SSD: उप-प्रजातियाँ और संभावनाएँ

हर कोई याद करता है कि पहले सही मायने में बड़े पैमाने पर एसएसडी उत्पादों के बारे में कैसे आया। उत्साह, प्रदर्शन में वृद्धि, हजारों IOPS प्रदर्शन के सुंदर दसियों। लगभग एक मूर्ख।

स्वाभाविक रूप से, सर्वर के लिए (हम एकल कंप्यूटरों पर विचार नहीं करते हैं) बाजार, यह एक बड़ा कदम था - आखिरकार, चुंबकीय मीडिया लंबे समय से एक उच्च-प्रदर्शन समाधान बनाने के लिए एक अड़चन है। आदर्श को कई डिस्क अलमारियाँ माना जाता था, जो कुल मिलाकर दो या तीन हजार IOPS में महारत हासिल करता था, और यहाँ इस तरह के एक ड्राइव (एसएएस 15K की तुलना में) से सौ या अधिक बार उत्पादकता बढ़ाने का अवसर मिला।

बहुत आशावाद था, लेकिन वास्तव में सब कुछ इतना आसान नहीं निकला।



संगतता समस्याएं और संसाधन समस्याएं हैं, जब सब कुछ सबसे सस्ती लाइनों से सर्वर में डाल दिया गया था, और प्रदर्शन में गिरावट की समस्याएं - RAID नियंत्रकों में टीआरआईएम समर्थन के मुद्दे अभी भी उठाए गए हैं।

SSD तकनीक का विकास चरणों में हुआ। सबसे पहले, सभी ने इंटरफेस की सीमा तक पहुंचने के लिए रैखिक संचालन की गति पर काम किया। SATA II के साथ, यह लगभग तुरंत हुआ; SATA III को जीतने में कुछ समय लगा। अगला कदम था रैंडम एक्सेस ऑपरेशंस की उत्पादकता बढ़ाना, यहां भी एक अच्छी ग्रोथ हासिल की गई।

अगला बिंदु जो हाइलाइट किया गया था वह था प्रदर्शन स्थिरता:


आनंदटेक समीक्षा से अनुकूलित

औसतन, यह निश्चित रूप से, बहुत कुछ है, लेकिन 30K से एक दर्जन से अधिक जोड़े के लिए कूदता है सबसे मजबूत है, स्पिंडल अपने प्रदर्शन को कड़ाई से देता है।

इतनी जोर से बोलने वाला पहला इंटेल था, जिसमें डीसी एस 3700 लाइन थी।


आनंदटेक समीक्षा से अनुकूलित

यदि आप ग्राफ़ के दाईं ओर अनुमानित करते हैं, तो प्रसार 20% के भीतर होगा। यह महत्वपूर्ण क्यों है?

1. RAID सरणी में डिस्क का व्यवहार अधिक अनुमानित है, नियंत्रक के लिए काम करना बहुत आसान है जब सरणी के सभी प्रतिभागियों का प्रदर्शन लगभग समान होता है। कुछ लोगों ने एक ही समय में 7.2K और 15K डिस्क के सरणियों के निर्माण के बारे में सोचा होगा, और सैकड़ों बार फैलने वाले तात्कालिक प्रदर्शन के साथ SSDs की एक सरणी और भी बदतर है।
2. ऐसे अनुप्रयोग जिन्हें लगातार और तेज़ी से डेटा प्राप्त करने या लिखने की आवश्यकता होती है, वे अधिक अनुमानित रूप से काम करेंगे।

एसएएस ड्राइव अंतरिक्ष लागत और लगभग असीमित संसाधन के साथ एसएलसी (सिंगल लेवल सेल) मेमोरी पर बहुत पहले दिखाई दिए थे। स्वाभाविक रूप से, वे एक भंडारण प्रणाली के हिस्से के रूप में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए थे - वहाँ दोहरे पोर्ट का उपयोग ड्राइव के लिए एक शर्त है। समय के साथ, ईएमएलसी मेमोरी पर अधिक किफायती उत्पाद दिखाई दिए। संसाधन, निश्चित रूप से गिर गया, लेकिन अभी भी उपयोगकर्ता के लिए दुर्गम की बड़ी आरक्षित मात्रा के कारण बहुत प्रभावशाली है।


