando-se com a interface, que estabelece a conexão com o computador. Como a própria NAND é imperfeita como mídia, a forma como a controladora reage e funciona para corrigir erros é uma parte fundamental do projeto. Além disso, há uma limitação de gravações por célula que podem ser feitas na NAND antes de ocorrer o desgaste da célula. Uma controladora bem projetada incorpora diversos estilos de nivelamento de desgaste, uma técnica que usa algoritmos para gerenciar o uso da célula e a distribuição de dados dentro da NAND para maximizar a vida útil da SSD.

Por último, a NAND e sua controladora são integradas aos equipamentos eletrônicos e ao circuito ASIC como os componentes finais do projeto. O projeto do ASIC e dos equipamentos eletrônicos fornecerá a alimentação/tensão necessária para a SSD. Os projetos podem variar, assim como a qualidade dos componentes selecionados. Um ASIC mal projetado pode acarretar falha prematura do componente e, portanto, essa é uma área que não deve ser negligenciada.

MLC e SLC na empresa

No início do desenvolvimento da SSD, os projetos baseados em SLC eram voltados para aplicações corporativas de alto desempenho, mas se aplicavam apenas a casos específicos, em que o custo do armazenamento não era uma grande preocupação.

Como a maioria das empresas tem restrições orçamentárias de TI e de custo de sistema, as soluções baseadas em MLC poderiam ser mais apropriadas. Entretanto, a durabilidade de gravação e a confiabilidade continuam sendo preocupações no uso da MLC nas empresas. Os desenvolvedores de SSD reconhecem que, se os problemas relativos à MLC pudessem resolvidos, essa seria a solução ideal para a maioria dos sistemas de armazenamento nos segmentos superiores de desempenho transacional de nível 0. Com esse objetivo, a Seagate e a Samsung se juntaram para enfrentar esses desafios. Com a especialização da Seagate em tecnologia de correção de erros de mídia e o conhecimento da Samsung em NAND, as duas empresas estão se empenhando em desenvolver uma solução de SSD baseada em MLC que possa atender às necessidades dos ambientes corporativos reais.

Classe corporativa vs. cliente

A confiabilidade das soluções de armazenamento tradicionais em unidade de disco rígido (HDD) de classe corporativa é testada 24 horas por dia, 7 dias por semana, com ciclos de trabalho pesado. A classe corporativa também envolve ambientes com vários discos, com ênfase em padrões de acesso aleatórios e cargas de trabalho combinadas. O armazenamento não corporativo, ou seja, para clientes, é testado em ciclos de uso geralmente de 8 horas por dia. Além disso, o armazenamento para clientes é voltado para ambientes com um só disco.

As necessidades do armazenamento em SSD são as mesmas do que para HDDs na empresa, mas, até recentemente, não existiam normas regulamentares. Antes disso, havia um problema no mercado, pois muitas SSDs que eram vendidas como sendo de classe corporativa não funcionavam verdadeiramente como SSDs corporativas e apresentavam taxas altas de falha durante as qualificações dos fabricantes e em campo.

Em setembro de 2010, a JEDEC Solid State Association publicou dois conjuntos de normas sobre durabilidade e a confiabilidade de SSD. As normas JESD218 e JESD219 da JEDEC tratavam dos padrões necessários para distinguir a durabilidade da SSD em aplicações de classe corporativa e de clientes comuns, as duas classes fundamentais que servem de base para o desenvolvimento presente e futuro das normas para estado sólido. Os dois documentos de normas estão disponíveis para download. Essas normas definem requisitos específicos para cada classe de aplicação, descrevem uma metodologia de teste e criam uma classificação de durabilidade de SSD, que fornece uma comparação padrão de durabilidade de SSD baseada na classe de aplicação.

A Seagate se envolveu ativamente no desenvolvimento das normas da JEDEC e presidiu o subcomitê JC-64.8 da JEDEC, que serviu de plataforma para o desenvolvimento das tão necessárias normas de estado sólido. Com a participação ativa da Seagate no desenvolvimento dessas normas e no fornecimento do caminho de teste, os fabricantes de armazenamento e os consumidores receberão produtos de qualidade mais alta, finalmente tendo SSDs que podem ser testados, validados e introduzidos com segurança nos ambientes de armazenamento mais apropriados.

Tabela: Tecnologia MLC vs. SLC

As informações neste boletim de marketing primeiro foram publicadas como um artigo em enterprisestorage.com (dezembro de 2010) escrito por Teresa Worth, gerente de marketing de produtos sênior da Seagate, e David Szabados, gerente de comunicações corporativas sênior da Seagate.

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