Tlc или qlc ssd, что лучше

Обновлено: 21.11.2024

Твердотельные накопители (SSD) с четырьмя ячейками (QLC) и твердотельные накопители с трехуровневыми ячейками (MLC) могут стать отличным решением для хранения данных, но вам нужно будет выяснить, что лучше всего подходит для ваших конкретных потребностей.< /p>

Твердотельные накопители QLC превосходны в определенных областях и имеют определенные недостатки. То же самое касается твердотельных накопителей TLC. Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что твердотельные накопители TLC были на рынке немного дольше, и есть определенные преимущества для продуктов, которые уже были итерированы много раз, что дает производителям больше времени для устранения ошибок и производства наилучшего возможного продукта. .

QLC и TLC — в чем разница?

Основное различие между твердотельными накопителями QLC и твердотельными накопителями TLC заключается в количестве уровней заряда и соответствующей емкости хранилища: твердотельные накопители QLC имеют 16 различных уровней заряда по сравнению с восемью твердотельными накопителями TLC, что означает, что твердотельные накопители QLC могут хранить четыре бита данных в секунду. ячейка по сравнению с тремя битами данных на ячейку для твердотельных накопителей TLC.

Твердотельные накопители TLC и QLC также различаются по следующим параметрам:

Стоимость. Из-за большей емкости твердотельные накопители QLC могут обеспечивать затраты на терабайт, которые соответствуют или превосходят стоимость жестких дисков (HDD). Поскольку стоимость единицы хранилища уменьшается по мере увеличения емкости хранилища, твердотельный накопитель QLC почти всегда будет дешевле, чем твердотельный накопитель TLC.

Надежность. Поскольку они имеют шестнадцать различных уровней напряжения по сравнению с восемью у TLC, твердотельные накопители QLC обычно менее надежны, чем твердотельные накопители TLC, поскольку меньшая разница между уровнями напряжения делает процесс чтения более чувствительным к шуму, что приводит к более высокой битовой ошибке. скорость.

Производительность. Твердотельные накопители QLC обычно медленнее, чем твердотельные накопители TLC, потому что у них на восемь уровней напряжения больше, каждый из которых необходимо проверять и преобразовывать обратно в биты при чтении данных.

Выносливость. Чем больше уровней заряда у твердотельного накопителя, тем меньше циклов P/E или записи он может поддерживать. Таким образом, твердотельные накопители QLC имеют меньшую устойчивость к записи, чем твердотельные накопители TLC.

Должен ли я купить твердотельный накопитель QLC или TLC для своего NAS, SAN или сервера?

Теперь, когда мы рассмотрели основные различия между твердотельными накопителями QLC и твердотельными накопителями TLC, давайте подробнее рассмотрим ситуации, в которых вы можете использовать один из них вместо другого.

Хотя накопители TLC стали популярными и занимают наибольшую долю рынка, накопители QLC начинают догонять их. Однако маловероятно, что их внедрение будет таким же быстрым, как у твердотельных накопителей TLC, если только их производительность не улучшится значительно.

Диски QLC отлично подходят для своих целей, т. е. в качестве недорогих дисков для замены жестких дисков в рабочих нагрузках с большим объемом операций чтения. Иногда их пиковая производительность может соперничать даже с высокопроизводительными накопителями на базе TLC, в зависимости от производителя, но их производительность в стационарных ситуациях по-прежнему сильно отстает.

Как упоминалось выше, твердотельные накопители QLC обеспечивают более низкую стоимость хранения в расчете на емкость, чем твердотельные накопители TLC, поэтому, если в вашей SAN или NAS выполняется или будет выполняться больше операций чтения, чем записи, то, вероятно, лучшим выбором будет накопитель QLC.

Между прочим, многие из самых популярных на сегодняшний день приложений корпоративного уровня требуют больше готовности, чем записи.

Аналитика данных
ИИ
Базы данных NoSQL
Потоковое мультимедиа и сети доставки контента

Поэтому, если ваше приложение будет включать что-либо из вышеперечисленного, скорее всего, вы выиграете от выбора QLC вместо TLC.

