PowerEdge: Vanliga frågor och svar om SSD-diskar med servrar och lagring.

Den här artikeln innehåller en lista över vanliga frågor och svar om Dell SSD-hårddiskar.

Innehållsförteckning:

1. Varför SSD?
2. Varför Dells SSD?
3. Vilka är de olika typerna av SSD:er?
4. Vilka är de bästa användningsfallen och applikationerna för SSD-enheter?
5. Varför märker jag en försämring i skrivprestanda när jag jämför en använd hårddisk med en ny hårddisk?
6. Datalagring: Jag har kopplat ur min SSD och lagt den i förvaring. Hur länge kan jag förvänta mig att enheten behåller mina data utan att behöva koppla in enheten igen?
7. Vad är överprovisionering?
8. Vad är förslitningsutjämning?
9. Vad är en skräpsamling?
10. Vad är felkorrigeringskoden (ECC)?
11. Vad är Write Amplification Factor (WAF)?
12. Vilka steg tar SSD-hårddiskar för att begränsa risken för att skada cellerna på grund av för många skrivåtgärder?
13. Hur beräknas den användbara livslängden för SSD?
14. Vad är TRIM UNMAP och har Dells SSD-hårddiskar för företagsbruk stöd för det?
15. Hur upprätthåller SSD:er dataintegriteten?
16. Hur saneras SSD:er?
17. Vilka är de rekommenderade programjusteringarna och operativsysteminställningarna?
18. Vad är uthållighetshantering?
19. Vilken garanti har Dells SSD:er?

Ordlista:

Datalagring:
Datalagring är det tidsintervall under vilket en ROM förblir korrekt läsbar. Det är så länge cellen skulle bevara sin programmerade status när kretsen inte förses med ström. Datalagringen är känslig för antalet program-/raderingscykler (P/E)som flashcellen lägger på och är även beroende av den externa miljön. Hög temperatur tenderar att minska lagringens varaktighet. Antalet läscykler som utförs kan också försämra den här kvarhållningen.
 
Programmera/radera (P/E) Cykel:
I NAND-flash uppnås lagring med hjälp av floating-gate-transistorer som bildar NAND-grindar. Då är en bits icke-programmerade status 1, medan programmeringsåtgärden sprutar in laddning i den flytande grinden och dess resulterande bit blir 0. Den motsatta åtgärden, radera, extraherar den lagrade laddningen och återgår till status 1. Raderings- och programoperationerna orsakar i sig nedbrytning av oxidskiktet som isolerar den flytande grinden. Detta är orsaken till NAND-flashs begränsade livslängd (30K-1M program-/raderingscykler för SLC normalt, 2,5K-10K program-/raderingscykler för MLC, 10K-30K program-/raderingscykler för eMLC).
 
Flashöversättningslager (FTL):
Flash Translation Layer är ett programvarulager som används vid datoranvändning för att stödja normala filsystem med flashminne. FTL är ett översättningsskikt mellan det sektorbaserade filsystemet och NAND Flash-chips. Det ger åtkomst till operativsystemet och filsystemet NAND flashminnesenheter som åtkomstdiskenheter. En FTL Döljer komplexiteten i flash genom att tillhandahålla ett logiskt blockgränssnitt till flashenheten. Eftersom flash inte har stöd för att skriva över flash-sidor på plats, kan en FTL Mappar logiska block till fysiska Flash-sidor och raderar block.
 
Metadata:
Metadata används för hantering av den lagrade informationen eller data i NAND Flashminne. Metadata innehåller vanligtvis en logisk-till-fysisk adressmappningstabell över den lagrade informationen, information om attribut för den lagrade informationen och andra data som kan hjälpa till vid hanteringen av den lagrade informationen.
 
Virtuell pool:
En virtuell pool är en grupp med NAND raderade block redo att programmeras.

1. Varför SSD?

Till skillnad från hårddiskar (hårddiskar) som använder en snurrande skiva för att lagra data, använder solid state-enheter (SSD) NAND-minneschips. Hårddiskar har flera olika mekaniska rörliga delar som gör dem känsliga för hanteringsskador. SSD-diskar har inga rörliga delar och är mindre känsliga för hanteringsskador även när de påverkas under användning.
SSD-diskar med extremt hög prestanda I/O operationer per sekund (IOPS) och låg latens för transaktionsintensiva server- och lagringsprogram. Om de används på rätt sätt i system med hårddisk minskar de den totala ägandekostnaden (TCO) genom låg strömförbrukning och låg driftstemperatur.

