En este artículo, se proporciona una lista de preguntas frecuentes (FAQ) sobre la unidad de estado sólido (SSD) Dell.
Retención de datos:
La conservación de datos es el período durante el cual una ROM permanece legible con precisión. Es el tiempo durante el cual la celda puede mantener su estado programado cuando el chip no recibe alimentación. La retención de datos es sensible a la cantidad de ciclos de programación/borrado (P/E)que se realizan en la celda flash y también depende del entorno externo. Una alta temperatura tiende a reducir la duración de la conservación. La cantidad de ciclos de lectura realizados también puede degradar esta retención.
Ciclo de programa/borrado (P/E):
En flash NAND, el almacenamiento se logra mediante transistores de compuerta flotante que forman compuertas NAND. Como tal, el estado no programado de un bit es 1, mientras que la operación de programación inyecta carga en la puerta flotante y su bit resultante se convierte en 0. Con la operación contraria (borrar) se extrae la carga almacenada y se revierte el estado a 1. Las operaciones de borrado y programación causan inherentemente la degradación de la capa de óxido que aísla la compuerta flotante. Esta es la razón de la vida útil finita de la memoria flash NAND (ciclos de programación/borrado de 30K-1M para SLC típicamente, ciclos de programa/borrado de 2,5K-10K para MLC, ciclos de programa/borrado de 10K-30K para eMLC).
Capa de traducción flash (FTL):
La capa de traducción flash es una capa de software que se utiliza en informática para admitir sistemas de archivos normales con memoria flash. FTL es una capa de traducción entre el sistema de archivos basado en sectores y los chips flash NAND. Permite que el sistema operativo y el sistema de archivos accedan a los dispositivos de memoria flash NAND y a las unidades de disco. Una FTL oculta la complejidad de flash proporcionando una interfaz de bloque lógico al dispositivo flash. Dado que el flash no admite la sobreescritura de páginas flash en su ubicación, un FTL asigna bloques lógicos a páginas físicas de flash y borra los bloques.
Metadatos:
Los metadatos se utilizan para la administración de la información o los datos almacenados en la memoria flash NAND. Por lo general, los metadatos incluyen una tabla de asignación de direcciones lógica a física de la información almacenada, información de los atributos de la información almacenada y cualquier otro dato que pueda ayudar en la administración de la información almacenada.
Pool virtual:
Un pool virtual es un grupo de bloques borrados NAND listos para ser programados.
A diferencia de las unidades de disco duro (disco duro) que utilizan un plato giratorio para almacenar datos, las unidades de estado sólido (SSD) utilizan chips de memoria de estado sólido NAND. Los discos duros tienen varias piezas mecánicas móviles diferentes que los hacen susceptibles a daños por manipulación. Las unidades de estado sólido no tienen piezas móviles y son menos susceptibles a daños por manipulación, incluso cuando se golpean durante el uso.
Las SSD ofrecen operaciones de I/O de rendimiento ultra alto por segundo (IOPS) y baja latencia para aplicaciones de almacenamiento y servidor con uso intensivo de transacciones. Se utilizan correctamente en sistemas con disco duro y reducen el costo total de propiedad (TCO) gracias a un bajo consumo de energía y baja temperatura de funcionamiento.
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Dell administra de cerca todos los pasos necesarios para suministrar a sus clientes las unidades de estado sólido de alta calidad requeridas para las aplicaciones empresariales exigentes.
Esto incluye:
Todas las unidades de estado sólido de Dell Enterprise se desarrollaron para que coincidan exactamente con los sistemas de Dell Enterprise y para proporcionar a los clientes un entorno de producción óptimo. La industria de discos duros recientemente ha visto una consolidación de proveedores y una estandarización de las unidades. Este no ha sido el caso de las unidades de estado sólido. Hay muchos fabricantes de SSD y Dell no puede garantizar ningún nivel de funcionalidad o compatibilidad en los servidores Dell que utilizan SSD que no se compraron a Dell.