Когда использовать твердотельные накопители TLC вместо твердотельных накопителей QLC

Если производительность, выносливость и надежность для вас важнее, чем стоимость или объем хранилища, твердотельный накопитель TLC, как правило, будет лучшим выбором, чем твердотельный накопитель QLC, при условии, что ваш бюджет может покрыть более высокую цену твердотельных накопителей TLC.

Более высокая производительность и надежность твердотельных накопителей TLC обычно делают их лучшим выбором для таких задач, как:

USB-накопители
Твердотельные накопители корпоративного и потребительского уровня
Карты памяти для цифровых фотоаппаратов и мобильных телефонов

Вердикт: твердотельные накопители QLC против твердотельных накопителей TLC

Твердотельные накопители QLC могут хранить больше данных, чем твердотельные накопители TLC, и при этом стоят дешевле. Однако они не работают так же хорошо или не так долго, и они могут быть более подвержены ошибкам. Твердотельные накопители TLC работают лучше и служат дольше, чем твердотельные накопители QLC, но хранят меньше данных и стоят дороже.

Очень важно помнить, что качество твердотельных накопителей может сильно различаться от производителя к производителю, а также что ваш выбор должен определяться вашими потребностями.

Нужно больше места для хранения данных? Попробуйте FlashArray//C для QLC SSD

Благодаря Pure Storage® FlashArray//C Pure Storage предлагает новый уровень флэш-памяти. FlashArray//C использует модули DirectFlash® от Pure, которые уменьшают задержку и увеличивают пропускную способность, позволяя напрямую подключать необработанную флэш-память через NVMe.Это позволяет FlashArray//C оптимизировать производительность своих флэш-модулей, сохраняя при этом затраты на емкость, сравнимые с гибридными массивами и массивами хранения с жесткими дисками.

Твердотельные накопители (SSD), представленные потребителям в 1991 году, претерпели ряд усовершенствований и обновлений с тех пор, как три десятилетия назад на рынке появились первые примитивные модели. Сегодня твердотельные накопители зарекомендовали себя как бесценные инструменты для хранения данных со многими потребительскими и корпоративными приложениями. В современных твердотельных накопителях обычно используется флэш-память NAND для обеспечения надежного и энергонезависимого решения для управления данными.

В начале 2020-х годов за долю рынка твердотельных накопителей ведут ожесточенную борьбу два конкурирующих варианта: TLC и QLC. Оба они являются типами флэш-памяти NAND. Выяснение того, какой вариант подходит для ваших конкретных потребностей, не всегда является простой задачей; это в значительной степени зависит от ваших уникальных эксплуатационных требований. Чтобы определить правильный тип SSD для вашей организации, вы должны полностью понимать различия между доступными вариантами. Следующая статья посвящена обзору сходств и различий между твердотельными накопителями TLC и QLC.

Характеристики твердотельных накопителей

Хотя в семействе твердотельных накопителей существуют различные типы опций, сами по себе твердотельные накопители представляют собой альтернативу гораздо более старой технологии жестких дисков (HDD), которую IBM представила еще в 1956 году. В обоих случаях используется энергонезависимая память. Однако твердотельный накопитель, который хранит данные в сборках интегральных схем, во многом отличается от жесткого диска, который использует магнитное хранилище. Эти различия включают следующее:

Скорость. По сравнению с жесткими дисками твердотельные накопители работают значительно быстрее, а время их загрузки сокращается. Они также превосходят жесткие диски по скорости запуска приложений и передачи файлов. Превосходное время загрузки объясняет, почему поклонники видеоигр предпочитают твердотельные накопители, но важно отметить, что это преимущество в скорости полезно и для широкого круга бизнес-приложений.

Надежность. В твердотельных накопителях нет движущихся частей, в отличие от жестких дисков. В результате меньше вероятность серьезного повреждения твердотельного накопителя в результате физического воздействия (например, при падении на землю). Кроме того, твердотельные накопители более устойчивы к очень высоким или низким температурам.

Создание шума. В то время как жесткие диски часто издают шум во время работы и даже могут создавать раздражающие вибрации, твердотельные накопители работают беззвучно. Это может быть важным соображением в определенных рабочих условиях.

