Article Number: 000137759
У цій статті наведено список поширених запитань (FAQ) про твердотільний накопичувач (SSD) Dell.
Зберігання даних:
Збереження даних – це проміжок часу, протягом якого ПЗУ залишається точно читабельним. Це те, як довго клітина зберігатиме свій запрограмований стан, коли чіп не перебуває під зміщенням живлення. Збереження даних чутливе до кількості циклів програмування/стирання (P/E),що накладаються на флеш-комірку, а також залежить від зовнішнього середовища. Висока температура, як правило, скорочує тривалість утримання. Кількість виконаних циклів читання також може погіршити це збереження.
Цикл програмування/стирання (P/E):
У флеш-пам'яті NAND запам'ятовування досягається за допомогою транзисторів з плаваючим затвором, які утворюють затвори NAND. Таким чином, незапрограмований стан біта дорівнює 1, в той час як операція програмування вводить заряд в плаваючий затвор, і його результуючий біт стає 0. Протилежна операція, стирання, витягує накопичений заряд і повертає стан до 1. Стирання та програмні операції за своєю суттю спричиняють деградацію оксидного шару, що ізолює плаваючий затвор. Це пояснює кінцевий термін служби флеш-пам'яті NAND (30K-1M циклів програмування/стирання для SLC зазвичай, 2,5K-10K циклів програмування/стирання для MLC, 10K-30K циклів програми/стирання для eMLC).
Flash Translation Layer (FTL):
Flash Translation Layer — це програмний рівень, який використовується в обчислювальній техніці для підтримки звичайних файлових систем із флеш-пам'яттю. FTL — це рівень трансляції між файловою системою на основі секторів і мікросхемами флеш-пам'яті NAND. Він дозволяє операційній системі та файловій системі отримувати доступ до пристроїв флеш-пам'яті NAND як до дисків доступу. FTL приховує складність флеш-пам'яті, надаючи інтерфейс логічного блоку для флеш-пристрою. Оскільки flash не підтримує перезапис флеш-сторінок на місці, FTL зіставляє логічні блоки з фізичними флеш-сторінками та стирає блоки.
Метадані:
Метадані використовуються для керування збереженою інформацією або даними у флеш-пам'яті NAND. Метадані, як правило, включають таблицю зіставлення логічної та фізичної адрес збереженої інформації, інформацію про атрибути збереженої інформації та будь-які інші дані, які можуть допомогти в управлінні збереженою інформацією.
Віртуальний пул:
Віртуальний пул — це група стертих блоків NAND, готових до програмування.
На відміну від жорстких дисків (жорстких дисків), які використовують пластину, що обертається, для зберігання даних, твердотільні накопичувачі (SSD) використовують мікросхеми NAND твердотільної пам'яті. Жорсткі диски мають кілька різних механічних рухомих частин, що робить їх сприйнятливими до пошкоджень. Твердотільні накопичувачі не мають рухомих частин і менш сприйнятливі до пошкоджень при поводженні навіть при ударі під час використання.
Твердотільні накопичувачі забезпечують надвисоку продуктивність операцій вводу/виводу в секунду (IOPS) і низьку затримку для серверних додатків і додатків зберігання даних, які потребують великих транзакцій. При правильному використанні в системах з жорстким диском вони знижують сукупну вартість володіння (TCO) за рахунок низького енергоспоживання і низької робочої температури.
Повернутися до початку
Dell ретельно керує всіма кроками, необхідними для забезпечення своїх клієнтів високоякісними твердотільними накопичувачами, необхідними для вимогливих корпоративних додатків.
Це включає:
Усі твердотільні накопичувачі Dell Enterprise розроблені таким чином, щоб точно відповідати системам Dell Enterprise і забезпечувати клієнтам оптимальне виробниче середовище. Останнім часом в індустрії жорстких дисків спостерігається консолідація постачальників і стандартизація накопичувачів. Цього не можна сказати про твердотільні накопичувачі. Існує багато виробників твердотільних накопичувачів, і Dell не може гарантувати будь-який рівень функціональності або сумісності на серверах Dell, які використовують твердотільні накопичувачі, придбані не в Dell.
