X

Широкие возможности Почему SSD неодинаковы

Конструкция SSD включает два ключевых интегрированных компонента: энергонезависимую память и контроллер.

Твердотельные устройства хранения — это превосходная область технологий, которая обещает высокую производительность для самых разных видов применения на предприятиях. К сожалению, некоторые поставщики твердотельных дисков (SSD) создали неразбериху смелыми заявлениями и позиционированием своих решений как решений уровня предприятия, которые не всегда соответствовали заявленным ожиданиям в реальной работе. Кроме того, недостаток стандартов тестирования в корпоративном пространстве — среде с интенсивной работой приложений для предприятий, которая не может выдержать чрезмерных отказов, — усложнил данную проблему.

Проектирование SSD: основы

Конструкция SSD включает два ключевых компонента, которые должны быть интегрированы для создания надежного решения: энергонезависимую память и контроллер.

Память, используемая в SSD чаще всего, — это энергонезависимая флэш-память NAND, выпускаемая с разными уровнями качества. NAND разработана на основе использования технологий одноуровневой (SLC) или многоуровневой (MLC) ячейки. SLC поддерживает запись одного бита на ячейку (1 бит/яч.), служит дольше, но значительно дороже в производстве при больших емкостях. Кроме того, недостатком SLC является сочетание высокой стоимости с меньшей общей емкостью.

MLC NAND служит меньше, поскольку множественные биты данных доступны в каждой ячейке, но имеет бóльшую емкость и дешевле обходится в производстве. MLC выпускается в вариантах с записью трех битов на ячейку (3 бит/яч.) и двух битов на ячейку (2 бит/яч.), при этом вариант 3 бит/яч. имеет бóльшую емкость, доступную в ущерб производительности.

Вторым особенно важным компонентом SSD после NAND является контроллер. Контроллер служит командным центром для памяти NAND, назначая место для считывания или записи данных в каждой ячейке памяти и обмениваясь данными с интерфейсом, подключенным к компьютеру. Поскольку память NAND сама по себе не является идеальным носителем, реагирование контроллера и его работа по исправлению ошибок являются особенно важной частью конструкции. Кроме того, в NAND ограничено количество записей на ячейку, которые можно выполнить, прежде чем ячейка будет изношена. Хорошо спроектированный контроллер будет включать одну из нескольких моделей выравнивания износа — методику, в которой применяются алгоритмы для управления использованием ячейки и распространения данных по всей памяти NAND с целью максимального продления срока службы SSD.

Наконец, память NAND и ее контроллер интегрированы в электронику и узел ASIC как заключительные компоненты конструкции. ASIC и электронная конструкция подают необходимое питание (напряжение) на SSD. Конструкции могут быть разными — как и качество выбранных компонентов. Некачественная конструкция ASIC может привести к преждевременному отказу компонента, поэтому пренебрегать данным аспектом нельзя.

MLC и SLC в корпоративных системах

В первых разработках SSD конструкции на основе SLC предназначались для корпоративного применения с самой высокой производительностью, но применялись только в нишевых продуктах, где стоимость хранения сама по себе не была вопросом первостепенной важности.

У большинства предприятий бюджеты на ИТ и системы ограничены, поэтому решения на основе MLC могли бы подойти им лучше. Тем не менее, в том, что касается использования MLC, беспокойство предприятий по-прежнему вызывают срок службы для записи и надежность. Разработчики SSD соглашаются с тем, что если бы проблемы MLC можно было решить, эта технология идеально подошла бы для большинства систем хранения на сегментах уровня 0 с самой высокой производительностью при выполнении транзакций. С этой целью компании Seagate и Samsung совместно приступили к решению данных проблем. Используя опыт компании Seagate в разработке технологий исправления ошибок на носителях и имеющиеся у компании Samsung знания о NAND, обе компании участвуют в разработке решения SSD на основе MLC, которое соответствовало бы требованиям корпоративных сред будущего.

Корпоративный класс против клиентского

Для традиционных устройств хранения — жестких дисков (HDD) — надежность конструкций класса предприятия проверяется с помощью циклов полной нагрузки в круглосуточном режиме. Устройства класса предприятия также основаны на многодисковой среде, при этом акцент делается на моделях случайного доступа и смешанных рабочих нагрузках. Устройства некорпоративного, или клиентского, класса тестируются на основе типичных циклов использования: 8 часов в день. Кроме того, устройства хранения клиентского класса сосредоточены на однодисковых средах.

Требования к хранению на SSD такие же, как и к HDD на предприятии, но до недавнего времени стандартов не существовало. Еще раньше на рынке возникла проблема из-за того, что многие SSD, рекламируемые как устройства уровня предприятия, не функционировали как настоящие SSD уровня предприятия и отличались высокими коэффициентами отказов во время проверок OEM и на местах использования.

В сентябре 2010 г. ассоциация производителей жестких дисков JEDEC опубликовала два комплекта стандартов, касающихся срока службы и надежности SSD. В стандартах JESD218 и JESD219 ассоциации JEDEC рассмотрены стандарты, необходимые для проведения различий по сроку службы между SSD корпоративного и клиентского классов — двух фундаментальных классов, на которых построено нынешнее и будущее развитие стандарта твердотельных дисков. Документация по обоим стандартам доступна для загрузки. В этих стандартах определены конкретные требования для каждого класса, описана методика тестирования и создан рейтинг срока службы SSD, который позволяет сравнивать стандарты для срока службы SSD на основе класса применения.

Компания Seagate активно участвовала в разработке стандартов JEDEC и председательствовала в подкомитете JEDEC JC-64.8, который предоставлял платформу для разработки столь нужных стандартов твердотельных дисков. Активно участвуя в разработке этих стандартов и предоставляя методику тестирования, OEM-производители и пользователи устройств хранения будут лучше обслуживаться, поскольку в итоге получат SSD, прошедшие тестирование и проверку, а затем уверенно размещенные в самых подходящих средах хранения.

Таблица: сравнение технологий MLC и SLC

Технология MLC Технология SLC
Несколько бит на ячейку (2 бит/яч. или 3 бит/яч.) Один бит на ячейку (1 бит/яч.)
Высокая производительность, но меньше, чем у SLC Самая высокая производительность
Меньший срок службы Больший срок службы
Более низкая стоимость Более высокая стоимость
Бóльшая емкость Меньшая емкость


Информация, приведенная в данном маркетинговом бюллетене, впервые была опубликована в виде статьи на сайте enterprisestorage.com (декабрь 2010 г.), написанной Терезой Уорт (Teresa Worth), старшим менеджером по маркетингу продукции Seagate, и Дэвидом Чабадосом (David Szabados), старшим менеджером по корпоративным коммуникациям Seagate.

Тег:

Связанные продукты
momentus xt: общий вид
Seagate Laptop SSHD

7- и 9-миллиметровые гибридные твердотельные диски для компьютеров PC и Mac, повышающие скорость загрузки и производительность приложений.

СОПУТСТВУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ О ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЯХ
Что такое технология гибридных твердотельных накопителей

Более высокая производительность и меньшее время ожидания

Дополнительно
Как обновить ноутбук с помощью твердотельного накопителя (SSD)

Чтобы повысить производительность системы, не обязательно покупать новый ноутбук.

Подробнее
СОПУТСТВУЮЩИЕ РЕСУРСЫ
Компания Seagate является мировым лидером по производству устройств хранения данных на базе жестких дисков, используемых для облачных систем обработки и хранения данных.
Спрос на устройства хранения в мире взаимосвязанных данных

Для облачных экосистем данных требуются цифровые ресурсы хранения

Подробнее