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Questo articolo fornisce un elenco di domande frequenti (FAQ) sull'unità a stato solido (SSD) Dell.
Conservazione dei dati:
La conservazione dei dati è l'intervallo temporale durante il quale una ROM rimane perfettamente leggibile. È il periodo nel quale la cella mantiene lo stato programmato quando il chip non è sottoposto a polarizzazione di alimentazione. La conservazione dei dati è sensibile al numero di cicli di programmazione/cancellazione (P/E)inseriti nella cella flash e dipende anche dall'ambiente esterno. Una temperatura elevata tende a ridurre la durata della conservazione. Anche il numero di cicli di lettura eseguiti può ridurre questa retention.
Ciclo
di programmazione/cancellazione (P/E):Nella memoria flash NAND, lo storage si ottiene utilizzando transistor a gate flottante che formano gate NAND. In questo caso, lo stato non programmato di un bit è 1, mentre l'operazione di programmazione inserisce carica nel floating gate e il bit risultante diventa 0. L'operazione inversa, la cancellazione, estrae la carica immagazzinata e lo riporta allo stato 1. Le operazioni di cancellazione e programmazione causano intrinsecamente il degrado dello strato di ossido che isola il cancello flottante. Questo è il motivo della durata limitata delle flash NAND (cicli di programmazione/cancellazione 30K-1M per SLC in genere, cicli di programmazione/cancellazione 2,5K-10K per MLC, cicli di programmazione/cancellazione 10K-30K per eMLC).
Livello di traslazione flash (FTL):
Flash Translation Layer è un livello software utilizzato nell'informatica per supportare i normali file system con memoria flash. L'FTL è un livello di traduzione tra il file system basato sui settori e i chip della flash NAND. Consente al sistema operativo e al file system di accedere ai dispositivi di memoria flash NAND e alle unità disco. Un FTL nasconde la complessità della memoria flash fornendo un'interfaccia a blocchi logica al dispositivo flash. Poiché la memoria flash non supporta la sovrascrittura delle pagine flash in sito, l'FTL mappa i blocchi logici alle pagine fisiche della flash e cancella i blocchi.
Metadati:
I metadati vengono utilizzati per la gestione delle informazioni o dei dati memorizzati nella memoria flash NAND. I metadati includono in genere una tabella di indirizzamento logico-fisico delle informazioni archiviate, informazioni sugli attributi delle informazioni archiviate e qualsiasi altro dato che possa essere utile per la gestione delle informazioni archiviate.
Pool virtuale:
Un pool virtuale è un gruppo di blocchi cancellati NAND pronti per essere programmati.
A differenza delle unità disco rigido (HDD) che memorizzano i dati su un piatto rotante, le unità a stato solido (SSD) utilizzano chip di memoria NAND a stato solido. I dischi rigidi hanno diverse parti mobili meccaniche che li rendono soggetti a danni dovuti al trattamento. Le unità SSD non dispongono di parti mobili e sono meno suscettibili ai danni da trattamento, anche in caso di urti durante l'utilizzo.
Le unità SSD offrono operazioni di I/O a prestazioni ultraelevate al secondo (IOPS) e bassa latenza per applicazioni di storage e server ad alta intensità di transazioni. Se utilizzati correttamente nei sistemi dotati di disco rigido, riducono i costi complessivi di gestione (TCO) grazie al basso consumo energetico e alla bassa temperatura di esercizio.
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Dell gestisce con attenzione tutti i passaggi necessari per fornire ai propri clienti le unità SSD di alta qualità necessarie per le applicazioni di livello enterprise complesse.
Ciò include:
Tutte le unità SSD Dell Enterprise sono sviluppate per adattarsi esattamente ai sistemi Dell Enterprise e per fornire ai clienti un'ambiente di produzione ottimale. Recentemente nel settore delle unità disco rigido i fornitori si sono riuniti e si è registrata una standardizzazione delle unità. Ciò non è avvenuto per le unità SSD. Esistono molti produttori di SSD e Dell non può garantire alcun livello di funzionalità o compatibilità sui server Dell che utilizzano unità SSD non acquistate da Dell.