आधुनिक एसएएस एसएसडी ड्राइव का एक उदाहरण

चूंकि वे मूल रूप से कॉर्पोरेट सिस्टम में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए थे, उत्पादकता की स्थिरता तुरंत शीर्ष पर थी। चूंकि SSD प्रदर्शन परीक्षणों के लिए हार्ड ड्राइव के दृष्टिकोण बहुत कम उपयोग के हैं, इसलिए एक विशेष SNIA सॉलिड स्टेट स्टोरेज परफॉर्मेंस टेस्ट को उद्योग संघ भंडारण नेटवर्किंग उद्योग संघ (SNIA) द्वारा विकसित किया गया था। तकनीक की मुख्य विशेषता यह है कि डिस्क पहले से "तैयार" है, तैयारी का लक्ष्य सभी उपलब्ध मेमोरी को हथौड़ा करना है, क्योंकि एक विशेष रूप से स्मार्ट नियंत्रक न केवल आवंटित डिस्क क्षमता को डेटा लिखता है, यह डेटा को सभी उपलब्ध मेमोरी में फैलाता है। सिंथेटिक परीक्षण में लंबे समय तक निरंतर संचालन के बाद एक वास्तविक वातावरण में एक डिस्क का परिणाम प्राप्त करने के लिए - इसे "ताज़ा" मेमोरी तक पहुंच से वंचित होना चाहिए, जहां कभी डेटा नहीं रहा है। उसके बाद, वास्तविक परीक्षण शुरू होता है:


बेतरतीब पढ़ना


रैंडम रिकॉर्ड

रैंडम रिकॉर्डिंग 12 जी एसएएस से एक महत्वपूर्ण लाभ दिखाती है, लेकिन धारा को संसाधित करने पर सीपीयू लोड दो या अधिक बार बढ़ जाता है।

वर्तमान एसएएस / एसएटीए एसएसडी मार्केट स्थिति

डिस्क को कई समूहों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक को कुछ कार्यों के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

1. पढ़ने के कार्यों के लिए घरेलू अभियान। रूसी इंटरनेट होल्डिंग्स के साथ एक बहुत लोकप्रिय विकल्प जो सॉफ्टवेयर सरणियों का उपयोग करता है। इस समूह में तोशिबा एचजी 5 डी प्रकार के डिस्क भी शामिल हैं, जो एंट्री-लेवल एंटरप्राइज वर्कलोड (ओएस को स्थापित करने या प्राथमिक पढ़ने के साथ कार्यों के लिए उत्कृष्ट) के लिए तैनात हैं। वे लंबे समय तक ऐसे भार के अधीन रहते हैं, लागत कम, खुशी के लिए और क्या आवश्यक है?
2. कॉर्पोरेट प्रति दिन 1-3 पूर्ण डब के साथ डिस्क। वे लेखन के कम प्रतिशत, गहन पठन या कैशिंग पढ़ने के लिए भंडारण में तैनात हैं। वे RAID नियंत्रकों के साथ अच्छी तरह से काम करते हैं, कुछ भंडारण के लिए बने होते हैं और एक एसएएस इंटरफ़ेस होता है, डिस्क कैश आवश्यक रूप से कैपेसिटर द्वारा संरक्षित होता है। पहले समूह की तुलना में थोड़ा अधिक महंगा है।
3. प्रति दिन 10 पूर्ण डब के साथ डिस्क। सर्वर (जहां SATA ड्राइव मुख्य रूप से उपयोग किए जाते हैं) और स्टोरेज सिस्टम में एक सार्वभौमिक वर्कहॉर्स। पहले समूह की तुलना में कहीं अधिक महंगा है।
4. प्रति दिन 25 पूर्ण डब के साथ डिस्क। सबसे महंगी और सबसे तेज़, रिजर्व के लिए बहुत सी मेमोरी उपलब्ध क्षमता के प्रति गीगाबाइट प्रति उच्च मूल्य टैग सेट करती है।

अब चलो एक असामान्य डिजाइन में एसएसडी के बारे में बात करते हैं, क्योंकि एक फ्लैश (चुंबकीय प्लेटों के विपरीत) को आप की तरह रखा जा सकता है।

DIMM प्रारूप में SATA SSD

मेमोरी मॉड्यूल की वृद्धि और इंटेल / एएमडी के प्रोसेसर पर समर्थित मेमोरी स्लॉट की संख्या बढ़ाने के प्रयासों के कारण, कुछ सर्वर बोर्ड पर सभी स्लॉट का उपयोग करते हैं।

हमारे अनुभव में, यहां तक ​​कि सर्वर में 16 मेमोरी स्लॉट भी आम नहीं हैं, जबकि RS130 / 230 G4 मॉडल 24 स्लॉट प्रति सिस्टम की पेशकश करते हैं।