Энергопотребление: твердотельные накопители требуют меньше энергии для работы по сравнению с жесткими дисками.

Цена. SSD, как правило, дороже двух вариантов.

Емкость хранилища. Это еще одна категория, в которой жесткий диск имеет преимущество. Жесткие диски могут поддерживать до 18 ТБ памяти (а иногда и больше), в то время как твердотельные накопители редко имеют емкость, превышающую 4 ТБ.

Хотя HDD – традиционное решение для хранения электронных данных для бизнеса, в последние годы популярность SSD резко возросла. Нет никакой загадки, почему: для большинства целей твердотельный накопитель явно превосходит жесткий диск. У обоих вариантов — жестких дисков и твердотельных накопителей — есть свои лидеры, но кажется неизбежным, что твердотельные накопители скоро опередят своих конкурентов на рынке.

Флэш-память NAND

Ранние твердотельные накопители использовали DRAM (динамическую оперативную память), но сегодня большинство твердотельных накопителей используют флэш-память NAND. NAND, в отличие от DRAM, является энергонезависимой памятью (NVM) и по этой причине предлагает расширенные параметры производительности, поскольку она может сохранять данные даже после отключения питания. Это, в дополнение к ее относительно низкой стоимости, в значительной степени объясняет современное предпочтение флэш-памяти NAND в твердотельных накопителях, даже несмотря на то, что DRAM обеспечивает более быстрый доступ к данным. Однако твердотельные накопители с флэш-памятью часто используют память DRAM в качестве временного кэша.

Флэш-память NAND использует ячейки памяти для записи данных. Существуют различные типы ячеек памяти, которые классифицируются в соответствии с количеством битов, которое может хранить каждая ячейка. В настоящее время существует четыре поколения флэш-памяти NAND:

Одноуровневая ячейка (SLC) — содержит один бит на ячейку.

Многоуровневая ячейка (MLC) – содержит два бита на ячейку. Емкость в 2 раза больше, чем у памяти SLC.

Трехуровневая ячейка (TLC) – содержит три бита на ячейку. Емкость в 1,5 раза больше, чем у памяти MLC.

Четырехуровневая ячейка (QLC) – содержит четыре бита на ячейку. Емкость в 1,3 раза больше, чем у памяти TLC.

Сегодня на рынке доминируют твердотельные накопители TLC и QLC. Может показаться, что QLC с объемом памяти в 1,3 раза больше, чем TLC, является явным фаворитом в этом конкретном соревновании. На самом деле все не так просто. Твердотельный накопитель TLC имеет важные преимущества, которых нет у модели QLC, и наоборот.В результате TLC остается наиболее распространенным типом флэш-памяти NAND, несмотря на появление более новой версии QLC.

Преимущества памяти TLC

Устройства TLC могут предложить ряд преимуществ, с которыми не могут сравниться устройства QLC, включая, помимо прочего, следующее:

Скорость. Как правило, TLC выполняет большинство задач быстрее, чем QLC.

Долговечность. По сравнению с памятью QLC, TLC требуется меньше циклов программирования/стирания именно потому, что в каждой ячейке хранится меньше битов. Это может быть серьезной проблемой, поскольку одной из врожденных слабостей флэш-памяти является возможность повреждения плавающих затворов, что приводит к преждевременному износу ячеек NAND. Хотя существуют способы уменьшить вред, причиняемый этим явлением, например выравнивание износа и буферизация данных, можно ожидать, что TLC прослужит дольше, чем QLC.

Подходит для рабочих нагрузок с интенсивными операциями записи. Из-за более высоких требований к объему хранилища для флэш-памяти QLC запись данных в каждую ячейку занимает больше времени по сравнению с TLC. Кроме того, TLC с меньшей вероятностью столкнется с ошибками при записи и менее полагается на трудоемкое исправление ошибок, чем QLC. Таким образом, TLC обычно рекомендуется для задач, требующих интенсивной записи.

