X

И многое другое! 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
Enterprise Performance 10K HDD
Enterprise Performance 10K HDD

Серверы непрерывного доступа и внешние массивы хранения данных. Поддержка самошифрования и стандарта FIPS.

Enterprise Capacity 3.5 HDD
Enterprise Capacity 3.5 HDD

Самый быстрый в мире жесткий диск емкостью 6 ТБ с технологией самошифрования, предназначенный для хранения больших массивов данных.

Pulsar Main
Твердотельный диск Seagate Pulsar с интерфейсом SAS

Центры обработки данных с интенсивными нагрузками считывания и облачные вычисления.

СОПУТСТВУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ О ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЯХ
Почему SSD неодинаковы

Технологии одноуровневой (SLC) и многоуровневой (MLC) ячейки

Дополнительно
Почему SSD неодинаковы

Технологии одноуровневой (SLC) и многоуровневой (MLC) ячейки

Дополнительно
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