SSD: subespecies y perspectivas

Todo el mundo recuerda cómo estaban los primeros productos SSD verdaderamente de masas. El entusiasmo, las tasas de crecimiento, decenas de miles de hermosos rendimiento IOPS. Casi idilio.

Naturalmente, para el servidor (computadoras individuales, que no lo consideran) el mercado fue un gran paso adelante - después de todos los medios magnéticos se han convertido en un cuello de botella de largo para la construcción de soluciones de alto rendimiento. Norma es de unos armarios con ruedas, que en conjunto osilivali dos o tres mil IOPS, y aquí la oportunidad de aumentar la productividad de un centenar de veces más con una sola unidad (en comparación con SAS de 15K).

El optimismo era el mar, pero en realidad resultó no tan suave.



Aquí y compatibilidad cuestiones y problemas del recurso cuando el servidor poner en todo, desde las líneas más baratos, y el problema de la degradación del rendimiento - aún plantea interrogantes AJUSTE apoyo en los controladores RAID
.
Desarrollo de la tecnología SSD procedió por etapas. En primer lugar, todo el trabajo en operaciones lineales de velocidad para lograr dentro de la interfaz. Con SATA II sucedió casi de inmediato, a la conquista de la SATA III tomó algún tiempo. El siguiente paso fue la construcción de la realización de operaciones con acceso aleatorio, también es capaz de lograr un crecimiento decente.

El siguiente punto, que llamó la atención fue la estabilidad del rendimiento:



Tomado de la opinión Anandtech i>

Por término medio, que es, por supuesto, un montón, pero salta de 30k a los valores en un par de docenas OIA - es husillo duro produce su funcionamiento es estable
.
La primera persona en hablar, fue Intel con su línea de DC S3700.



Tomado de la opinión Anandtech i>

Si la porción aproximada derecha de la gráfica, la variación está dentro de 20%. ¿Por qué es esto importante?
El comportamiento del disco en un array RAID es mucho más predecible, el controlador es mucho más fácil trabajar cuando todos los miembros de la matriz tienen aproximadamente el mismo rendimiento. Pocas personas podrían pensar para construir matrices de 7.2K y 15K unidades simultáneamente, y una serie de SSD con una gama de rendimiento instantáneo peor cien veces. aplicación que necesita constantemente y rápidamente obtener o escribir datos al azar, trabajará más predecible.
 Hay un tiempo bastante largo y unidades SAS de SLC (Single Level Cell) costo de un espacio de memoria y de recursos prácticamente ilimitados. Naturalmente, han sido diseñados para funcionar en el NAS - hay un acceso obligada de dos puertos para el almacenamiento. Con el tiempo, había más productos disponibles en la memoria eMLC. Recursos, por supuesto, cayó, pero sigue siendo muy impresionante debido al gran volumen de la copia de seguridad no está disponible para la memoria de usuario.




Ejemplo de unidad moderna SAS SSD i>

Desde que fueron desarrollados originalmente para su uso en sistemas corporativos, la estabilidad de la actuación fue en el apogeo de inmediato. Debido a que los discos duros se acerca a las pruebas de rendimiento SSD poco aplicable, el consorcio industrial Almacenamiento Networking Industry Association (SNIA) ha desarrollado una técnica especial SNIA prueba de rendimiento de almacenamiento de estado sólido. La principal característica de la metodología - primero el disco "preparado", el propósito de la capacitación - para anotar toda la memoria disponible, sobre todo porque el controlador inteligente escribe datos no sólo sobre la capacidad del disco seleccionado, que se propaga a través de los datos de la memoria disponible. Con el fin de obtener el resultado del disco en el entorno real después de una operación larga y continua en masa sintética - debe negar el acceso a la memoria "fresco" donde los datos nunca ha sido. Después de esto la prueba real:




de lectura aleatoria i>




Publicaciones aleatorias i>

Al registro aleatorio muestra una ventaja significativa de 12G SAS, pero el flujo de procesamiento de la CPU aumenta dos veces o más.