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Le unità a stato solido (SSD) basate su memoria flash presentano in genere latenze inferiori rispetto alle unità disco rigido (HDD), consentendo spesso tempi di risposta più rapidi. Per i carichi di lavoro di lettura casuale, le unità SSD offrono un throughput più elevato rispetto al disco rigido.
Unità basate su flash NAND
Unità basate su interfaccia host
Le unità SSD sono più adatte per applicazioni che richiedono le prestazioni più elevate. Le applicazioni a uso intensivo di I/O, come database, data mining, data warehousing, analisi, trading, High Performance Computing, virtualizzazione dei server, server web e sistemi di posta elettronica sono particolarmente adatte per l'utilizzo delle SSD.
Tipi, applicazioni, casi d'uso delle unità SSD
| Tecnologia Flash | Tipo di applicazione | Applicazioni |
| MLC/eMLC | Web-based e client computing | Front-end Web Streaming Media Applicazioni Web E-mail/Messaggistica Collaborazione |
| eMLC/SLC | DSS/HPC/ OLTP/Storage |
OLTP/Storage HPC/Supercomputing Data Warehousing/Infrastruttura di data mining Virtual Desktop OLTP/database/caching dei dati di elaborazione aziendale |
Le unità SSD sono destinate all'utilizzo in ambienti che eseguono la maggior parte delle operazioni di lettura rispetto a quelle di scrittura. Affinché le unità rispettino un determinato periodo di garanzia, le unità MLC dispongono di un meccanismo di gestione della resistenza integrato. Se l'unità prevede che la durata utile sarà inferiore alla garanzia, l'unità utilizza un meccanismo di limitazione per rallentare la velocità di scrittura.
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Dipende dalla frequenza con cui il flash è stato utilizzato (ciclo P/E utilizzato), dal tipo di flash e dalla temperatura di storage. In MLC e SLC, questo può essere di soli 3 mesi e i casi migliori possono essere superiori a 10 anni. La conservazione dei dati dipende principalmente dalla temperatura e dal carico di lavoro.
| Tecnologia NAND | Conservazione dei dati con il ciclo di P/E previsto |
| SLC | Sei mesi |
| eMLC | Tre mesi |
| eMLC | Tre mesi |
L'overprovisioning è una tecnica utilizzata per la progettazione di unità SSD flash e schede di memoria flash. Fornendo una capacità di memoria aggiuntiva (a cui l'utente non può accedere), il controller SSD può creare più facilmente blocchi preerasi pronti per essere utilizzati nel pool virtuale. L'overprovisioning migliora:
La memoria Flash NAND è soggetta ad usura a causa dei cicli ripetuti di programmazione e cancellazione che vengono comunemente eseguiti nei sistemi e nelle applicazioni di storage dei dati utilizzando FTL (Flash Translation Layer). La programmazione e la cancellazione costanti sulla stessa posizione di memoria alla fine usura quella porzione di memoria e la rende non valida. Di conseguenza, la memoria flash NAND avrebbe una durata limitata. Per evitare situazioni come questa, speciali algoritmi vengono implementati all'interno dell'unità SSD: gli algoritmi di livellamento dell'usura. Come suggerisce il termine, il livellamento dell'usura fornisce un metodo per distribuire i cicli di programmazione e cancellazione in modo uniforme su tutti i blocchi di memoria all'interno dell'unità SSD. Ciò impedisce cicli continui di programmazione e cancellazione sullo stesso blocco di memoria, con conseguente maggiore estensione della durata della memoria flash NAND complessiva.