Преимущества памяти QLC

Твердотельные накопители QLC обладают рядом привлекательных функций, которые не уступают характеристикам, предлагаемым твердотельными накопителями TLC, в том числе:

Емкость хранилища. Наиболее очевидным преимуществом QLC является большая емкость для хранения данных: в 1,3 раза больше информации, чем у TLC. Кроме того, при необходимости проще и экономичнее расширить хранилище QLC.

Подходит для рабочих нагрузок с интенсивным чтением — QLC хорошо подходит для приложений с интенсивным чтением, где данные записываются только один раз.

Цена. Чем больше информации на ячейку, тем ниже стоимость гигабайта. Вот почему твердотельные накопители QLC, как правило, дешевле, чем их аналоги TLC, которые, в свою очередь, дешевле, чем модели SLC и MLC.

Было бы ошибкой заявлять, что QLC или TLC однозначно «лучше», чем другой вариант, поскольку каждый из них имеет относительные сильные и слабые стороны, влияние которых на производительность зависит от типа рабочей среды, в которой он используется. Тем не менее для корпоративных приложений твердотельные накопители TLC обычно предлагают наилучшее сочетание скорости, надежности и производительности по доступной цене.

Получение твердотельного накопителя TLC от Ciphertex

Твердотельный накопитель Micron 5300 SATA, доступный от Ciphertex, — отличный выбор для корпоративных клиентов, которым нужен надежный, высокопроизводительный продукт с надежной защитой данных. Его функции включают в себя:

Производительность 6 Гбит/с.
Скорость последовательного чтения 540 МБ/с.
Защита от потери питания
Оптимизация для рабочих нагрузок с интенсивным чтением и смешанного использования.
96-слойная память 3D TLC NAND
256-битное аппаратное шифрование AES
TCG Опал 2.0

Ciphertex — ведущий производитель портативных систем хранения данных с шифрованием AES-256, в том числе различных решений для хранения данных с прямым подключением (DAS) и сетевых хранилищ (NAS). Не стесняйтесь исследовать наш веб-сайт для получения дополнительной информации о наших текущих продуктах для хранения данных.

Если вам нужна первоклассная система, особенно для игр или создания контента, то твердотельный накопитель абсолютно необходим. Однако, прежде чем отправиться на охоту, вы должны знать, что искать. Существует несколько различных типов твердотельных накопителей. Что касается основных ячеек хранения SSD, у вас есть SLC, MLC, TLC и QLC. Из них TLC является наиболее популярным, хотя QLC в конечном итоге заменит их. Что касается ввода-вывода, есть SATA и NVMe.

Наконец, новейшие твердотельные накопители также основаны на технологии 3D NAND/VNAND. Это может сильно запутать выбор одного конкретного SSD. Давайте разберем все эти термины.

SLC, MLC, TLC и QLC: это ячейки памяти

На жестких дисках дорожки являются строительными блоками памяти. В SSD та же функциональность обеспечивается ячейками. Ячейка, по сути, представляет собой схему ворот. Сколько памяти может хранить каждая ячейка, зависит от типа ячеек, которые использует SSD. Наиболее популярными являются SLC, MLC, TLC и QLC. Они обозначают однослойную ячейку, многослойную ячейку, трехслойную ячейку и четырехслойную ячейку.

Как видно из названий, в ячейках твердотельных накопителей SLC может храниться только один бит. MLC хранит два, TLC хранит три и QLC хранит четыре.Хотя может показаться, что ситуация «чем больше, тем лучше», здесь это не совсем так. Увеличить емкость (при той же цене) проще всего с помощью дисков QLC, так как они требуют вчетверо меньше ячеек, чем диски SLC, для того же объема хранилища.

Больше не всегда лучше

Запись нескольких битов в одну ячейку занимает больше времени. Это также влияет на долговечность SSD. Это означает, что твердотельные накопители SLC на самом деле являются самыми быстрыми и надежными. Но они существенно дороже. Большинство коммерческих твердотельных накопителей имеют технологию TLC, которая предлагает разумный компромисс между производительностью, надежностью и стоимостью.