La posición actual en el mercado de SAS / SATA SSD

Los discos se dividen en varios grupos, cada uno de los cuales se ha utilizado con éxito para ciertas tareas.
ruedas para el hogar para las tareas relacionadas con la lectura. Opción extremadamente popular entre holding ruso de Internet que utilizan matrices de software. Este grupo puede incluir el tipo de discos de Toshiba HG5d, que se colocan para cargas de trabajo empresariales de nivel de entrada (perfecto para la instalación del sistema operativo o problemas con la lectura primaria). Vivir bajo tales cargas largo son pocos los que todavía tienen que ser feliz? CDs Corporativos 1-3 reescritura completa en el día. Situado en el almacén con un pequeño porcentaje de los registros de uso intensivo lectura o de lectura de caché. Funciona bien con controladores RAID, algunos están hechos para el almacenamiento y tienen interfaz SAS, caché de disco condensadores necesariamente protegidas. Primer grupo insignificante más caro. Los discos con 10 reescritura completa en el día. Versátil caballo de batalla ambos servidores (que son principalmente unidades usadas SATA), y en el almacenamiento. Primer grupo considerablemente más caro. Las unidades con 25 días reescritura completa. El más caro y más rápido, memoria de almacenamiento dinámico para la disposición establece un alto precio por gigabyte de capacidad disponible.
 Ahora hablar de SSD en una actuación inusual, porque el flash (a diferencia de las placas magnéticas) se puede colocar en cualquier lugar.

formato DIMM SATA SSD

Gracias al crecimiento en el volumen de los módulos de memoria y los esfuerzos de Intel / AMD para aumentar la cantidad de memoria compatible con soportes en el procesador Pocos servidores utilizan todas las ranuras en la placa madre.

En nuestra experiencia, incluso 16 barras de memoria en el servidor no se produce con demasiada frecuencia, mientras que el modelo RS130 / 230 G4 ofrece 24 ranuras en el sistema.




Montones y montones de memoria i>

Cuando está inactivo, como parte de la plataforma - está profundamente dolido y molesto.
¿Qué se puede hacer con esto?
Ranuras vacías pueden tomar unidad SSD!
Por ejemplo, como:




formato SSD DIMM i>

Ahora tenemos algunas de estas unidades se validan, cuya capacidad alcanza para 200 GB de memoria SLC y MLC 480 GB en / eMLC.

Técnicamente, se trata de un SSD SandForce SF-2281 basado en un controlador de lo normal, un amigo de muchos disco de formato 2.5 & quot; y muy popular en los discos de bajo costo para problemas con un predominio de la lectura (el primer grupo). Interfaz - un SATA estándar, desde la ranura de memoria se toma sólo la comida. Flash Se utiliza Toshiba (Modo MLC NAND Toggle 2.0, 19nm) TH58TEG8DDJBA8C, 3K P ciclos / E, un total de 256 gigabytes. Bit Error Rate Prometida (BER) es menos de 1 en 10 ^ 17 bits leídos (Da - se consideró el material anterior en el disco discos ).




Vista del controlador i>

Instalación de un servidor es simple y fácil - sólo insertar una ranura de memoria (c toma el poder) y tire del cable al puerto:




Tipo en el servidor i>

Soluciones originales

Uso actual SSD SATA conector normal, lo que no ocurre en todos los tableros. Por ejemplo, nuestra G4 RS130 sólo dos dichos conectores. Si es necesario, se puede hacer un cable que unirá cuatro SSD en el mini-SAS o mini-SAS HD.



mini-SAS cable i>

Usando esta opción, usted puede hacer varias cosas interesantes como:



32 SSD en la altura del recinto 1U i>

Pro SSD con interfaces estándar SAS / SATA, tal vez, de todo. En el próximo artículo veremos PCIe SSD y su futuro, pero por ahora un poco sobre el método de determinación de recursos SSD de escritura.