Esistono due tipi di livellamento dell'usura, dinamico e statico. L'algoritmo di usura dinamica garantisce che i cicli di programmazione e cancellazione dei dati siano distribuiti uniformemente su tutti i blocchi all'interno della memoria flash NAND. L'algoritmo è dinamico perché viene eseguito ogni volta che i dati nel buffer di scrittura dell'unità vengono scaricati e scritti nella memoria flash. Il livellamento dinamico dell'usura da solo non può garantire che tutti i blocchi vengano livellati alla stessa velocità. Esiste anche il caso particolare in cui i dati vengono scritti e memorizzati nella flash per lunghi periodi di tempo o indefinitamente. Mentre gli altri blocchi vengono scambiati, cancellati e raggruppati, questi blocchi rimangono inattivi nel processo di livellamento dell'usura. Per garantire che tutti i blocchi vengano livellati alla stessa velocità, viene implementato un algoritmo secondario di livellamento dell'usura denominato livellamento statico dell'usura. Il livellamento statico dell'usura riguarda i blocchi inattivi che contengono dati memorizzati.
Le unità SSD Dell incorporano algoritmi di livellamento dell'usura statici e dinamici per garantire un'usura uniforme dei blocchi NAND per una maggiore durata estesa dell'unità SSD.
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La memoria Flash è composta da celle che memorizzano ciascuna uno o più bit di dati. Queste celle vengono raggruppate in pagine, che sono le posizioni discrete più piccole di destinazione della scrittura di dati. Le pagine sono raccolte in blocchi, che sono le posizioni discrete più piccole che possono essere cancellate. La memoria Flash non può essere direttamente sovrascritta come un'unità disco rigido: deve prima essere cancellata. Pertanto, mentre una pagina vuota in un blocco può essere scritta direttamente, non può essere sovrascritta senza prima cancellare un intero blocco di pagine.
Man mano che l'unità viene utilizzata, i dati cambiano e i dati modificati vengono scritti in altre pagine del blocco o in nuovi blocchi. Le pagine precedenti (obsolete) vengono contrassegnate come non valide e possono essere recuperate cancellando l'intero blocco. Per fare ciò, tuttavia, tutte le informazioni ancora valide su tutte le altre pagine occupate nel blocco devono essere spostate in un altro blocco. Dato che occorre spostare i dati validi per poi cancellare i blocchi prima di scrivere nuovi dati nello stesso blocco, si verifica l'amplificazione in scrittura, ossia vengono richieste più scritture nella memoria flash di quante non ne vengano richieste in origine dal computer host. Inoltre, fa sì che l SSD esegua operazioni di scrittura a una velocità inferiore quando è occupata a spostare i dati dai blocchi che devono essere cancellati mentre contemporaneamente scrive nuovi dati dal computer host.
I controller SSD utilizzano una tecnica denominata garbage collection per liberare i blocchi scritti in precedenza. Questo processo ha anche la funzione di riunire le pagine spostando e riscrivendo pagine da più blocchi per occupare un minor numero di nuove pagine. I blocchi precedenti vengono quindi cancellati per fornire spazio di storage per i nuovi dati in entrata. Tuttavia, poiché i flash block possono essere scritti solo un certo numero di volte prima di guastarsi, è necessario regolare anche il livello di usura dell'intero SSD per evitare di usurare prematuramente un singolo blocco.
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Il deterioramento della cella di memoria flash nel tempo e le interruzioni dovute alle pagine di memoria flash limitrofe può provocare errori di bit casuali dei dati memorizzati. Anche se la probabilità che un dato bit di dati venga danneggiato è piccola, l'elevato numero di bit di dati in un sistema di storage rende la probabilità di danneggiamento dei dati una possibilità reale.
Rilevazione degli errori e codici di correzione vengono utilizzati nei sistemi di storage nella memoria flash per proteggere i dati dal danneggiamento. Le unità SSD Dell sono dotate dell'algoritmo ECC più avanzato del settore per raggiungere un livello aziendale di tasso di errori dei bit non correggibili compreso tra 10 e 17.
Il fattore di amplificazione di scrittura è la quantità di dati che il controller SSD deve scrivere in relazione alla quantità di dati che il controller host vuole scrivere. Un fattore di amplificazione di scrittura 1 è perfetto, significa che si voleva scrivere 1 MB e il controller dell'unità SSD ha scritto 1 MB. Un fattore di amplificazione della scrittura maggiore di uno non è auspicabile, ma è un fatto sfortunato della vita. Maggiore è l'amplificazione di scrittura, più rapidamente l'unità si usura e minori sono le sue prestazioni.