Повернутися до початку
Твердотільні накопичувачі (SSD) на основі флеш-пам'яті зазвичай демонструють меншу затримку, ніж жорсткі диски (жорсткі диски), що часто забезпечує швидший час відгуку. Для робочих навантажень випадкового зчитування твердотільні накопичувачі забезпечують більш високу пропускну здатність порівняно з жорстким диском.
На основі Nand Flash
На основі хост-інтерфейсу
Твердотільні накопичувачі найкраще підходять для додатків, які вимагають найвищої продуктивності. Додатки з інтенсивним введенням-виведенням, такі як бази даних, інтелектуальний аналіз даних, сховища даних, аналітика, торгівля, високопродуктивні обчислення, віртуалізація серверів, веб-обслуговування та система електронної пошти, найбільше підходять для використання SSD.
Типи SSD, програми, варіанти використання
| Технологія спалаху | Вид застосування | Додатків |
| MLC/eMLC | Веб-обчислення та клієнтські обчислення | Front-end Потокове передавання медіа Веб-додатки Спільна робота електронною поштою та повідомленнями |
| eMLC/SLC | DSS/HPC/ OLTP/сховище |
OLTP/Сховище HPC/Суперкомп'ютерне сховище даних/Інфраструктура майнінгу Віртуальний робочий стіл OLTP/База даних/Бізнес-обробка Кешування даних |
SSD-накопичувачі призначені для використання в середовищах, які виконують більшість читань і записів. Для того, щоб приводи витримували певний гарантійний термін, приводи MLC мають вбудований у приводи механізм управління витривалістю. Якщо накопичувач прогнозує, що термін служби не дотягує до гарантійного терміну, він використовує дросельний механізм для уповільнення швидкості запису.
Повернутися до початку
Це залежить від частоти використання спалаху (використовується цикл P/E), типу спалаху та температури зберігання. У MLC та SLC це може бути лише 3 місяці, а найкращі випадки можуть бути більше 10 років. Утримання сильно залежить від температури та робочого навантаження.
| Технологія NAND | Збереження даних @ номінальний цикл P/E |
| ДЗК | Півроку |
| eMLC | Три місяці |
| eMLC | Три місяці |
Надмірне виділення – це техніка, яка використовується при проектуванні флеш-накопичувачів SSD і флеш-карт. Надаючи додатковий обсяг пам'яті (до якої користувач не може отримати доступ), контролер SSD може легше створювати попередньо стерті блоки, готові до використання у віртуальному пулі. Надмірне виділення покращує:
Флеш-пам'ять NAND схильна до зношування через повторювані цикли програмування та стирання, які зазвичай виконуються в програмах зберігання даних і системах, що використовують Flash Translation Layer (FTL). Постійне програмування та стирання в одній і тій самій ділянці пам'яті врешті-решт виснажує цю частину пам'яті та робить її недійсною. В результаті флеш-пам'ять NAND матиме обмежений термін служби. Щоб запобігти виникненню подібних сценаріїв, у SSD розгортаються спеціальні алгоритми, які називаються вирівнюванням зносу. Як випливає з цього терміну, вирівнювання зносу забезпечує метод рівномірного розподілу циклів програми та стирання по всіх блоках пам'яті в SSD. Це запобігає безперервним циклам програмування та стирання в одному блоку пам'яті, що призводить до збільшення терміну служби флеш-пам'яті NAND у цілому.