Существует конечное количество раз, когда ячейка может быть прочитана и записана, прежде чем она перестанет работать. Обычно это несколько сотен тысяч операций чтения и записи, известных как TBW (всего записанных терабайт). Тем не менее, это означает, что SSD имеют конечный предел удобства использования, даже если для достижения этого может потребоваться несколько лет. В наши дни диски SLC практически не существуют, а MLC ограничен несколькими высокопроизводительными центрами обработки данных.

Наиболее популярным является TLC, который в сочетании с 3D NAND предлагает очень хороший баланс между производительностью, долговечностью и ценой. Сейчас QLC стали популярными, и хотя они все еще отстают от TLC по скорости и долговечности, они все же немного дешевле. Это привело к тому, что многие OEM-производители используют их в готовых ПК. Таким образом, прежде чем купить его, обязательно проверьте долговечность (TBW или максимальное количество записанных терабайт) диска и сравните его с другими вариантами на основе TLC. Даже если на диск (вышедший из строя) еще не истек гарантийный срок, поставщик может отказать в его замене, если он превысил значение TBW.

Подключение: SATA против NVMe: что такое M.2?

Вы могли заметить эти термины в описаниях твердотельных и жестких дисков. Они кажутся страшными, но на самом деле это не так. Два из них просто относятся к типу используемого входного разъема. SATA — это и разъем, и интерфейс. Это старый устаревший стандарт, и все обычные жесткие диски используют его.

Основным ограничивающим фактором является то, что максимальная скорость передачи SATA составляет 600 МБ/с. Это не проблема с жесткими дисками, поскольку их максимальная скорость составляет менее 200 МБ/с. Но твердотельные накопители SATA будут значительно медленнее, чем их теоретическая максимальная скорость. С другой стороны, скорость чтения твердотельных накопителей NVMe легко превышает 3500 МБ/с, а диски PCIe Gen 4 — 7000 МБ/с. Кроме того, диски на базе SATA могут одновременно выполнять только одну функцию: чтение или запись, а не обе одновременно. Твердотельные накопители M.2 на базе NVMe могут.

Еще одно ключевое различие между SATA и NVMe касается очереди команд или параллелизма. SATA использует расширенный интерфейс хост-контроллера (AHCI), который может обрабатывать 32 ожидающие команды в одной очереди. NVMe, с другой стороны, допускает до 64 тысяч очередей, и каждая очередь может иметь до 64 тысяч команд одновременно. В то же время NVMe потребляет меньше ресурсов ЦП, чем SATA, из-за его более простой сложности и простой реализации.

NVMe работает так же, как многоядерный процессор, разделяя более длинные задачи на более мелкие фрагменты, которые занимают меньше времени и могут выполняться параллельно. Он способен выполнять до 440 000 операций ввода-вывода в секунду при произвольном чтении и 360 000 операций ввода-вывода в секунду при произвольной записи при глубине очереди 32.

С другой стороны, каждая система может иметь ограниченное количество твердотельных накопителей NVMe, поскольку количество PCIe в большинстве потребительских ПК варьируется от 16 до 24, при этом графические процессоры используют до 16, а пара используется сетевыми адаптерами. Это оставляет место только для 2-3 дисков NVMe на настольном ПК. Для сравнения, большинство ПК среднего и высокого класса легко вмещают до 8 твердотельных накопителей SATA.

M.2 — это просто более новый тип подключения. Он вставляется прямо в материнскую плату через разъем M.2 и может быть подключен к шине SATA или PCIe. Твердотельные накопители M.2 SATA меньше и тоньше, но по-прежнему обеспечивают скорость SATA. Между тем, твердотельные накопители M.2 NVMe подключаются через линии PCIe на материнской плате и меньше, тоньше и намного быстрее. Если вам нужно самое быстрое хранилище, выберите твердотельный накопитель NVMe с подключением через M.2.

3D NAND и VNAND: это слои

Что произойдет, если вокруг вас не останется места? Вы поднимаетесь. Это в основном то, что делает 3D NAND. Традиционно ячейки NAND располагались в 2D. Чем больше количество ячеек, тем больше емкость накопителя (увеличение памяти на чип). Но, как показало нам прекращение действия закона Мура, существует предел того, насколько можно уменьшить размер кремния.