ढेर सारी स्मृति

जब प्लेटफ़ॉर्म की क्षमताओं का ऐसा हिस्सा निष्क्रिय होता है, तो यह बहुत ही अपमानजनक और कष्टप्रद होता है।
इससे क्या हो सकता है?
खाली स्लॉट पर SSD ड्राइव द्वारा कब्जा किया जा सकता है!
उदाहरण के लिए, जैसे:


DIMM प्रारूप में SSD

अब हमने इनमें से कई ड्राइवों को मान्य कर दिया है, जिनमें से क्षमता SLC मेमोरी पर 200GB और MLC / eMLC पर 480GB तक पहुँच जाती है।

तकनीकी रूप से, यह एक नियमित SSD है, जो सैंडफोर्स SF-2281 कंट्रोलर पर आधारित है, जो कई 2.5 "डिस्क से परिचित है और रीड-डोमिनेटेड टास्क (पहले ग्रुप से) के लिए लो-कॉस्ट डिस्क में बहुत लोकप्रिय है। इंटरफ़ेस स्टैंडर्ड SATA है, मेमोरी स्लॉट से केवल पावर ली जाती है। इसका उपयोग किया जाता है। तोशिबा फ्लैश (MLC NAND टॉगल मोड 2.0, 19nm) TH58TEG8DDJBA8C, 3K P / E चक्र जिसमें कुल 256 गीगाबाइट की क्षमता वाली बिट त्रुटि दर (BER) है, 10 ^ 17 बिट्स में 1 से कम है (यह जो देता है पिछले लेख में चर्चा की गई थी) हार्ड ड्राइव पर )।


नियंत्रक का दृश्य

सर्वर में इंस्टॉलेशन सरल और सुविधाजनक है - बस इसे मेमोरी स्लॉट में डालें (पावर इसे से लिया गया है) और केबल को पोर्ट तक बढ़ाएं:


सर्वर दृश्य

मूल समाधान

वर्तमान एसएसडी एक नियमित SATA कनेक्टर का उपयोग करते हैं, जो सभी बोर्डों पर नहीं पाया जाता है। उदाहरण के लिए, हमारे RS130 G4 पर केवल दो ऐसे कनेक्टर हैं। यदि आवश्यक हो, तो आप एक केबल बना सकते हैं जो चार एसएसडी को मिनी-एसएएस या मिनी-एसएएस एचडी में जोड़ती है।


मिनी एसएएस केबल

इस विकल्प का उपयोग करके, आप विभिन्न रोचक उत्पाद बना सकते हैं, उदाहरण के लिए:


1U चेसिस में 32 एसएसडी

मानक एसएएस / एसएटीए इंटरफेस के साथ एसएसडी के बारे में, शायद यही सब है। अगले लेख में, हम PCIe SSDs और उनके भविष्य पर विचार करेंगे, लेकिन अभी के लिए, रिकॉर्डिंग के लिए SSD संसाधन निर्धारित करने की विधि के बारे में थोड़ा।

रिकॉर्ड संसाधन

घरेलू उपयोग पर, कुछ लोग रिकॉर्डिंग के लिए एक डिस्क के संसाधन की परवाह करते हैं, जबकि अधिक गंभीर कार्यों के लिए यह मूल्य महत्वपूर्ण हो सकता है। डिस्क की संख्या का सूचक प्रति दिन डिस्क राइट्स प्रति दिन (DWPD) लिखता है, जिसे कार्य की अवधि (आमतौर पर 5 वर्ष) से ​​विभाजित कुल टेराबाइट लिखित द्वारा दर्ज किए गए डेटा की कुल राशि के रूप में परिभाषित किया गया है, पहले से ही पारंपरिक है। सर्वश्रेष्ठ एसएटीए ड्राइव में 10 DWPD की रेटिंग होती है, सबसे अच्छा SAS SSDs 45 DWPD तक पहुंचता है।

इस जादुई आंकड़े को कैसे मापा जाता है? आपको फ्लैश मेमोरी के सिद्धांत में तल्लीन करने की आवश्यकता है।

फ्लैश की मुख्य विशेषता - रिकॉर्ड करने के लिए (प्रोग्राम) डेटा, सेल को पहले मिटाया जाना चाहिए (मिटा)। दुर्भाग्य से, आप बस एक सेल को मिटा नहीं सकते हैं; इस तरह के ऑपरेशन ब्लॉक (इरेज़ ब्लॉक) पर किए जाते हैं, स्मृति की न्यूनतम मात्रा को मिटा दिया जाता है, जिसमें कई पृष्ठ शामिल होते हैं। एक पृष्ठ सबसे छोटा मेमोरी क्षेत्र है जिसे एकल रीड / राइट ऑपरेशन में पढ़ा या लिखा जा सकता है।