Існує два види нівелювання зносу: динамічне і статичне. Алгоритм динамічного зношування гарантує, що цикли програмування даних і стирання рівномірно розподіляються по всіх блоках флеш-пам'яті NAND. Алгоритм динамічний, тому що запускається кожен раз, коли дані в буфері запису накопичувача скидаються і записуються в флеш-пам'ять. Динамічне вирівнювання зносу саме по собі не може гарантувати, що всі блоки зношуються з однаковою швидкістю. Існує також особливий випадок, коли дані записуються і зберігаються у флеш-пам'яті протягом тривалого періоду часу або невизначено довго. У той час як інші блоки міняються місцями, стираються та об'єднуються, ці блоки залишаються неактивними в процесі вирівнювання зносу. Щоб гарантувати, що всі блоки зношуються з однаковою швидкістю, розгортається вторинний алгоритм вирівнювання зносу, який називається статичним нівеліруванням зносу. Статичне нівелювання зносу спрямоване на блоки, які неактивні та мають дані, що зберігаються в них.
Накопичувачі Dell SSD включають як статичні, так і динамічні алгоритми вирівнювання зносу, щоб забезпечити рівномірне зношування блоків NAND для більшого подовження терміну служби SSD.
Повернутися до початку
Флеш-пам'ять складається з комірок, в кожній з яких зберігається один або кілька бітів даних. Ці комірки згруповані в сторінки, які є найменшими дискретними місцями, в які можна записувати дані. Сторінки збираються в блоки, які є найменшими дискретними місцями, які можна стерти. Флеш-пам'ять не може бути безпосередньо перезаписана, як жорсткий диск; Попередньо його потрібно стерти. Таким чином, хоча порожня сторінка в блоці може бути написана безпосередньо, її не можна перезаписати, попередньо не стерши цілий блок сторінок.
У міру використання накопичувача дані змінюються, і змінені дані записуються на інші сторінки в блоці або в нові блоки. Старі (застарілі) сторінки позначаються як недійсні і можуть бути відновлені, стерши весь блок. Однак для цього будь-яка ще дійсна інформація про всі інші зайняті сторінки в блоці повинна бути переміщена в інший блок. Вимога перемістити дійсні дані, а потім стерти блоки перед записом нових даних у той самий блок спричиняє посилення запису; Загальна кількість записів, необхідних для флеш-пам'яті, більша, ніж спочатку запитувався хост-комп'ютером. Це також змушує SSD виконувати операції запису з меншою швидкістю, коли він зайнятий переміщенням даних з блоків, які необхідно стерти, одночасно записуючи нові дані з хост-комп'ютера.
Контролери SSD використовують техніку, яка називається збиранням сміття, щоб звільнити раніше записані блоки. Цей процес також консолідує сторінки, переміщуючи та переписуючи сторінки з кількох блоків, щоб заповнити менше нових. Потім старі блоки стираються, щоб забезпечити місце для зберігання нових вхідних даних. Однак, оскільки блоки флеш-пам'яті можуть бути записані лише стільки разів, перш ніж вони вийдуть з ладу, необхідно також прокачати весь SSD, щоб уникнути передчасного зносу жодного блоку.
Повернутися до початку
Зношеність комірки флеш-пам'яті з часом і збої в роботі сусідніх сторінок флеш-пам'яті можуть призвести до випадкових бітових помилок у даних, що зберігаються. Хоча ймовірність пошкодження будь-якого біту даних невелика, величезна кількість бітів даних у системі зберігання робить ймовірність пошкодження даних реальною.
Коди виявлення та виправлення помилок використовуються в системах зберігання флеш-пам'яті для захисту даних від пошкодження. Твердотільні накопичувачі Dell оснащені найсучаснішим у галузі алгоритмом ECC, що дозволяє досягти корпоративного рівня невиправних бітових помилок 10-17.
Коефіцієнт посилення запису - це обсяг даних, які повинен записати контролер SSD, по відношенню до обсягу даних, які хост-контролер хоче записати. Коефіцієнт посилення запису 1 ідеальний, це означає, що ви хотіли записати 1 МБ, а контролер SSD – 1 МБ. Коефіцієнт посилення запису більше одиниці не бажаний, але є сумним фактом життя. Чим вище підсилення запису, тим швидше зношується накопичувач і тим нижча його продуктивність.
