НАКОПИТЕЛИ

Редакция THG,  12 декабря 2011 Страница:   1 2 3 4 5 6 7

Введение

В самых больших центрах обработки данных и в лабораториях, оснащённых сверхвысокопроизводительными компьютерами вы найдёте некоторую часть выпускаемого высокопроизводительного аппаратного обеспечения для компьютеров; и эти "железки" потрясут вас до глубины души. Когда заходит речь о высокопроизводительном хранении данных в подобных средах, чаще всего в почёте оказываются SSD на основе технологии элементов памяти с одноуровневыми ячейками (SLC) за их отличную производительность, а также энергоэффективность и надёжность.

Когда производители только начинали выпускать твердотельные диски, SSD с технологией флэш-памяти с многоуровневыми ячейками (MLC) на основе памяти SLC считались неподходящими для интенсивных по характеру записи рабочих нагрузок многих серверов. Эта технология выдерживает меньшее количество циклов программирования и стирания (P/E) до снижения производительности. Более того, флэш-память MLC достигает меньших скоростей записи, чем у ячеек на основе SLC. А в процессе эксплуатации память MLC использует меньше электроэнергии (важный факт для центра обработки данных, который вмещает в себя тысячи накопителей).

В результате многие IT-менеджеры ищут накопители на основе памяти SLC для таких приложений, в которых защита данных и скорость работы являются важнейшими факторами. Если быть конкретными, то модель Intel X25-E (впервые мы заговорили о ней ещё в 2009 в статье "Intel X25-E: SSD, опередивший конкурентов") стала эталоном, с которым сравнивают другие твердотельные диски корпоративного класса.

Однако существует несколько проблем. Во-первых, как мы видим из названия модели, ячейка флэш-памяти SLC хранит только один бит информации. Расчётное значение MLC-памяти равно двум битам. Сразу же можно увидеть, что технология с многоуровневыми ячейками способствует тому, чтобы у многих современных SSD имелось в наличии больше ёмкости. Сравните эти данные с моделью Intel X25-E, у которой верхний предел ёмкости составляет 64 Гбайт. Вторая проблема - это стоимость твердотельных дисков. Тот же 64-Гбайт накопитель продаётся по цене $800, что составляет более $12 за гигабайт хранимых данных.

Очевидно, что, если бы производители поняли, каким образом довести до сведения предприятий преимущества использования флэш-памяти NAND на основе технологии MLC, не соглашаясь на уступки в вопросах сохранности данных, у них, по крайней мере, появилась бы причина, которая побудила бы производителей начать совмещать друг с другом всё бoльшие по объёмам SSD в RAID-массивы или использовать их по одиночке в качестве устройств для кэширования в многоуровневой подсистеме для хранения данных, не так ли?

По крайней мере, Intel думает именно так. Компания полностью прекратила выпускать модель X25-E в пользу нового SSD 710, переключившись с дорогой SLC на более доступную по цене MLC-память.

Несмотря на тот факт, что новый накопитель для центров обработки данных от Intel несёт в себе флэш-память MLC, представители компании заявили о том, что эта модель во многом отличается от серийно выпускаемого SSD 320. Память NAND, используемая в новом твердотельном диске корпоративного класса от Intel, дублируется "High Endurance Technology (HET) MLC" (технология производства твердотельных накопителей с улучшенной износостойкостью на основе флэш-памяти с многоуровневыми ячейками), которая пытается уравновесить преимущества в ёмкости у MLC и выносливость к операциям записи у SLC-памяти.

Как и следовало ожидать, отход от флэш-памяти SLC невозможен без компромиссов. Однако, если взглянуть на ситуацию в широком плане, это имеет смысл. Если вы скомбинируете технические сложности производства SLC-памяти и фактор положительного эффекта вследствие увеличения масштабов производства, то получите, что при одинаковой плотности записи флэш-память SLC NAND стoит в 4 раза дороже MLC, согласно данным iSuppli. Накопитель на основе флэш-памяти MLC будет намного более доступным для чувствительных к ценам предприятий малого и среднего бизнеса, а также для крупных центров обработки данных.