Överst på sidan

2. Varför Dells SSD?

Dell hanterar noggrant alla steg som krävs för att förse sina kunder med de högkvalitativa SSD-diskar som krävs för krävande företagsprogram.

Detta inkluderar:

• Grundläggande leverantörskvalificering och kontinuerlig kvalitetstestning
• Specifik skapande av fast programvara
• Kontroll av materiallistor och omfattande tillförlitlighetstester
• Löpande produktkvalitetscertifieringar

Alla Dell Enterprise SSD-diskar har utvecklats för att exakt matcha Dell Enterprise-systemen och för att ge kunderna en optimal produktionsmiljö. Inom hårddiskbranschen har det nyligen skett en konsolidering av leverantörer och en standardisering av hårddiskar. Detta har inte varit fallet för SSD-diskar. Det finns många SSD-tillverkare och Dell kan inte garantera någon nivå av funktionalitet eller kompatibilitet på Dell-servrar med SSD-enheter som inte köpts från Dell.

Överst på sidan

3. Vilka är de olika typerna av SSD:er?

SSD-diskar baserade på flashminne uppvisar i allmänhet lägre latens än hårddiskar (hårddiskar), vilket ofta möjliggör snabbare svarstider. För slumpmässiga läsarbetsbelastningar ger SSD:er högre dataflöde i förhållande till hårddisken.
 
Baserat på NAND-flash

• SLC, eller Single Level Cell, möjliggör lagring av en bit information per NAND-minnescell. SLC NAND erbjuder en relativt snabb läs- och skrivkapacitet, hög uthållighet och relativt enkla felkorrigeringsalgoritmer. SLC är vanligtvis den dyraste NAND-tekniken. Med SLC-enheter är varje cell specificerad att hålla i cirka 100 000 skrivningar. Läsåtgärder är obegränsade. SLC-hårddiskar är bäst lämpade för företagsmiljöer tack vare deras beständighet. De kan bli kostsamma i konsumenttillämpningar.
• MLC-teknik, eller Multi Level Cell, är i allmänhet mindre robust än SLC eftersom två bitar lagras i varje cell. Om en cell går förlorad, går två bitar förlorade. Med MLC-enheter är varje cell specificerad att hålla mellan 3 000 och 5 000 skrivningar. Enheterna finns i större kapaciteter och är billigare. MLC-baserade SSD:er används i företagsprogram som distribuerar smarta hanteringstekniker som överprovisionering och tålighetshantering (definieras senare i dokumentet).
• eMLC, eller företag MLC är en variant av MLC teknik som skördas från den mest högkvalitativa delen av NAND-skivan och programmeras unikt för att öka raderingscyklerna. eMLC uppnår uthållighetsnivåer på 30 000 skrivcykler, medan vissa av de nyaste MLC:erna bara har 3 000 skrivcykler. eMLC Gör en kompromiss för att möjliggöra denna uthållighet genom att ge upp datalagring. eMLC löser detta problem genom att förlänga flashminneskretsarnas interna sidprogrammering (tProg) som skapar en bättre och mer varaktig dataskrivning, men försämrar skrivprestandan. Eftersom eMLC SSD-hårddiskar är någonstans mellan MLC och SLC vad gäller skrivuthållighet ligger priset för dem vanligen mellan de två typerna. Genom att lägga till avancerade tekniker för uthållighetshantering kan den här tekniken framgångsrikt användas i allmänna företagsprogram.

Baserat på värdgränssnitt

• SATA SSD-disk: SATA SSD-diskar bygger på SATA-gränssnittet, som är branschstandard. SATA SSD:er ger rimlig prestanda för företagsservrar.
• SAS SSD-disk: SAS SSD-diskar bygger på SAS-gränssnittet, som är branschstandard. SAS SSD-hårddiskar kombinerar överlägsen tillförlitlighet, dataintegritet och återställning av data, vilket gör dem användbara för företagsprogram.