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Las unidades de estado sólido (SSD) basadas en memoria flash generalmente presentan latencias más bajas que las unidades de disco duro (hard drive), lo que a menudo permite tiempos de respuesta más rápidos. Para las cargas de trabajo de lectura aleatoria, las SSD ofrecen un mayor rendimiento en relación con el disco duro.
Flash basado en NAND
Interfaz basada en host
Las SSD son ideales para aplicaciones que requieren el mayor rendimiento. Las aplicaciones con gran actividad de I/O, como las bases de datos, la minería de datos, el almacenamiento de datos, el análisis, el comercio, la computación de alto rendimiento, la virtualización de servidores, los servicios web y el sistema de correo electrónico, son las más adecuadas para el uso de SSD.
Tipos de SSD, aplicaciones, casos de uso
| Tecnología Flash | Tipo de aplicación | Aplicaciones |
| MLC/eMLC | Computación de cliente y basada en la web | Front-end Web , medios de transmisión, aplicaciones web, correo electrónico/mensajería , colaboración |
| eMLC/SLC | DSS/HPC/ OLTP/almacenamiento |
OLTP/Almacenamiento , HPC/Supercomputación , Almacenamiento de datos/Infraestructura de minería , Escritorio virtual, OLTP/Base de datos/Procesamiento empresarial, Almacenamiento en caché de datos |
Las unidades SSD están diseñadas para su uso en entornos que realizan la mayoría de las lecturas en comparación con las escrituras. Para que las unidades cumplan con un período de garantía específico, las unidades MLC tienen un mecanismo de administración de resistencia incorporado en las unidades. Si la unidad proyecta que la vida útil no alcanzará su garantía, utiliza un mecanismo de regulación para reducir la velocidad de escritura.
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Depende de la frecuencia con la que se ha utilizado el flash (ciclo P/E utilizado), el tipo de flash y la temperatura de almacenamiento. En MLC y SLC, esto puede ser tan bajo como 3 meses y en el mejor de los casos puede ser de más de 10 años. La conservación depende fuertemente de la temperatura y la carga de trabajo.
| Tecnología NAND | Conservación de datos en ciclo P/E evaluado |
| SLC | Seis meses |
| eMLC | Tres meses |
| eMLC | Tres meses |
El sobreaprovisionamiento es una técnica utilizada en el diseño de SSD flash y tarjetas de medios flash. Al proporcionar capacidad de memoria adicional (a la que el usuario no puede acceder), la controladora SSD puede crear más fácilmente bloques preborrados listos para usar en el pool virtual. El sobreaprovisionamiento mejora:
La memoria flash NAND es susceptible al desgaste debido a ciclos repetidos de programación y borrado que se realizan comúnmente en aplicaciones de almacenamiento de datos y sistemas que usan la Capa de traducción de flash (FTL). Programar y borrar constantemente en la misma ubicación de memoria a la larga desgasta esa porción de la memoria y hace que deje de ser válida. Como resultado, la memoria flash NAND tendría una vida útil limitada. Para evitar que se produzcan situaciones como estas, se implementan algoritmos especiales dentro de la SSD llamados nivelación de desgaste. Como el término sugiere, la nivelación de desgaste proporciona un método para distribuir los ciclos de programa y borrado de manera uniforme en todos los bloques de memoria dentro de la SSD. Esto evita ciclos continuos de programación y borrado en el mismo bloque de memoria, lo que da como resultado una mayor vida útil para la memoria flash NAND en general.