Дані, записані у флеш-пам'ять
--------------------------------------- = Запис посилення Дані
, записані хостом
Dell використовує наступні методи, щоб уникнути пошкодження флеш-елементів і продовжити термін служби SSD-накопичувача:
Термін служби SSD регулюється трьома ключовими параметрами; Технологія флеш-пам'яті SSD NAND, ємність накопичувача та модель використання програми. Загалом, наведений нижче калькулятор життєвого циклу можна використовувати, щоб з'ясувати, як довго працює накопичувач.
Термін служби [років] = (Витривалість [P/E цикли] * Ємність [фізична, байти] * Коефіцієнт перезабезпечення) / (Швидкість запису [біт/с] * Робочий цикл [цикли] * Запис % * WAF) / (36 * 24* 3,600)
Параметри:
Швидкість запису в байтах в секунду:
Деякі операційні системи підтримують функцію TRIM, яка перетворює видалені файли на пов'язану адресу логічного блоку (LBA) на пристрої зберігання даних (SSD). Для SATA команда також називається TRIM, для SAS команда називається UNMAP. Команда TRIM/UNMAP сповіщає диск про те, що йому більше не потрібні дані в певних LBA, що звільняє кілька сторінок NAND.
Для роботи команда TRIM/UNMAP повинна підтримуватися операційною системою, накопичувачем і контролером. Команда TRIM/UNMAP може призвести до підвищення продуктивності SSD як через зменшення обсягу даних, які потрібно перезаписувати під час збору сміття, так і через збільшення вільного простору на диску. Поточні корпоративні диски Dell мають досить високу продуктивність і витривалість, тому вони ще не підтримують ці команди, навіть якщо операційна система їх підтримує. Ці функції досліджуються для подальших пропозицій твердотільних накопичувачів Dell.
Повернутися до початку
Цілісність даних SSD-накопичувача Dell підтримується за допомогою таких методів:
Захист від
раптової втрати живленняУ порівнянні з жорсткими дисками, твердотільні накопичувачі більш стійкі до ударів, споживають менше енергії, швидший час доступу та кращу продуктивність читання. Однак деякі конструкції твердотільних накопичувачів мають проблеми з пошкодженням даних і файлової системи в разі раптового відключення живлення. Ефективний механізм захисту даних про збої в електропостачанні повинен функціонувати до та після збою живлення, щоб забезпечити комплексний захист даних.
Твердотільні накопичувачі Dell Enterprise містять апаратні та прошивні функції захисту даних від збоїв живлення. Вони включають схему виявлення збою живлення, яка контролює подачу напруги та надсилає сигнал на контролер SSD, якщо напруга падає нижче заданого порогу. Це призведе до того, що SSD відключиться від вхідного живлення та розпочне необхідні кроки для переміщення тимчасового буфера даних та метаданих на флеш-пам'ять NAND. Вбудована схема затримки живлення та конденсатор реалізовані, щоб забезпечити достатню кількість енергії для цієї роботи. Конденсатор, що затримує, багаторазово збільшений, щоб гарантувати достатню кількість енергії для терміну служби накопичувача.
Повернутися до початку
Твердотільні накопичувачі можна продезінфікувати, записавши по всьому об'єму накопичувача кілька разів. Dell досліджує функції безпечного стирання та самошифрування на твердотільних накопичувачах із самошифруванням (SED) для майбутніх випусків. Ці методи дозволяють швидше та ефективніше дезінфікувати твердотільний накопичувач.
Повернутися до початку
Використання алгоритму керування витривалістю гарантує наявність достатньої кількості циклів програмування/стирання (P/E) протягом гарантійного періоду часу приводу. Прошивка обмежує запис, якщо диск записано інтенсивно. Однак клієнти рідко бачать зниження продуктивності, коли SSD використовується за призначенням.
Servers
22 Mar 2024
7
Solution