Överst på sidan

4. Vilka är de bästa användningsfallen och applikationerna för SSD-enheter?

SSD:er är mest lämpliga för tillämpningar som kräver högsta prestanda. I/O-intensiva program som databaser, datautvinning, datalagerhantering, analys, handel, databehandling med hög prestanda, servervirtualisering, webbservrar och e-postsystem lämpar sig bäst för SSD-användning.

• SLC SSD är den teknik som föredras för skrivcache, och för läscachetillämpningar där läsåtgärder är slumpmässiga och skrivintensiva.
• eMLC SSD blir alltmer det föredragna alternativet vid hantering av både läsningar och skrivningar, och särskilt fördelaktigt när budgeten är snäv.
• MLC SSD är den mest kostnadseffektiva lösningen för läsintensiva program, till exempel åtkomst till en databastabell.

SSD-typer, program, användningsfall

Överst på sidan

5. Varför märker jag en försämring i skrivprestanda när jag jämför en använd hårddisk med en ny hårddisk?

SSD-diskar är avsedda att användas i miljöer där de utför flest läsningar jämfört med skrivningar. För att diskarna ska klara en viss garantiperiod har MLC-diskar en inbyggd mekanism för tålighetshantering i diskarna. Om enheten räknar med att livslängden inte räcker till för garantin använder enheten en begränsningsmekanism för att sakta ned skrivhastigheten.

Överst på sidan

6. Jag har kopplat ur min SSD och lagt den i förvaring. Hur länge kan jag förvänta mig att enheten behåller mina data utan att behöva koppla in enheten igen?

Det beror på hur ofta blixten har använts (P/E-cykel som används), typen av blixt och lagringstemperaturen. I MLC och SLC kan detta vara så lågt som 3 månader och de bästa fallen kan vara mer än 10 år. Kvarhållandet är i hög grad beroende av temperatur och arbetsbelastning.

Överst på sidan

7. Vad är överprovisionering?

Överprovisionering är en teknik som används i konstruktionen av flash-SSD:er och flashminneskort. Genom att tillhandahålla extra minneskapacitet (som användaren inte kan komma åt) kan SSD-styrenheten enklare skapa förraderade block som är redo att användas i den virtuella poolen. Överprovisionering förbättrar:

• Skrivprestanda och IOPS
• Tillförlitlighet och uthållighet

Överst på sidan

8. Vad är förslitningsutjämning?

NAND Flashminnet kan slitas på grund av upprepade program- och raderingscykler som ofta görs i datalagringsprogram och -system med hjälp av Flash Translation Layer (FTL). Konstant programmering och radering på samma minnesplats sliter till slut ut den delen av minnet och gör det ogiltigt. Som ett resultat av detta NAND Flash skulle ha en begränsad livslängd. För att förhindra dessa scenarier distribueras specialalgoritmer inom SSD:er för förslitningsutjämning. Som termen antyder ger förslitningsutjämning en metod för att distribuera program- och raderingscykler enhetligt genom alla minnesblock i SSD:n. Detta förhindrar kontinuerliga program- och raderingscykler till samma minnesblock, vilket resulterar i längre livslängd för det totala NAND-flashminnet.

Det finns två typer av slitageutjämning, dynamisk och statisk. Den dynamiska slitagealgoritmen garanterar att data-, program- och raderingscykler är jämnt fördelade över alla block i NAND-flashen. Algoritmen är dynamisk eftersom den körs varje gång data i enhetens skrivbuffert töms och skrivs till flashminnet. Enbart dynamisk förslitningsutjämning kan inte säkerställa att alla block förslits i samma takt. Det finns också specialfall när data skrivs och lagras i flashminnen under längre tidsperioder eller på obestämd tid. Medan andra block byts ut, raderas och slås samman förblir dessa block inaktiva i förslitningsutjämningsprocessen. För att säkerställa att alla block förslitningsutjämnas i samma takt används en sekundär förslitningsutjämningsalgoritm som kallas statisk förslitningsutjämning. Statisk förslitningsutjämning adresserar de block som är inaktiva och har data lagrade i dem.

Dells SSD-diskar har både statiska och dynamiska slitageutjämningsalgoritmer för att säkerställa att NAND-blocken slits jämnt under SSD-diskens längre livslängd.