Hay dos tipos de nivelación de desgaste: dinámica y estática. El algoritmo de desgaste dinámico garantiza que los ciclos de programación y borrado de datos se distribuyan uniformemente en todos los bloques dentro de la memoria flash NAND. El algoritmo es dinámico, ya que se ejecuta cada vez que los datos del búfer de escritura de la unidad se vacían y se escriben en la memoria flash. La nivelación dinámica de desgaste por sí sola no puede garantizar que todos los bloques se nivelen al mismo ritmo. También existe el caso especial en el que los datos se escriben y almacenan en flash durante largos períodos de tiempo o de forma indefinida. Mientras otros bloques se intercambian, borran y agrupan, estos bloques permanecen inactivos en el proceso de nivelación de desgaste. Para garantizar que todos los bloques se nivelen con el mismo nivel de desgaste, se implementa un algoritmo secundario de nivelación de desgaste denominado nivelación de desgaste estático. La nivelación de desgaste estático aborda los bloques que están inactivos y tienen datos almacenados en ellos.
Las unidades SSD de Dell incorporan algoritmos de nivelación de desgaste estáticos y dinámicos para garantizar que los bloques NAND se desgasten uniformemente para una mayor vida útil de la SSD.
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La memoria flash está compuesta de celdas que almacenan uno o más bits de datos cada una. Estas celdas se agrupan en páginas, las cuales son las ubicaciones discretas más pequeñas en las que se puede escribir datos. Las páginas se recopilan en bloques, los cuales son las ubicaciones discretas más pequeñas que se pueden borrar. La memoria flash no se puede sobrescribir directamente como en un disco duro; primero, se debe borrar. Por lo tanto, aunque se puede escribir directamente una página vacía en un bloque, no se puede sobrescribir sin borrar primero un bloque completo de páginas.
A medida que se utiliza la unidad, los datos cambian y los datos modificados se escriben en otras páginas del bloque o en bloques nuevos. Las páginas antiguas (obsoletas) se marcan como no válidas y se pueden recuperar borrando todo el bloque. Sin embargo, para hacer esto, cualquier información que siga siendo válida sobre todas las demás páginas ocupadas en el bloque debe moverse a otro bloque. El requisito para reubicar datos válidos y, a continuación, borrar los bloques antes de escribir nuevos datos en el mismo bloque genera amplificación de escritura; la cantidad total de escrituras necesarias en la memoria flash es mayor que lo solicitado originalmente por el equipo host. También hace que la SSD realice operaciones de escritura a una velocidad más lenta cuando está ocupada moviendo datos de bloques que se deben borrar mientras escribe simultáneamente datos nuevos desde la computadora host.
Las controladoras SSD utilizan una técnica llamada recolección de elementos no utilizados para liberar bloques escritos anteriormente. Este proceso también consolida las páginas moviendo y reescribiendo páginas de varios bloques para llenar menos nuevos. Luego, los bloques antiguos se borran para proporcionar espacio de almacenamiento para nuevos datos entrantes. Sin embargo, dado que los bloques flash solo se pueden escribir un número limitado de veces antes de fallar, también es necesario nivelar el desgaste de todo el SSD para evitar el desgaste prematuro de un solo bloque.
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El deterioro de la celda de memoria flash con el tiempo y las interrupciones de páginas vecinas de memoria flash pueden conducir a errores aleatorios de bits en los datos almacenados. Si bien las posibilidades de que un bit de datos determinado se dañe son pequeñas, la gran cantidad de bits de datos en un sistema de almacenamiento hace que la probabilidad de daños en los datos sea una posibilidad real.
Se utilizan códigos de corrección y detección de errores en los sistemas de almacenamiento de memoria flash para proteger los datos de posibles daños. Las unidades SSD de Dell están equipadas con el algoritmo ECC más avanzado de la industria para lograr un nivel empresarial de tasa de error de bits incorregible de 10 a 17.
El factor de amplificación de escritura es la cantidad de datos que el controlador de SSD tiene que escribir en relación con la cantidad de datos que la controladora de host desea escribir. Un factor de amplificación de escritura de 1 es perfecto, pues significa que deseaba escribir 1 MB y la controladora de SSD escribió 1 MB. Un factor de amplificación de escritura mayor que uno no es deseable, pero es un hecho desafortunado de la vida. Cuanto mayor sea la amplificación de escritura, más rápido se desgastará la unidad y menor será su rendimiento.