इस तरह से प्रोग्रामिंग / इरेज़िंग साइकिल की अवधारणा दिखाई दी - प्रोग्राम / इरेज़ साइकिल। किसी ब्लॉक में एक या एक से अधिक पृष्ठों पर डेटा लिखना और किसी भी क्रम में ब्लॉक को मिटा देना।

एक तार्किक तरीके से, एक लेखन प्रवर्धन कारक (WAF) की अवधारणा उत्पन्न हुई। लिखने के लिए सिस्टम द्वारा भेजे गए डेटा की मात्रा से विभाजित डिस्क को लिखे गए डेटा की मात्रा।

क्या प्रभावित करता है WAF?
लोड की प्रकृति:

• अनुक्रमिक या यादृच्छिक;
• बड़े या छोटे ब्लॉक;
• क्या ब्लॉक आकार द्वारा डेटा का संरेखण है;
• डेटा प्रकार (विशेष रूप से संपीड़न समर्थित एसएसडी के लिए)।

उदाहरण के लिए, यदि सिस्टम रिकॉर्डिंग के लिए 4KB भेजता है, और फ्लैश में 16KB (एक ब्लॉक) लिखा जाता है, तो WAF = 4।


एक फ्लैश यूनिट

यह 64 पृष्ठों का एक एकल ब्लॉक है। मान लीजिए कि प्रत्येक पृष्ठ पर 2KB (चार सेक्टर) का आकार है, जिसके परिणामस्वरूप एक ब्लॉक में 256 सेक्टर हैं। ब्लॉक के सभी पृष्ठों पर उपयोगी डेटा के साथ कब्जा कर लिया गया है। मान लीजिए कि एक सिस्टम एक ब्लॉक में केवल कुछ सेक्टरों को अधिलेखित करता है।


फिर से लिखने के लिए पेज

8 सेक्टर रिकॉर्ड करने के लिए, हमें चाहिए:

1. रैम में पूरे ब्लॉक को पढ़ें।
2. पेज 1, 2 और 3 में डेटा बदलें।
3. नंद से एक ब्लॉक मिटाएं।
4. रैम से एक ब्लॉक लिखें।

कुल 256 क्षेत्रों को मिटा दिया गया है और केवल 8 को बदलने के लिए फिर से लिखा गया है, डब्ल्यूएएफ पहले से ही 32 है। लेकिन यह सब छोटे ब्लॉकों की भयावहता है और फ्लैश के साथ काम करने के लिए गैर-अनुकूलित एल्गोरिदम, जब बड़े ब्लॉकों के साथ रिकॉर्डिंग होती है, तो डब्ल्यूएएफ एक के बराबर होगा।

JEDEC (सभी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के लिए एक औद्योगिक संघ) ने कारकों के एक समूह की पहचान की है जो SSD ड्राइव के जीवन चक्र को प्रभावित करते हैं और निर्भरता फ़ंक्शन को f (TBW) = (TBW × 2 × WAF) / C के रूप में प्राप्त करते हैं, जहाँ C डिस्क की क्षमता है और 2 का कारक है। भंडारण विश्वसनीयता पर फ्लैश पहनने के प्रभाव को रोकें।

कुल TBW फ्लैश क्षमता * PE चक्र / 2 * WA

नतीजतन, प्रत्येक एसएसडी की उत्तरजीविता लोड के प्रकार से निर्धारित होती है जिसे मैन्युअल रूप से निर्धारित करना होगा। रैखिक रिकॉर्डिंग का मामला सबसे सरल है, यादृच्छिक संचालन के लिए, NAND मेमोरी रिज़र्व, जो उपयोगकर्ता द्वारा उपयोग नहीं किया जाता है, अभी भी दृढ़ता से प्रभावित करेगा।

यदि आप प्रति मेमोरी सेल में 3K पी / ई चक्र के साथ एक डिस्क लेते हैं, तो 5 साल के लिए 256GB की क्षमता के लिए रैखिक रिकॉर्डिंग TBW = 384 या लगभग 1 DWPD के साथ।

JEDEC के अनुसार, एंटरप्राइज़ वर्कलोड, WA को लगभग 5 या 5 वर्षों के लिए लगभग 0.2 DWPD देता है।