Dati scritti nella memoria
flash--------------------------------------- = amplificazione
di scrittura Dati scritti dall host
Dell utilizza i metodi riportati di seguito per evitare il danneggiamento delle celle della flash e per prolungare la durata dell'unità SSD:
La vita utile di un SSD è regolata da tre parametri chiave; Tecnologia flash NAND SSD, capacità dell'unità e modello di utilizzo dell'applicazione. In generale, è possibile utilizzare il seguente calcolatore del ciclo di vita per calcolare la durata dell'unità.
Durata [anni] = (Resistenza [cicli P/E] * Capacità [fisica, byte] * Fattore di overprovisioning) / (Velocità di scrittura [Bps] * Ciclo di lavoro [cicli] * % di scrittura * WAF) / (36 *24* 3.600)
Parametri:
Velocità di scrittura in byte al secondo:
Alcuni sistemi operativi supportano la funzione TRIM, che converte i file eliminati nell'indirizzo di blocco logico (LBA) associato sul dispositivo di storage (SSD). Per SATA, il comando viene anche chiamato TRIM mentre per SAS viene chiamato UNMAP. Il comando TRIM/UNMAP informa l'unità che non necessita più di dati in alcuni LBA, liberando diverse pagine NAND.
Il comando TRIM/UNMAP deve essere supportato dal sistema operativo, dall'unità e dal controller per funzionare. Il comando TRIM/UNMAP potrebbe comportare prestazioni SSD più elevate sia per la riduzione dei dati che devono essere riscritti durante la garbage collection sia per il maggiore spazio libero risultante sull'unità. Spedizione corrente Le unità Dell Enterprise hanno prestazioni e resistenza sufficientemente elevate da non supportare ancora questi comandi anche se il sistema operativo li supporta. Queste funzionalità sono in fase di analisi per le successive offerte SSD Dell.
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L'integrità dei dati delle unità SSD Dell viene mantenuta utilizzando i seguenti metodi:
Protezione
da un'interruzione improvvisa dell'alimentazioneRispetto ai dischi rigidi, le unità SSD sono più resistenti agli urti, consumano meno energia, hanno tempi di accesso più rapidi e prestazioni di lettura migliori. Tuttavia, alcune progettazioni di SSD presentano problemi di danneggiamento dei dati e del file system in caso di interruzione improvvisa dell'alimentazione. Un efficace meccanismo di protezione dei dati in caso di interruzione di corrente deve funzionare prima e dopo un'interruzione di corrente per fornire una protezione completa dei dati.
Le unità SSD Dell Enterprise contengono funzioni di protezione dei dati in caso di interruzione dell'alimentazione basata su hardware e firmware. Queste includono un circuito di rilevamento delle interruzioni dell'alimentazione che controlla la tensione di alimentazione e invia un segnale al controller SSD se la tensione scende al di sotto di una soglia predefinita. In questo caso viene attivata la disconnessione dell'unità SSD dall'alimentazione in ingresso e vengono avviare le procedure necessarie per spostare i dati di buffer temporanei e i metadati sulla flash NAND. Un circuito di mantenimento dell'alimentazione e un condensatore integrati sono implementati per fornire energia sufficiente per questa operazione. Il condensatore di blocco ha un overprovisioning multiplo proprio per garantire energia sufficiente per la durata dell'unità.
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I dati delle unità SSD vengono ripuliti sovrascrivendo l'intera capacità dell'unità diverse volte. Dell sta esaminando le funzioni di cancellazione sicura e self-encrypting sulle unità SSD SED (Self-Encrypting Drive) per le versioni future. Queste tecniche consentono un modo più rapido ed efficiente per sanificare un'unità SSD.
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L'uso di un algoritmo di gestione della resistenza garantisce che sia disponibile un numero sufficiente di cicli di programmazione/cancellazione (P/E) per il periodo di garanzia dell'unità. Il firmware limita le scritture se un'unità viene scritta pesantemente. Tuttavia, i clienti raramente riscontrano una limitazione delle prestazioni quando un'unità SSD viene utilizzata nell'applicazione prevista.
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22 Mar 2024
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