Tässä artikkelissa on luettelo Dellin SSD-levyä koskevista usein kysytyistä kysymyksistä.
Tietojen säilyvyys:
Tietojen säilyvyydellä tarkoitetaan aikajaksoa, jonka ROM-muisti pysyy tarkasti luettavana. Se tarkoittaa sitä, miten kauan solun ohjelmoitu tila säilyy, kun siruun ei kohdistu jännitettä. Tietojen säilyttäminen on herkkä flash-soluun asetettujen Program/Erase (P/E)-syklien määrälle ja riippuu myös ulkoisesta ympäristöstä. Korkeat lämpötilat lyhentävät tavallisesti tietojen säilyvyyttä. Suoritettujen lukujaksojen määrä voi myös heikentää tätä säilymistä.
Ohjelma/poistosykli
(P/E):NAND-salamassa varastointi saavutetaan käyttämällä kelluvia porttitransistoreita, jotka muodostavat NAND-portit. Ohjelmoimattoman bitin tila on 1. Ohjelmointi kohdistaa kelluvaan hilaan jännitteen, ja bitti siirtyy tilaan 0. Vastakkainen toiminto eli pyyhintä poistaa jännitteen ja palauttaa hilan tilaan 1. Poisto- ja ohjelmatoiminnot aiheuttavat luonnostaan kelluvan portin eristävän oksidikerroksen hajoamista. Tämä on syy NAND flashin rajalliseen käyttöikään (tyypillisesti 30K-1M-ohjelmointi-/poistojaksot SLC: lle, 2.5K-10K ohjelmointi-/poistojaksot MLC: lle, 10K-30K ohjelma-/poistojaksot eMLC: lle).
Flash Translation Layer (FTL):
Flash Translation Layer on ohjelmistokerros, jota käytetään tietojenkäsittelyssä tukemaan normaaleja flash-muistia käyttäviä tiedostojärjestelmiä. FTL on käännöskerros sektoriperustaisen tiedostojärjestelmän ja NAND flash -sirujen välissä. Sen ansiosta käyttöjärjestelmä ja tiedostojärjestelmä voivat käyttää NAND flash -muistilaitteita levyasemien tapaan. FTL piilottaa salaman monimutkaisuuden tarjoamalla loogisen lohkoliitännän flash-laitteeseen. Koska flash ei tue flash-sivujen korvaamista paikallaan, FTL yhdistää loogisia lohkoja fyysisiin flash-sivuihin ja pyyhintälohkoihin.
Metatiedot:
Metatietoja käytetään NAND flash -muistiin tallennettujen tietojen hallintaan. Metatiedot sisältävät yleensä loogisesta fyysiseen osoitekartoitustaulukon tallennetuista tiedoista, tiedot tallennetun tiedon attribuuteista ja kaikki muut tiedot, jotka voivat auttaa tallennetun tiedon hallinnassa.
Virtuaalinen varanto:
Virtuaalivaranto on ryhmä NAND-poistettuja lohkoja, jotka ovat valmiita ohjelmoitaviksi.
Toisin kuin kiintolevyasemat (kiintolevyt), jotka käyttävät pyörivää levyä tietojen tallentamiseen, SSD-levyt (SSD) käyttävät SSD-muistia, NAND-siruja. Kiintolevyissä on useita erilaisia mekaanisia liikkuvia osia, jotka tekevät niistä alttiita vaurioille. SSD-levyissä ei ole liikkuvia osia, eivätkä ne ole yhtä alttiita vaurioille, vaikka ne kohdistuisivat iskuihin käytön aikana.
SSD-levyt takaavat erittäin suorituskykyiset I/O-toiminnot sekunnissa (IOPS) ja pienen viiveen paljon tapahtumia vaativissa palvelin- ja tallennussovelluksissa. Oikein kiintolevyllisissä järjestelmissä käytettyinä ne alentavat kokonaiskäyttökustannuksia (TCO) alhaisen virrankulutuksen ja alhaisen käyttölämpötilan ansiosta.
Takaisin alkuun
Dell hallitsee tarkasti kaikki tarvittavat vaiheet vaativien Enterprise-sovellusten edellyttämien korkealaatuisten SSD-levyjen toimittamiseksi asiakkailleen.
Näitä ovat seuraavat:
Kaikki Dell Enterprise -SSD-levyt on kehitetty vastaamaan tarkasti Dell Enterprise -järjestelmiä ja tarjoamaan asiakkaille optimaalinen tuotantoympäristö. Kiintolevyvalmistajat ovat hiljattain lisänneet yhteistyötään ja asemat on standardoitu. Näin ei ole tehty SSD-asemien kohdalla. SSD-valmistajia on monia eikä Dell voi taata mitään toiminnallisuutta tai yhteensopivuutta palvelimilla, jotka käyttävät muita kuin Delliltä ostettuja SSD-levyjä.