Datos escritos en la memoria
flash--------------------------------------- = amplificación
de escritura Datos escritos por el host
Dell utiliza los siguientes métodos para evitar dañar las celdas flash y extender la vida útil de la unidad SSD:
La vida útil de un SSD se rige por tres parámetros clave; Tecnología flash NAND de SSD, capacidad de la unidad y modelo de uso de la aplicación. En general, se puede utilizar la siguiente calculadora de ciclo de vida para calcular la duración de la unidad.
Vida útil [años] = (Resistencia [ciclos P/E] * Capacidad [física, bytes] * Factor de sobreaprovisionamiento) / (Velocidad de escritura [bps] * Ciclo de trabajo [ciclos] * % de escritura * WAF) / (36 *24* 3600)
Parámetros:
Velocidad de escritura en bytes por segundo:
Ciertos sistemas operativos admiten la función TRIM, que traduce los archivos eliminados a la dirección de bloque lógico (LBA) asociada en el dispositivo de almacenamiento (SSD). En SATA, el comando también se denomina TRIM, mientras que en SAS, el comando se denomina UNMAP (anular asignación). El comando TRIM/UNMAP notifica a la unidad que ya no necesita datos en ciertas LBA, lo que libera varias páginas NAND.
El comando TRIM/UNMAP debe ser compatible con el sistema operativo, la unidad y la controladora para que funcione. El comando TRIM/UNMAP podría dar lugar a un mayor rendimiento de SSD a partir de la reducción de los datos que se deben volver a escribir durante la recolección de elementos no utilizados y del mayor espacio libre que se genera en la unidad. Las unidades empresariales de Dell que se envían actualmente tienen un rendimiento y una resistencia lo suficientemente altos, por lo que aún no admiten estos comandos, incluso si el sistema operativo los admite. Estas funciones se están investigando para ofertas posteriores de SSD de Dell.
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La integridad de datos de la unidad SSD de Dell se mantiene mediante los siguientes métodos:
Protección
contra pérdida repentina de alimentaciónEn comparación con los discos duros, las unidades de estado sólido son más resistentes a los golpes, consumen menos energía, ofrecen tiempos de acceso más rápidos y un mejor rendimiento de lectura. Sin embargo, ciertos diseños de SSD tienen desafíos de daños en los datos y el sistema de archivos si hay una pérdida repentina de energía. Un mecanismo de protección de datos por falla de alimentación eficaz debe funcionar antes y después de una falla de alimentación disruptiva a fin de proporcionar una protección de datos integral.
Las SSD empresariales de Dell contienen características de protección de datos contra fallas de alimentación basadas en hardware y firmware. Incluyen un circuito de detección de fallas de alimentación que monitorea el suministro de voltaje y envía una señal a la controladora de SSD si el voltaje cae por debajo de un umbral predefinido. Esto provocará que la SSD se desconecte de la alimentación de entrada e inicie los pasos necesarios para mover los datos temporales de búfer y los metadatos al flash NAND. Se implementan un circuito de retención de alimentación y un condensador a bordo para proporcionar suficiente energía para esta operación. El condensador de retención recibe sobreaprovisionamiento de capa múltiple para garantizar suficiente alimentación para la vida útil de la unidad.
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Dichas unidades se pueden corregir sobreescribiendo varias veces la capacidad completa de la unidad. Dell está investigando las funciones de borrado seguro y autocifrado en las SSD de unidad de autocifrado (SED) para futuras versiones. Estas técnicas permiten una manera más rápida y eficiente de desinfectar una SSD.
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El uso de un algoritmo de administración de resistencia garantiza que hayan suficientes ciclos de programación/borrado (P/E) disponibles para el período de garantía de la unidad. El firmware limita las escrituras si una unidad tiene una escritura pesada. Sin embargo, los clientes rara vez ven una regulación del rendimiento cuando se utiliza una SSD en la aplicación prevista.