Стоимость	Рыночная цена (начальная)	Цена за 1 Гбайт
Intel X25-E 32 Гбайт	$460	$14,38
Intel X25-E 64 Гбайт	$900	$14,06
Intel 710 SSD 100 Гбайт	$679	$6,79
Intel 710 SSD 200 Гбайт	$1.299	$6,50
Intel 710 SSD 300 Гбайт	$1.999	$6,63

Давайте посмотрим ещё и на разницу в цене за 1 Гбайт. Начальная цена модели X25-E составляла примерно $14/Гбайт. Больше двух лет спустя, как раз перед объявлением Intel о прекращении выпуска SSD X25-E, цена упала до $11/Гбайт. Всё же это на 40% больше, чем у нового SSD 710. Но, конечно, дело не только в стоимости этого диска.

Ориентированные на потребителя SSD всё ещё находятся на уровне около $2/Гбайт. И потому твердотельный диск на основе флэш-памяти MLC по цене $6,50/Гбайт вызовет удивление у покупателя. Однако технология HET MLC, поддерживаемая новым Intel SSD 710, подразумевает выносливость к операциям записи в 30 раз больше, чем у более дешёвого решения MLC потребительского класса. Итак, если допустить, что 25-нм флэш-память MLC NAND рассчитана на 3 000 циклов программирования/стирания, то технология HET MLC должна показать результаты на уровне где-то 90 000 циклов. Подобный предел выносливости к операциям записи, схожий с показателями SLC-памяти, призван уменьшить смятение среди IT-менеджеров, которые в настоящее время не могут уже купить модель X25-E и которым взамен предлагают другой твердотельный диск, SSD 710. Пока же значительно более низкая цена за гигабайт рассчитана на привлечение такого контингента покупателей, которые привыкли использовать обычные жёсткие диски, поскольку не могут смириться с большой переплатой за флэш-память SLC для хранения своих критически важных данных.

Заглянем внутрь SSD 710: кое-что новое и кое-что старое

Хотя технически это принципиально новое семейство твердотельных дисков, всё, что скрывается под корпусом SSD 710, нам уже знакомо. Фактически, этот ориентированный на крупные предприятия накопитель является зеркальным отражением ориентированной на потребителя модели SSD 320. Оба накопителя обладают десятиканальной архитектурой на базе контроллера Intel PC29AS21BA0. Разница между ними, естественно, в том, что в твердотельном диске 710 SSD используется технология HET MLC, виновная в снижении скорости записи. Кроме контроллера и флэш-памяти NAND, модели SSD 320 и 710 обладают возможностью использовать шифрование AES-128 и защищать данные во время резких перепадов напряжения путём применения встроенных конденсаторов.

	Intel SSD 320 (G3)	Intel SSD 710
Ёмкость диска	120/160/300/600 Гбайт	100/200/300 Гбайт
Флэш-память NAND	IMFT 25 нм MLC, ONFI 2.2	IMFT 25 нм HET MLC, ONFI 2.2
Кэш-память	64 Мбайт DRAM, 166 МГц	64 Мбайт DRAM, 166 МГц
Последовательное чтение	270 Мбайт/с	270 Мбайт/с
Последовательная запись	220 Мбайт/с	210 Мбайт/с
Случайное чтение блоками по 4 кбайт	39 500 IOPS	38 500 IOPS
Случайная запись блоками по 4 кбайт	23 000 IOPS	2 700 IOPS
Степень защиты	ATA-пароль + AES-128	ATA-пароль + AES-128

Положите рядом твердотельные диски SSD 320 на 300 Гбайт и SSD 710 на 200 Гбайт; вам будет сложно отличить один от другого.