Поскольку в 2D нет места для ячеек, мы начинаем складывать их друг на друга. Это называется 3D NAND. Это не только дешевле, но и быстрее, а также более энергоэффективно. Это видео объясняет это довольно хорошо. Производители часто объединяют твердотельные накопители на основе TLC и QLC с 3D-стеком или VNAND, чтобы еще больше улучшить соотношение цены и качества и сделать диски более доступными.

Технология Samsung VNAND — это их версия 3D NAND с некоторыми промежуточными модификациями.

Твердотельные накопители с более высокой плотностью обычно имеют большее количество слоев. В настоящее время в потребительских и корпоративных твердотельных накопителях размещается до 96 слоев ячеек. Для 100-слойных микросхем NAND ожидается расчетная плотность 1 ТБ.

Мы надеемся, что прояснили все, что касается твердотельных накопителей. Если нет, сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже.

Если вы не заметили, твердотельные накопители становятся все больше и быстрее. Еще в 2008 году ультрасовременный корпоративный твердотельный накопитель емкостью 32 ГБ позволял перемещать файлы со скоростью до 250 МБ/с. Сегодня версия на 32 ТБ может последовательно считывать данные со скоростью 3200 МБ/с. Это увеличение размера в 1000 раз и ускорение более чем в 10 раз.

Эти невероятные преимущества стали возможными благодаря хранению большего количества битов данных в каждой ячейке памяти, а затем добавлению большего количества ячеек памяти в каждую микросхему флэш-памяти NAND. Например, одноуровневая флэш-память ячеек X25-E содержала один бит в каждой ячейке; новый SSD D5-P4326 упаковывает четыре бита в то же пространство.

Отрасль движется к использованию твердотельных накопителей большей емкости, чтобы хранить данные как можно ближе к вычислительным ресурсам. Но просто покупка самого большого твердотельного накопителя — не лучший способ для лиц, принимающих решения в области ИТ, создавать сложные системы хранения. Прежде чем выбрать диски для следующего приложения, убедитесь, что вы понимаете, как флэш-память NAND влияет на производительность, долговечность и плотность.

Готовы ли вы к эпохе зеттабайт?

Согласно текущим прогнозам, в 2023 году будет создано около 103 ZB.
Масштабирование твердотельного хранилища для удовлетворения этого спроса требует более плотной памяти NAND (ось x/y), большего количества слоев NAND на кристалл (ось z) и большего количества битов на ячейку памяти.
Четырехуровневая ячейка (QLC) NAND обеспечивает преимущество масштабирования на 33 % по сравнению с существующей памятью с трехуровневой ячейкой (TLC), но создает проблемы с производительностью записи и долговечностью.
В результате TLC остается важной технологией памяти в рабочих нагрузках с интенсивными операциями записи. Ожидайте, что две технологии будут дополнять друг друга.

3D QLC NAND: куда мы идем

Флэш-память NAND в твердотельном накопителе Intel D5-P4326 называется 3D QLC. Когда мы говорим о QLC или технологии четырехуровневых ячеек, мы имеем в виду способность каждой ячейки памяти сохранять четыре бита данных при 15 различных пороговых напряжениях. 3D — это ссылка на то, как строятся ячейки памяти.

Раньше эти ячейки располагались рядом на кремниевой подложке. Их плотность увеличилась, поскольку новые процессы литографии позволили разместить больше из них на плоской поверхности. Но по мере того, как масштабирование по осям X и Y становилось все труднее, производители начали организовывать ячейки вертикально, трехмерно вдоль оси Z.

Преимущества 3D NAND по сравнению с планарной 2D NAND, естественно, включают гораздо более высокую плотность. 3D NAND также можно записывать и стирать больше раз, чем планарную NAND, благодаря большим ячейкам памяти. Эта технология обеспечивает более низкое энергопотребление, лучшую производительность и меньшую стоимость в расчете на бит хранилища.