Recursos en el registro

En casa usando muy pocas personas se preocupan de recursos de disco para grabar, mientras que para los problemas más graves, este valor puede ser crítico. Ya se convierta en una medida tradicional de la serie de sobrescribir el disco diario escrituras en disco por día (DWPD), que se define como la cantidad total de datos registrados total Terabyte escrita, dividido por el período de funcionamiento (normalmente 5 años). Las mejores unidades SATA tienen un DWPD ficha 10, mejor SSD SAS alcanzar 45 DWPD.

¿Cómo se mide esta magia? Tenemos que profundizar en la teoría de la memoria flash.

La característica principal de la ras - de escritura de datos (programa) de células primero necesita eliminar (borrar). Por desgracia, no se puede simplemente eliminar la célula, estas operaciones se llevan a cabo en bloques (Borrar bloque), el mínimo de memoria para borrar, que consta de varias páginas. Página - esta es el área mínima de memoria que se pueden leer o escribir en una sola las operaciones de lectura / escritura
.
Así que la noción de programa / borrado ciclos - ciclo de programa / borrado. Grabación de datos para una o más páginas en el bloque, y borrar el bloque en cualquier orden.

Lógicamente, el concepto de factor de aumento de la grabación - Escribir factor de amplificación (WAF). La cantidad de datos grabados en el disco, dividida por la cantidad de datos enviados al sistema de grabación.

¿Qué influye en el WAF?
Carga Naturaleza:
secuencial o al azar; bloques grandes o pequeños; ¿Hay alineación tamaño de bloque de datos; Tipo de datos (especialmente para los SSD con soporte para compresión).
 Por ejemplo, si el sistema envía 4KB escritura y 16KB registrado en el flash (una cuadra), el WAF = 4.



de memoria flash A una cuadra i>

Aquí, a una cuadra está representado NAND, que consta de 64 páginas. Supongamos que cada página tiene un tamaño de 2KB (cuatro cuadrantes), como resultado de 256 sectores por bloque. Todas las páginas del bloque ocupadas por los datos útiles. Supongamos que el sistema sobrescribe sólo unos pocos sectores en el bloque.



Páginas para sobrescribir i>

Para escribir 8 sectores, tenemos que:
Leer todo el bloque en la memoria. Cambiar los datos en las páginas 1, 2 y 3. Borrar bloque de NAND. Grabar bloque de memoria.
 Total de 256 sectores borrados y sobrescritos por el cambio de sólo 8, WAF ya es 32. Sin embargo, todos los horrores de pequeños bloques y no optimizado algoritmos de color, al escribir grandes bloques WAF será igual a uno.

JEDEC (Consorcio Industrial en cualquier microelectrónica) ha identificado un montón de factores que afectan el ciclo de vida de las unidades SSD y derivados en función en función de f (TBW) = (TBW × 2 × WAF) / C, donde C - se introduce la capacidad del disco, y el factor 2 para evitar la influencia de desgaste sobre la fiabilidad de almacenamiento flash.

Total, capacidad TBW flash * ciclos PE / 2 * WA

Como resultado, la vitalidad de cada SSD determinada por el tipo de carga, que tienen que determinar manualmente. El caso de la grabación lineal más fácil para las operaciones al azar será más fuertemente afectada por memoria flash NAND de la oferta, que no es utilizado por el usuario.

Si usted toma una unidad con ciclos 3K P / E en la celda de memoria, entonces el TBW grabación lineal = 384 o aproximadamente 1 DWPD a 256 GB de capacidad para 5 años.

Carga de trabajo de la empresa, en JEDEC'u, WA da aproximadamente igual a 5, o alrededor de 0, 2 DWPD durante 5 años.

Fuente: habrahabr.ru/company/etegro/blog/217735/