Överst på sidan

9. Vad är en skräpsamling?

Flashminnen består av celler som lagrar en eller flera bitar data. Dessa celler är grupperade i sidor, vilka är de minsta separata platserna som data kan skrivas till. Sidorna är samlade i block, vilka är de minsta separata platserna som kan raderas. Flashminnen kan inte skrivas över direkt som en hårddisk. De måste först raderas. Således, medan en tom sida i ett block kan skrivas direkt, kan den inte skrivas över utan att först radera ett helt sidblock.

När enheten används ändras data och ändrade data skrivs till andra sidor i blocket eller till nya block. De gamla (inaktuella) sidorna markeras som ogiltiga och kan återtas genom att radera hela blocket. För att göra detta måste dock all information som fortfarande är giltig om alla andra upptagna sidor i blocket flyttas till ett annat block. Kravet på att flytta giltiga data och sedan radera block innan nya data skrivs i samma block leder till skrivförstärkning – det totala antalet skrivningar som krävs på flashminnet är högre än det som värddatorn ursprungligen begärde. Det gör också att SSD-disken utför skrivåtgärder med en långsammare hastighet när den är upptagen med att flytta data från block som måste raderas samtidigt som ny data skrivs från värddatorn.

SSD-styrenheter använder en teknik som kallas skräpinsamling för att frigöra tidigare skrivna block. Den här processen konsoliderar även sidor genom att flytta eller skriva om sidor från flera block för att fylla färre nya. De gamla blocken raderas sedan för att ge mer lagringsutrymme för nya inkommande data. Men eftersom flashblock bara kan skrivas ett visst antal gånger innan de misslyckas, är det nödvändigt att även slitjämna hela SSD:n för att undvika att slita ut ett enskilt block i förtid.

Överst på sidan

10. Vad är felkorrigeringskoden (ECC)?

Försämringen av flashminnesceller över tid och störningar från angränsande flashminnessidor kan leda till slumpmässiga bitfel i lagrade data. Även om risken för att en viss databit skadas är liten, gör det stora antalet databitar i ett lagringssystem att sannolikheten för datakorruption är en reell möjlighet.
 
Felsöknings- och korrigeringskoder används i flashminnets lagringssystem för att skydda data från att skadas. Dells SSD-diskar är utrustade med branschens mest avancerade ECC-algoritm för att uppnå en icke-korrigerbar bitfelsfrekvens på 10–17 på företagsnivå.

Överst på sidan

11. Vad är Write Amplification Factor (WAF)?

Skrivförstärkningsfaktorn är mängden data som SSD-styrenheten måste skriva i förhållande till mängden data som värdstyrenheten vill skriva. En skrivförstärkningsfaktor på 1 är perfekt. Det innebär att du ville skriva 1 MB och att SSD-styrenheten skrev 1 MB. En skrivförstärkningsfaktor som är större än en är inte önskvärd, men är ett olyckligt faktum i livet. Ju högre skrivförstärkning enheten har, desto snabbare slits enheten ut och desto lägre är dess prestanda.

Data som skrivs till flashminnet
--------------------------------------- = Skrivförstärkning
Data som skrivs av värden

Överst på sidan

12. Vilka steg tar SSD-hårddiskar för att begränsa risken för att skada cellerna på grund av för många skrivåtgärder?

Dell använder följande metoder för att undvika att skada flashceller och förlänga SSD-hårddiskens livslängd:

• Överprovisionering: Processen för att öka reservytan på en SSD-disk. Det ökar den tillgängliga resurspoolen som är redo att skrivas, vilket minskar skrivförstärkningen. Eftersom det krävs mindre förflyttning av bakgrundsdata ökar prestanda och tålighet.
  Till exempel skulle en enhet med 100 GB användbar kapacitet ha en extra dold kapacitet på 28 GB. Den återstående kapaciteten skulle användas för förslitningsutjämning.
• Utjämning av slitage: Dells SSD-diskar använder både statiska och dynamiska tekniker för förslitningsutjämning. Förslitningsutjämning gör det möjligt att mappa data till olika platser på enheten för att undvika att skriva ofta till samma cell.
• Skräpinsamling: Dells SSD-diskar är utrustade med en avancerad avancerad skräpinsamlingsteknik. Med Garbage Collection Process slipper du radera hela blocket före varje skrivning. Det ackumulerar data som markerats för radering som "skräp" och utför radering av hela blocket som utrymmesåtertagning för att återanvända blocket, ofta som en bakgrundsprocess när enheten inte är upptagen med I/O.
• Databuffring och cachelagring: Dells SSD-diskar använder DRAM för cachelagring av databuffert för att minimera skrivförstärkning, vilket säkerställer att det finns en risk för att celler skadas på grund av för många skrivningar.