Takaisin alkuun
Flash-muistiin perustuvilla SSD-asemilla (SSD) on yleensä pienempi viive kuin kiintolevyasemilla (kiintolevy), mikä mahdollistaa usein nopeammat vasteajat. Satunnaisia lukukuormituksia varten SSD-levyt tarjoavat suuremman siirtonopeuden kuin kiintolevyt.
NAND Flash -perustaiset
Liitäntäperustaiset
SSD-asemat sopivat parhaiten käyttötarkoituksiin, joissa tarvitaan paljon tehoa. I/O-intensiiviset sovellukset, kuten tietokannat, tiedonlouhinta, tietovarastointi, analytiikka, kaupankäynti, tehokas tietojenkäsittely, palvelinten virtualisointi, Web-palvelu ja sähköpostijärjestelmät, soveltuvat parhaiten SSD-käyttöön.
SSD-tyypit, sovellukset, käyttötapaukset
Flash-tekniikka | Sovelluksen tyyppi | Sovellukset |
MLC/eMLC | Verkkopohjainen tietojenkäsittely ja asiakaslaskenta | Edustaverkko , suoratoisto, media , verkkosovellukset , sähköposti/viestintäyhteistyö , yhteistyö |
eMLC/SLC | DSS/HPC/ OLTP/tallennus |
OLTP/tallennus HPC/supertietokone, tietovarastointi/louhintainfrastruktuuri , virtuaalityöpöytä , OLTP/tietokanta/yrityskäsittely , tietojen välimuistiin tallentaminen |
SSD-asemat on tarkoitettu ympäristöihin, joissa suoritetaan eniten luku- ja kirjoitustoimintoja. Jotta asemat täyttäisivät tietyn takuuajan, MLC-asemissa on sisäänrakennettu kestävyyden hallintamekanismi. Jos aseman ennustetaan jäävän takuunsa ulkopuolelle, asema hidastaa kirjoitusnopeutta kuristusmekanismin avulla.
Takaisin alkuun
Se riippuu siitä, kuinka usein salamaa on käytetty (käytetty P/E-sykli), salaman tyypistä ja varastointilämpötilasta. MLC: ssä ja SLC: ssä tämä voi olla niinkin alhainen kuin 3 kuukautta ja parhaat tapaukset voivat olla yli 10 vuotta. Lämpötila ja kuormitus vaikuttavat merkittävästi tietojen säilyvyyteen.
NAND-tekniikka | Tietojen säilytys (ilmoitettu ohjelmointi- ja pyyhintäkertojen määrä) |
SLC | Kuusi kuukautta |
eMLC | Kolme kuukautta |
eMLC | Kolme kuukautta |
Ylivaraustekniikkaa käytetään flash SSD -asemissa ja flash-muistitikuissa. Tarjoamalla ylimääräistä muistikapasiteettia (jota käyttäjä ei voi käyttää) SSD-ohjain voi helpommin luoda esipoistettuja lohkoja, jotka ovat valmiita käytettäväksi virtuaalivarannossa. Ylivaraus parantaa
NAND flash -muisti on herkkää kulumaan toistuvien ohjelmointi- ja pyyhintäkertojen vuoksi, joita tehdään paljon tiedontallennuksen yhteydessä ja FTL (Flash Translation Layer) -tasoa käyttävissä järjestelmissä. Kun tietojen ohjelmointiin ja pyyhintään käytetään jatkuvasti samaa muistisijaintia, kyseinen muistin osa kuluu lopulta käyttökelvottomaksi. Tämän seurauksena NAND-salaman käyttöikä olisi rajallinen. Jotta näin ei kävisi, SSD-asemissa käytetään erityisiä algoritmeja kulumisen tasoittamiseen. Kuten termistä voi päätellä, kulumisen tasoitus tarjoaa menetelmän ohjelman ja poistosyklien jakamiseksi tasaisesti kaikkiin SSD: n muistilohkoihin. Tämä estää jatkuvat ohjelmointi- ja pyyhintäkerrat samaan muistilohkoon ja lisää siten NAND flash -muistin käyttöikää.