	Intel SSD 710 200 Гбайт	Intel SSD 320 300 Гбайт
Рыночная цена (начальная)	$1.299	$549
Цена за 1 Гбайт	$6,50	$1,83
Общий объём памяти	320 Гбайт	320 Гбайт
Ёмкость IDEMA	200 Гбайт	300 Гбайт
Ёмкость, доступная пользователям	186,31 GiB	279,46 GiB
Гарантированное выделение флэш-памяти	40%	6,66%

Как и у 300 Гбайт SSD 320 из нашей лаборатории, накопитель Intel 200 Гбайт SSD 710 располагает 20 микросхемами NAND-памяти, каждая из которых добавляет 16 Гбайт к ёмкости диска. Но, поскольку у каждого твердотельного диска печатная плата внешне идентична, предложение для крупных предприятий от компании-разработчика заключается в гарантированном выделении 40% от объёма флэш-памяти. Это самая высокая цифра, которую мы видели у любого из продуктов. Это критическая составляющая при адаптации технологии MLC в области корпоративных решений, хотя, при увеличении гарантированного выделения некоторого объёма флэш-памяти снижается "усиление" записи, что, в свою очередь, положительно влияет на выносливость накопителя.

Цифра в 40% всё-таки звучит внушительно, но Intel рекомендует модель с ещё бoльшим показателем гарантированного выделения флэш-памяти для приложений с большой нагрузкой по операциям записи. Если бы этот накопитель позволял выделить дополнительно ещё 20% флэш-памяти NAND, выносливость в ходе операций записи возросла бы ещё на 50% или больше. Сочетание технологии HET MLC с большим объёмом выделенной флэш-памяти NAND позволяет модели SSD 710 достичь предела выносливости, который в 33 раза больше, чем у пользующейся благосклонностью потребителей модели SSD 320.

Выносливость к операциям записи (в скобках - с указанием 20% дополнительного гарантированного выделения флэш-памяти)	Флэш-память NAND-типа	Варианты ёмкости	Предел выносливости
Intel SSD 320	MLC	160 Гбайт 300 Гбайт 600 Гбайт	15 Тбайт 30 Тбайт 60 Тбайт
Intel SSD 710	HET MLC	100 Гбайт 200 Гбайт 300 Гбайт	500 Тбайт (900 Тбайт) 1,0 ПБ (1,5 Пбайт) 1,1 ПБ (1,5 Пбайт)

Хотя существует формула, которую можно использовать для подсчёта выносливости твердотельных дисков корпоративного и потребительского класса, в обоих решениях используются разные спецификации. После того, как все доступные циклы программирования/стирания будут использованы, ячейки флэш-памяти NAND на твердотельном диске потребительского класса (таком, как SSD 320) будут хранить данные в течение 12 месяцев. На SSD корпоративного класса (таком, как SSD 710) возможно сохранять данные только в течение трёх месяцев, что довольно неплохо. В мире хранения данных на уровне корпораций потребность в смене дефектного накопителя возникает в течение нескольких часов, поэтому более продолжительный период хранения данных не требуется.

Применение	Активное использование (Питание включено)	Сохранение данных (Питание выключено)	Функциональное требование к отказам (FFR)	Частота появления неисправимых ошибочных битов
Потребитель	40°C 8 часов/день	30°C 1 год	Меньше 3%	Меньше 10-15
Предприятие	55°C 24 часа/день	30°C 3 месяца	Меньше 3%	Меньше 10-16

feed_id: 6177 pattern_id: 2818

Страница:   1 2 3 4 5 6 7

СОДЕРЖАНИЕ |Одной страницей|Версия для печати

Введение Заглянем внутрь SSD 710: кое-что новое и кое-что старое HET MLC: сверхмощная флэш-память MLC или упрощённая версия SLC? HET MLC: как в действительности выглядит выносливость? Тестовое аппаратное обеспечение и тестовые настройки Результаты тестов     Storage Bench v1.0 и PCMark 7     Производительность случайных операций блоками по 4 кбайт и последовательных операций блоками по 128 кбайт     Производительность в приложениях корпоративного класса     Производительность последовательных операций в зависимости от размера передаваемых данных     Производительность в течение продолжительного времени Intel SSD 710: предприятиям становится всё проще сохранять данные?  Отзывы об Intel SSD 710 в Клубе экспертов THG [ 4 отзывов]