Överst på sidan

13. Hur beräknas den användbara livslängden för SSD?

Livslängden för en SSD styrs av tre nyckelparametrar; SSD NAND-flashteknik, enhetens kapacitet och programanvändningsmodell. I allmänhet kan följande livscykelkalkylator användas för att räkna ut hur länge enheten varar.

Livslängd [år] = (uthållighet [P/E-cykler] * Kapacitet [fysisk, byte] * Överprovisioneringsfaktor) / (Skrivhastighet [bps] * Kapacitet [cykler] * Skriv% * WAF) / (36 * 24 * 3 600)

Parametrar:

• Uthållighet NAND P/E Cykel: 100 K SLC, 30 K eMLC, 3K MLC
• Kapacitet: Användbar kapacitet för SSD-disken
• Överprovisioneringsfaktor: Överprovisionering NAND-procent
• Skrivhastighet:

Skrivhastighet i byte per sekund:

• Driftcykel: Användningskapacitet
• Skriv %: Procentandel skrivningar under SSD-användning
• WAF: Styrenhetens skrivförstärkningsfaktor beräknad baserat på applikationens användningsfall

Överst på sidan

14. Vad är TRIM/UNMAP och har Dells SSD-hårddiskar för företagsbruk stöd för det?

Vissa operativsystem stöder TRIM-funktionen, som översätter raderade filer till den associerade logiska blockadressen (LBA) på lagringsenheten (SSD). För SATA kallas kommandot även TRIM, för SAS kallas kommandot UNMAP. Informationen TRIM/UNMAP meddelar enheten att den inte längre behöver data i vissa LBA:er, vilket frigör flera NAND Sidor.

Kommandot TRIM/UNMAP måste stödjas av operativsystemet, drivenheten och styrenheten för att fungera. Kommandot TRIM/UNMAP kan resultera i högre SSD-prestanda från både den minskade mängden data som måste skrivas om under skräpinsamlingen och det högre lediga utrymmet på enheten. Dells nuvarande leverans har tillräckligt hög prestanda och tålighet så att de ännu inte har stöd för dessa kommandon även om operativsystemet stöder dem. Dessa funktioner undersöks för efterföljande Dell SSD-erbjudanden.

Överst på sidan

15. Hur upprätthåller SSD:er dataintegriteten?

Dataintegriteten för Dell SSD-diskar upprätthålls med följande metoder:

• Robust ECC
• Datasökväg med CRC-skydd
• Flera metadata och FW-kopior
• Skydd av kontrollsumma för metadata
• Robust spänningsskenedesign för att säkerställa stabil ström till NAND-flashminne

Skydd mot
plötsligt strömavbrottJämfört med hårddiskar är SSD-diskar mer robusta mot stötar, förbrukar mindre ström, snabbare åtkomsttider och bättre läsprestanda. Vissa SSD-konstruktioner har dock problem med att skada data och filsystem om det inträffar ett plötsligt strömavbrott. En effektiv dataskyddsmekanism för strömavbrott måste fungera före och efter ett störande strömavbrott för att ge ett heltäckande dataskydd.
Dell Enterprise SSD-diskar innehåller maskinvaru- och programvarubaserade dataskyddsfunktioner för strömavbrott. De omfattar en krets för upptäckt av effektförlust som övervakar matningsspänningen och skickar en signal till SSD-styrenheten om spänningen sjunker under ett fördefinierat gränsvärde. Det gör då att SSD-hårddisken kopplas bort från strömmen och vidtar nödvändiga åtgärder för att flytta tillfälliga buffertdata och metadata till NAND-flashminnet. En inbyggd strömhållningskrets och kondensator är implementerade för att ge tillräckligt med energi för denna operation. Avbrottskondensatorn är mångfaldigt överprovisionerad för att garantera tillräckligt med energi för hårddiskens livslängd. 