Kulumisen tasoitus voi olla dynaamista tai staattista. Dynaaminen kulumisalgoritmi takaa, että data-, ohjelmointi- ja poistojaksot jakautuvat tasaisesti kaikkiin NAND-salaman lohkoihin. Algoritmi on dynaaminen, koska se suoritetaan aina, kun aseman kirjoituspuskurin tiedot huuhdellaan ja tallennetaan flash-muistiin. Pelkkä dynaaminen kulumisen tasoitus ei voi varmistaa, että kaikki lohkot kuluvat tasaisesti samalla nopeudella. Joissakin tapauksissa tiedot kirjoitetaan säilytettäväksi flash-muistissa pitkän aikaa tai toistaiseksi. Kun muita lohkoja vaihdetaan, poistetaan ja yhdistetään, nämä lohkot pysyvät passiivisina kulumisen tasoitusprosessissa. Sen varmistamiseksi, että kaikki lohkot kuluvat samalla nopeudella, otetaan käyttöön toissijainen kulumisen tasoitusalgoritmi, jota kutsutaan staattiseksi kulumisen tasoitukseksi. Staattinen kulumisen tasoitus käsittelee lohkoja, jotka eivät ole aktiivisia ja joihin on tallennettu tietoja.
Dellin SSD-asemissa on sekä staattisia että dynaamisia kulumisen tasoitusalgoritmeja, jotka varmistavat, että NAND-lohkot kuluvat tasaisesti SSD-levyn pidemmän käyttöiän ajan.
Takaisin alkuun
Flash-muisti koostuu soluista, joista kuhunkin tallennetaan vähintään yksi bitti tietoa. Solut ryhmitellään sivuiksi, ja sivu on pienin erillinen sijainti, johon tietoja voidaan kirjoittaa. Sivut taas ryhmitellään lohkoiksi, ja lohko on pienin erillinen sijainti, jonka voi pyyhkiä. Flash-muistin tietoja ei voi korvata suoraan, toisin kuin kiintolevyn, vaan flash-muisti on ensin tyhjennettävä. Vaikka lohkon tyhjä sivu siis voidaan kirjoittaa suoraan, sitä ei voida korvata, ennen kuin koko sivulohko on pyyhitty.
Kun asemaa käytetään, tiedot muuttuvat ja muuttuneet tiedot kirjoitetaan lohkon muille sivuille tai uusiin lohkoihin. Vanhat (vanhentuneet) sivut on merkitty virheellisiksi ja ne voidaan palauttaa poistamalla koko lohko. Tätä varten kaikki edelleen voimassa olevat tiedot kaikista muista lohkon miehitetyistä sivuista on kuitenkin siirrettävä toiseen lohkoon. Koska kelvolliset tiedot on siirrettävä ja lohkot pyyhittävä, ennen kuin uusia tietoja voidaan kirjoittaa samaan lohkoon, kirjoitusmäärät kasvavat: kirjoitustoimintojen määrä flash-muistiin on suurempi kuin isäntätietokoneen alkuperäisessä pyynnössä. Se aiheuttaa myös, että SSD suorittaa kirjoitustoimintoja hitaammin, kun se on kiireinen siirtäessään tietoja lohkoista, jotka on poistettava, samalla kun kirjoitetaan uusia tietoja isäntätietokoneesta.
SSD-ohjaimet käyttävät roskien keräämiseksi kutsuttua tekniikkaa aiemmin kirjoitettujen lohkojen vapauttamiseen. Samalla toiminto yhdistää sivuja siirtämällä ja kirjoittamalla sivuja uudelleen useista lohkoista pienempään määrään uusia lohkoja. Sen jälkeen vanhat lohkot pyyhitään, jotta saadaan tallennustilaa uusille tuleville tiedoille. Koska flash-lohkot voidaan kuitenkin kirjoittaa vain niin monta kertaa ennen epäonnistumista, on myös välttämätöntä käyttää koko SSD-levyä, jotta yksittäinen lohko ei kulu ennenaikaisesti.
Takaisin alkuun
Flash-muistisolun kuluminen ajan myötä ja vierekkäisten flash-muistisivujen aiheuttamat häiriöt voivat aiheuttaa tallennetuissa tietoja satunnaisia bittivirheitä. Vaikka minkä tahansa databitin vioittumisen mahdollisuus on pieni, tallennusjärjestelmän valtava määrä databittejä tekee tietojen vioittumisen todennäköisyydestä todellisen mahdollisuuden.
Flash-muistitallennusjärjestelmissä käytetään virheiden tunnistus- ja korjauskoodeja tietojen suojaamiseen vioittumiselta. Dellin SSD-asemat on varustettu alan edistyneimmällä ECC-algoritmilla, jonka ansiosta korjauskelvottomien bittien virhetaso on 10–17.
Kirjoitusmäärän kasvutekijä on tietomäärä, joka SSD-ohjaimen on kirjoitettava suhteessa tietomäärään, jonka isäntätietokoneen ohjain haluaa kirjoittaa. Kirjoitusmäärän kasvutekijä 1 on täydellinen. Se tarkoittaa, että halusit kirjoittaa 1 Mt ja SSD-aseman ohjain kirjoitti 1 Mt. Kirjoitusvahvistuskerroin, joka on suurempi kuin yksi, ei ole toivottavaa, mutta se on valitettava tosiasia. Mitä korkeampi kirjoituksen vahvistus on, sitä nopeammin asema kuluu ja sitä heikompi sen suorituskyky on.