В флэш-устройстве, состоящем из 64 слоев, технология 3D NAND обеспечивает в 64 раза большую плотность ячеек, чем планарная память. Отсюда добавление большего количества данных в каждую ячейку служит множителем. Итак, технология QLC превращает эти 64x в 256x. Что касается 64-слойной памяти 3D NAND от Intel, которую она использует в твердотельном накопителе D5-P4326, компания может установить плотность 1 ТБ на кристалл. А большее количество флэш-памяти на кристалл позволяет использовать твердотельные накопители большей емкости в привычных форм-факторах.

3D TLC NAND: передовая технология памяти

В то время как QLC NAND хранит четыре бита на ячейку, определяя одно из 16 возможных состояний заряда, трехуровневая ячейка (TLC) NAND отслеживает только восемь. Конечно, это все еще колоссальная задача. Но поскольку в память TLC NAND записывается меньше битов, чем в память QLC, TLC может выдерживать большее количество циклов программирования/стирания, прежде чем ее ячейки начнут изнашиваться.

Вверху: для хранения четырех битов в ячейке памяти QLC требуется различать 16 различных состояний заряда. Три бита в TLC NAND могут быть достигнуты с восемью состояниями заряда. Обе технологии намного сложнее, чем старые технологии MLC или SLC.

Флэш-память TLC также быстрее, чем QLC. Оказывается, различие между вдвое большим количеством состояний заряда делает QLC более подверженным ошибкам, чем флэш-память TLC. И хотя обе технологии используют алгоритмы кода с исправлением ошибок для обеспечения целостности ваших данных, этот процесс требует большего количества циклов обработки на дисках на базе QLC, что особенно сильно влияет на производительность записи.

Выбор правильного профиля производительности для вашего приложения

Согласно презентации, сделанной на Саммите флэш-памяти 2019 года, Кент Смит из Micron ясно дал понять, что новейшие твердотельные накопители на основе QLC предназначены для дополнения существующих твердотельных накопителей TLC, а не для их замены. Он отметил, что цены QLC ставят технологию на близкое расстояние от 55 миллионов жестких дисков со скоростью вращения 7200 об/мин (или выше), которые, как ожидается, будут поставлены в 2019 году.

Зная, что 3D TLC и 3D QLC стоят рядом на полке, как (и, что еще важнее, почему) выбрать между ними? Все дело в понимании вашего хранилища.

Поскольку QLC NAND может считываться последовательно так же быстро, как и TLC NAND, он отлично подходит для рабочих нагрузок с большим объемом операций чтения. И наоборот, TLC NAND имеет преимущество в производительности записи. Когда вы применяете эти сильные стороны к спектру коэффициентов чтения и записи, легко визуализировать, где каждая технология подходит лучше всего. Смит пошел еще дальше, добавив в свою разбивку размеры блоков. Он показал твердотельные накопители QLC для смешанных рабочих нагрузок, обрабатывающих большие блоки данных.

Вверху: твердотельные накопители TLC и QLC дополняют друг друга. Первый отлично подходит для рабочих нагрузок с большим количеством операций записи, а второй обеспечивает превосходную производительность чтения при более низкой стоимости за бит, чем флэш-память TLC.

Более того, в презентации Смита был представлен ряд чувствительных к производительности рабочих нагрузок, которые исторически выполнялись на жестких дисках, которые считывали данные не менее 90 % времени или в значительной степени зависели от случайного чтения и последовательной записи. Озера данных искусственного интеллекта, периферийная аналитика (включая 5G), большие данные (Hadoop), хранилища объектов, базы данных SQL, сети доставки контента, облачные сервисы, уровни емкости vSAN, а также хранилище для финансовых нормативных требований и соответствия требованиям — все это основные кандидаты для перехода на QLC. SSD-накопители.

Согласно данным, представленным Micron, в то время как традиционный шаблон ввода-вывода в центре обработки данных может включать четыре операции чтения для каждой записи, алгоритмы глубокого обучения, которые питают ИИ, оцениваются в 5000 операций чтения для каждой записи. Более крупный и дешевый твердотельный накопитель на базе QLC идеально подходит для такого приложения.