Överst på sidan

16. Hur saneras SSD:er?

SSD:er kan saneras genom att skriva över hela hårddiskkapaciteten flera gånger. Dell undersöker funktionerna för säker radering och självkryptering på självkrypterande enheter (SED) SSD-hårddiskar för framtida versioner. Dessa tekniker möjliggör ett snabbare och effektivare sätt att sanera en SSD. 

Överst på sidan

17. Vilka är de rekommenderade programjusteringarna och operativsysteminställningarna?

• Justerad I/O: Anpassad I/O kan ha en enorm inverkan på SSD-diskens prestanda och tålighet. Anpassad I/O för en SSD ger enheten effektivitet för att hantera NAND-skrivningar och kan även öka SSD-tåligheten genom att minska antalet Read-Modify-Write-åtgärder som orsakar extra skrivningar i bakgrunden på SSD-disken.
• Varierande ködjup: Ködjup är en viktig faktor för system och lagringsenheter. Effektivitetsvinster kan erhållas av att öka ködjupet i SSD-hårddiskar, vilket möjliggör effektivare hantering av skrivåtgärder, och kan också minska skrivförstärkning som kan påverka SSD-hårddiskens uthållighetslängd.
• Använd TRIM: Se avsnitt 15.
• Inaktivera diskdefragmentering: På en magnetisk enhet organiserar defragmentering enheten på ett sådant sätt att datasektorer är nära varandra för att förbättra prestanda. På SSD-diskar gör det dock ingen skillnad att ha data nära varandra, eftersom SSD-enheter kan komma åt data med samma hastighet oavsett var de befinner sig. Därför är defragmentering av SSD-enheter inte nödvändig och kan orsaka ytterligare onödig NAND Bär.
• Inaktivera indexering: Indexering snabbar vanligtvis upp sökningen på hårddisken. Det är dock inte fördelaktigt på SSD:er. Eftersom indexering konstant försöker upprätthålla en databas med filer i systemet och dess egenskaper skapar detta många små skrivåtgärder, där SSD:er inte utmärker sig. Men SSD-enheter utmärker sig vid läsning, och därför kan enheten komma åt data snabbt, även utan ett index.

Överst på sidan

18. Vad är uthållighetshantering?

Användning av en algoritm för uthållighetshantering säkerställer att det finns tillräckligt många programmerings-/raderingscykler (P/E) tillgängliga för enhetens garantiperiod. Den fasta programvaran begränsar skrivningar om en enhet är kraftigt skriven. Kunder ser dock sällan prestandabegränsning när en SSD används under det avsedda programmet.

Överst på sidan

19. Vilken garanti har Dells SSD:er?

1. SATA, SAS, NVMe (U.2) SSD-diskar – enheter som används i serverprodukter** har 3 års garanti. Den kan utökas till en servers fulla längd om det finns ProSupport eller högre garanti.
2. NVMe (PCIe) SSD – enheter som används i serverprodukter omfattas av servergaranti på upp till 5 år. Den kan utökas till en servers fulla längd om det finns ProSupport eller högre garanti.
   1. Enterprise SATA, SAS och NVMe SSD (U.2) som köpts som komponenter i Dell Technologies:
      • PowerEdge-serverprodukter är inte berättigade till köp av utökad garanti som sträcker sig längre än tre år från det ursprungliga leveransdatumet, såvida de inte köps med ett separat tjänsteerbjudande, t.ex. ProSupport eller ProSupport-tjänster.
      • Lagringsprodukten följer systemets garanti och inte längre, till exempel Om systemen har 3 års garanti är SSD:ns garanti också 3 år och inte mer. Vid försäljning med en server är garantin inte längre än 3 år. ProSupport-avtalet (eller senare) förlänger garantin till serverns garanti.
   2. PowerEdge Express Flash PCI Express (PCIe) SSD-enheter omfattas av den begränsade maskinvaruservicens omfattning för det Dell-system som PowerEdge Express Flash PCIe SSD-disken levereras med. PowerEdge Express Flash PCIe SSD-enheter är inte berättigade till köp av utökad garanti utöver 5 års täckning från det ursprungliga leveransdatumet, såvida de inte köpts med ett separat tjänsteerbjudande, t.ex. ProSupport- eller ProSupport Plus-tjänster.

Överst på sidan