Flash-muistiin
kirjoitetut tiedot--------------------------------------- = Kirjoita vahvistus
Isännän kirjoittamat tiedot
Dell käyttää seuraavia toimintoja, jotta flash-solut eivät vioittuisi ja SSD-aseman käyttöikä olisi mahdollisimman pitkä:
SSD: n käyttöikää säätelee kolme keskeistä parametria; SSD NAND -flash-tekniikka, aseman kapasiteetti ja sovelluksen käyttömalli. Yleensä seuraavaa elinkaarilaskuria voidaan käyttää määrittämään, kuinka kauan asema kestää.
Elämä [vuotta] = (kestävyys [P/E-syklit] * Kapasiteetti [fyysinen, tavua] * Ylivarauskerroin) / (Kirjoitusnopeus [bps] * Käyttöjakso [syklit] * Kirjoitus% * WAF) / (36 *24* 3 600)
Parametrit:
Kirjoitusnopeus tavuina sekunnissa:
Tietyt käyttöjärjestelmät tukevat TRIM-toimintoa, joka muuntaa poistetut tiedostot tallennuslaitteen (SSD) liittyväksi loogiseksi lohko-osoitteeksi (LBA). Komennon nimi on TRIM myös SATA-tekniikan yhteydessä, mutta SAS-tekniikassa sen nimi on UNMAP. TRIM/UNMAP-komento ilmoittaa asemalle, että se ei enää tarvitse tietoja tietyissä LBA-tiedostoissa, mikä vapauttaa useita NAND-sivuja.
Käyttöjärjestelmän, aseman ja ohjaimen on tuettava TRIM/UNMAP-komentoa, jotta se toimii. TRIM/UNMAP-komento voi parantaa SSD-suorituskykyä sekä vähentyneestä datasta, joka on kirjoitettava uudelleen roskien keräämisen aikana, että asemasta johtuvasta suuremmasta vapaasta tilasta. Nykyiset toimitukset Dell-yritysasemien suorituskyky ja kestävyys ovat riittävän hyviä, joten ne eivät vielä tue näitä komentoja, vaikka käyttöjärjestelmä niitä tukisi. Harkitsemme parhaillaan näiden ominaisuuksien lisäämistä tuleviin Dellin SSD-tuotteisiin.
Alkuun
Dell SSD -aseman tietojen eheys varmistetaan seuraavilla tavoilla:
Äkkinäisen virtakatkoksen suojaus
Kiintolevyihin verrattuna SSD-levyt kestävät paremmin iskuja, kuluttavat vähemmän virtaa, nopeammat käyttöajat ja paremman lukusuorituskyvyn. Joissakin SSD-malleissa on kuitenkin tietojen ja tiedostojärjestelmien vioittumishaasteita, jos virta katkeaa äkillisesti. Tehokkaan sähkökatkoksen tietosuojamekanismin on toimittava ennen häiriötä aiheuttavaa sähkökatkosta ja sen jälkeen, jotta kattava tietosuoja voidaan tarjota.
Dell Enterprise SSD -levyissä on laitteisto- ja laiteohjelmistopohjaisia sähkökatkosten tietosuojaominaisuuksia. Niissä on sähkökatkoksen tunnistamispiiri, joka seuraa virransaantia ja lähettää signaalin SSD-ohjaimelle, jos jännite laskee esimääritetyn kynnyksen alapuolelle. Silloin SSD-asema katkaisee virrantulon ja alkaa siirtää tilapäisiä puskuritietoja ja metatietoja NAND flash -muistiin. Aluksella on virranpitopiiri ja kondensaattori, jotka tuottavat riittävästi energiaa tähän toimintaan. Virranpitovaraaja on moninkertaisesti ylivarattu, jotta virta riittää aseman koko käyttöiän ajaksi.
Alkuun
SSD-asemia voidaan tyhjentää perusteellisesti kirjoittamalla koko asema täyteen useita kertoja. Dell tutkii itsesalaavien SSD-levyjen (Self-Encrypting Drive) SSD-levyjen suojattua tyhjennystä ja itsesalaavia ominaisuuksia tulevissa versioissa. Nämä tekniikat nopeuttavat ja tehostavat SSD-levyn puhdistamista.
Alkuun
Kestävyyden hallinta-algoritmilla varmistetaan, että aseman ohjelmointi-/pyyhintäkertojen määrä riittää aseman käyttöiän ajaksi. Laiteohjelmiston rajoitukset kirjoittavat, jos asema on kirjoitettu voimakkaasti. Asiakkaat näkevät kuitenkin harvoin suorituskyvyn hidastuvan, kun SSD-levyä käytetään aiotussa sovelluksessa.