«Netflix — еще один хороший пример того, как QLC NAND хорошо работает, — сказал Майкл Скрибер, старший директор по управлению серверными решениями в Supermicro. «Однажды они собираются написать фильм для своей системы. Затем клиенты будут перечитывать этот фильм миллион раз с той же производительностью и меньшими затратами по сравнению с TLC».

Выносливость тоже имеет значение

Помимо производительности, на выносливость также влияет соотношение операций чтения и записи вашего приложения. Поскольку QLC NAND рассчитан на меньшее количество циклов программирования/стирания, чем TLC, рабочие нагрузки с большим объемом записи изнашивают ячейки памяти быстрее. Однако эти задачи, похоже, являются исключением. По данным Micron, четыре из пяти корпоративных твердотельных накопителей, поставленных в 2018 году, были рассчитаны на менее одной записи на диск в день (DWPD). Этот показатель показывает, какой процент емкости SSD вы можете записывать на диск каждый день в течение гарантийного срока.

Вверху: по данным Micron, 4/5 всех корпоративных дисков, поставленных в 2018 году, имели рейтинг менее 1 DWPD, что свидетельствует о снижении потребности в высоконадежных твердотельных накопителях.

Во времена Intel X25-E записи на один диск (всего 32 ГБ) было бы совершенно недостаточно. Но если принять во внимание емкость современных твердотельных накопителей, более низкий рейтинг выносливости воспринимается легче.

«Если у меня есть диск емкостью 8 ТБ (TLC), подходящий для 1 DWPD, я могу записывать 8 ТБ каждый день в течение пяти лет, и моя гарантия остается в силе», — сказал Scriber из Supermicro. «С другой стороны, если у меня есть диск емкостью 16 ТБ (QLC), который подходит только для 0,5 DWPD, я все еще могу записывать 8 ТБ в день в течение следующих пяти лет, и все будет в порядке».

Когда вы думаете о 32 твердотельных накопителях SSD D5-P4326 на передней панели сервера высотой 1U и о 500 ТБ объединенной емкости, которую они представляют, спросите, будет ли ваше приложение ежедневно записывать 250 ТБ или 300 ТБ, прежде чем бить тревогу по выносливости.

TLC и QLC NAND дополняют друг друга

По прогнозам Western Digital, к 2025 году 50 % поставляемых флэш-памяти NAND будут составлять 3D QLC, а большую часть оставшихся – 3D TLC. QLC NAND постепенно вытеснит некоторый объем TLC NAND. Однако обе технологии остаются важными в будущем.

Выше: к 2025 году половина поставляемых битов будет основана на 3D QLC NAND. Другая половина будет 3D TLC. Planar NAND почти исчезнет.

Например, твердотельный накопитель Intel DC P4510 работает вместе со своим твердотельным накопителем D5-P4326. Оба доступны в форм-факторах E1.L с емкостью до 15,36 ТБ, и на оба распространяется пятилетняя гарантия.Но SSD DC P4510 состоит из 3D TLC NAND, состоящего из 64 слоев и способного выполнять последовательное чтение и запись со скоростью 3,1 ГБ/с. SSD D5-P4326 использует 64-слойную память 3D QLC NAND, которая увеличивает скорость последовательного чтения до 3,2 ГБ/с, но падает до 1,6 ГБ/с при записи. Хотя некоторые из их спецификаций совпадают, эти накопители предназначены для разных приложений.

Итог

Лица, принимающие решения, теперь имеют больше гибкости, чем когда-либо, чтобы выбрать лучший вариант хранения для своих рабочих нагрузок, сбалансировав производительность, надежность, плотность и стоимость. Сильные стороны QLC NAND, наконец, позволяют заменить механические диски гораздо более быстрыми и надежными твердотельными накопителями. Между тем, твердотельные накопители на основе TLC остаются лучшим выбором для приложений с большим количеством операций записи. Решайте каждую из своих рабочих задач с помощью правильной технологии хранения, и вы устраните узкие места без перерасхода средств.

Миссия VentureBeat – стать цифровой городской площадкой, на которой лица, принимающие технические решения, смогут получить знания о передовых корпоративных технологиях и заключать сделки. Узнать больше

Читайте также: