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Et bien plus encore Comment expliquer les différences entre les disques SSD

Un disque dur SSD est composé de deux éléments clés : une mémoire non volatile et un contrôleur.

Le stockage SSS repose sur une technologie passionnante qui promet des performances exceptionnelles à une grande variété d'applications d'entreprise. Malheureusement, des déclarations trop audacieuses de certains vendeurs de disques SSD et un positionnement trop hâtif de leurs solutions sur le marché des entreprises ont semé la confusion dans les esprits, les performances réelles des disques se révélant décevantes. Cette confusion a été renforcée par le manque de normes de tests dans le milieu de l'entreprise, qui exploite généralement beaucoup d'applications et qui ne peut supporter un trop grand nombre de pannes.

Conception d'un disque SSD : les bases

Un disque dur SSD comprend deux éléments clés, une mémoire non volatile et un contrôleur, qui doivent être intégrés pour obtenir une solution robuste.

La mémoire non volatile que l'on retrouve le plus souvent dans les disques SDD est la mémoire Flash NAND, dont la qualité varie fortement en fonction du fabricant. La mémoire NAND peut utiliser soit la technologie SLC (single-level cell), soit la technologie MLC (multi-level cell). La première stocke un bit par cellule de mémoire (1 bpc), est plus endurante, plus performante, mais aussi plus onéreuse. En outre, son coût élevé est souvent associé à une capacité assez faible.

La mémoire NAND MLC, quant à elle, stocke plusieurs bits de données dans chaque cellule, est moins endurante, mais a l'avantage de proposer des capacités plus importantes et de pouvoir être produite à moindre coût. Deux variantes de mémoires MLC sont disponibles : les mémoires à 2 bits/cellule et à 3 bits/cellule, ces dernières présentant les capacités les plus grandes, mais aussi les performances les plus lentes.

Après la mémoire NAND, l'autre élément clé d'un disque SSD est son contrôleur. Le contrôleur est le centre de commande de la mémoire NAND : c'est lui qui attribue la fonction de chaque cellule de mémoire (lecture/écriture des données) et qui communique avec l'interface reliée à l'ordinateur. La mémoire NAND n'étant pas exempte de défauts, la manière dont le contrôleur réagit aux défaillances et les corrige est déterminante. D'autre part, les cellules NAND ne supportent qu'un nombre limité d'écritures au delà duquel elles perdent leurs propriétés de mémorisation. Pour des performances optimales, le contrôleur doit intégrer l'une des différentes méthodes de gestion de l'usure (wear-leveling). Constituées d'algorithmes, celles-ci permettent de contrôler la sollicitation des cellules en distribuant les données sur l'ensemble de la mémoire pour prolonger la durée de vie du disque SSD.

Pour finir, la mémoire NAND et le contrôleur sont incorporés dans le circuit imprimé et dans le circuit intégré ASIC, les deux derniers composants du disque. De leur conception dépendent la tension/le courant qui traversent le disque SSD. Encore une fois, les modèles de conception sont variés, tout comme la qualité des composants sélectionnés. Un circuit intégré ASIC de mauvaise qualité peut entraîner une usure prématurée des composants : il s'agit donc d'un point à ne pas négliger.

Les technologies SLC et MLC dans l'entreprise

Aux premières heures du développement de la conception des disques SSD, les modèles SLC étaient destinés aux applications d'entreprises exigeant les meilleures performances. En pratique, cependant, seules des applications spécifiques pour lesquelles le coût du stockage importait peu y recouraient.

La plupart des entreprises disposent d'un budget limité pour les dépenses informatiques, raison pour laquelle les solutions MLC auraient pu mieux leur convenir. Toutefois, les faiblesses de la technologie MLC (peu d'endurance, manque de fiabilité) restaient un frein pour les entreprises. Les fabricants de disques SSD reconnaissent volontiers que si ces problèmes pouvaient être résolus, les disques MLC pourraient s'adapter à la majorité des systèmes de stockage nécessitant des performances de transmission « Tier 0 » supérieures. C'est ce qui a motivé Seagate à s'associer à Samsung, prête à relever ces défis. Grâce à l'expertise de Seagate en terme de technologie de correction des erreurs matérielles et à l'expérience de Samsung avec la technologie NAND, les deux entreprises cherchent à développer une solution SSD MLC capable de répondre aux besoins concrets des environnements d'entreprise.

Des besoins différents pour les entreprises et les particuliers

La fiabilité des disques durs traditionnels conçus pour les entreprises est testée avec des cycles de fonctionnement continu intensifs. Ils ont également été étudiés pour fonctionner dans des environnements multidisques, notamment avec des schémas d'accès aléatoires et des charges de travail mixtes. Les disques conçus pour les particuliers sont testés avec des cycles de fonctionnement standard de 8 heures par jour. En outre, ils ont été étudiés pour fonctionner dans des environnements reposant sur un seul disque.

Les besoins du stockage SSS sont les mêmes que le stockage traditionnel, mais les normes SSD ne sont apparues que récemment. Auparavant, les disques SSD n'étaient pas crédibles sur le marché : en effet, ils étaient censés être conçus pour les entreprises, alors qu'en pratique, leurs performances ne supportaient pas l'environnement d'entreprise et les taux de pannes enregistrés lors des certifications OEM et en condition réelle étaient très élevés.

En septembre 2010, la JEDEC Solid State Association a publié deux normes concernant la fiabilité et l'endurance des disques SSD. Les normes JESD218 et JESD219 distinguent les niveaux d'endurance que doivent atteindre les disques SSD selon leur environnement de destination, entreprise ou particulier. Ces deux catégories représentent les bases fondamentales du développement présent et futur des normes SSS. Les textes des deux normes sont disponibles en téléchargement. Elles établissent les besoins spécifiques à chaque catégorie, des méthodes de test, ainsi qu'un système d'évaluation de l'endurance qui permet de comparaître la longévité des disques SSD en fonction de leur application.

Seagate a participé activement à l'élaboration des normes JEDEC, notamment en présidant le sous-comité JC-64.8 du JEDEC, qui a servi de plate-forme au développement des normes SSS qui s'imposaient. En s'impliquant ainsi dans l'élaboration de ces normes et méthodes de tests, elle s'est assurée que les fabricants OEM de stockage et les utilisateurs bénéficient enfin de disques SSD pouvant être testés, validés et introduits dans l'environnement de stockage le mieux approprié.

Tableau : comparaison des technologies SLC et MLC

Technologie MLC Technologie SLC
Plusieurs bits par cellule (2 ou 3 bpc) Un seul bit par cellule (1 bpc)
Performante, mais moins rapide que la SLC Meilleures performances en terme de rapidité
Peu endurante Très endurante
Faible coût Coût élevé
Haute capacité Faible capacité


Les informations reprises dans ce bulletin d'information sont extraites d'un article du site enterprisestorage.com (décembre 2010) rédigé par Teresa Worth, directrice du marketing produits pour Seagate, et David Szabados, directeur de la communication d'entreprise au sein de Seagate.

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