Выбор ssd для сервера

Обновлено: 30.06.2024

SAS — быстрые и надежные диски; они используются для дисков OS и DATA, доступны скорости 10k и 15k. Их следует использовать в качестве основного хранилища, где к данным часто обращаются.

SATA: более низкая стоимость за ГБ и большая емкость в 3,5-дюймовых версиях. Используется в основном для вторичного хранилища, когда доступ к данным осуществляется время от времени.

PCIe – редко используется, быстрее, чем SAS/SATA, становится популярным типом подключения для SSD-накопителей и обеспечивает пропускную способность 12 ГБ.

Горячая замена и негорячая замена

Любой диск можно сделать «горячей» заменой, это PBC/контроллер диска в SAN/сервере и контейнер, в который помещается диск, что делает диски горячей заменой, диски можно заменять только в «горячем» режиме, когда RAID настроен, поэтому даже если сервер указывает горячую замену, это может быть не так, в зависимости от конфигурации диска.

На серверах начального уровня диски не поддерживают горячую замену. Это означает, что в случае сбоя жесткого диска для замены диска необходимо выключить систему, чтобы заменить диск, а затем перезагрузить компьютер. Диски с горячей заменой позволяют удалить жесткий диск, когда сервер все еще работает, поэтому, если у вас произойдет сбой диска, вы можете заменить его на все еще работающий сервер, чтобы не было простоев. Кроме того, если вам нужно добавить к серверу дополнительные диски, вы можете сделать это, не выключая сервер.

Диски малого форм-фактора (2,5") и диски большого форм-фактора (3,5")

Диски SFF относятся к серверам среднего класса и, как правило, являются дисками SAS, есть больше вариантов емкости и доступны со скоростью вращения 10 000 или 15 000, емкость варьируется от 146 ГБ до 1,8 ТБ для дисков SAS и от 1 ТБ до 2 ТБ для SATA. (2,5-дюймовые диски SATA дороже, чем 3,5-дюймовые). Нормально если сервер 2.5 берет? дисков, вы можете получить больше дисков на сервере.

Диски LFF, как правило, являются SATA, так как вы можете получить диски большей емкости. Они полезны, когда у клиента большие требования к хранилищу и ему не нужна скорость дисков SAS. Вы можете получить диски SAS в формате LFF, но вариантов не так много — 300 ГБ, 450 ГБ и 600 ГБ 15 КБ (они, как правило, дороже, чем версии SFF).

Диски 6G и 12G

Гбит/с означает гигабит в секунду. Это пропускная способность, указанная в спецификациях SAS 3.0, 2.0 и 1.0. 12G = 4800 МБ/с, 6G = 2400 МБ/с и 3G = 1200 МБ/с. Эти скорости являются теоретическими, и реальные результаты часто меньше в зависимости от того, какая карта контроллера, расширитель sas, диски и уровень рейда используются. Карты контроллера 12G SAS, выпущенные недавно, обеспечивают значительный прирост производительности по сравнению с продуктами 6G.

В таблице ниже приведен пример улучшения скорости: -

-	Время поиска 6G	12G Seek Time
Однодорожечный — мс	0,3	0,1
Среднее - мс	4,6	3.7
Полный ход - мс	8.9	7.3

Время поиска измеряет время, которое требуется узлу головки на рычаге привода, чтобы добраться до дорожки диска, где данные будут считаны или записаны.

Когда диску необходимо прочитать или записать определенный сектор, он определяет, на какой дорожке находится этот сектор. Затем он использует привод для перемещения головки на эту конкретную дорожку. Если бы начальное положение головы было желаемой дорожкой, то время поиска было бы равно нулю. Если начальная дорожка была самой внешней границей носителя, а желаемая дорожка находилась на самой внутренней границе, то время поиска было бы максимальным для этого диска. Время поиска не является линейным по сравнению с пройденным расстоянием поиска из-за факторов ускорения и замедления рычага привода.

Single Track — это время, затрачиваемое сервомеханизмом позиционирования головы на перемещение дорожки чтения/записи на соседнюю дорожку.

Среднее время поиска — это среднее время поиска для всех возможных длин поиска

Полный ход – это время, необходимое для перехода от самой внешней дорожки к самой внутренней. Это максимальное (самое медленное) возможное время поиска.

Задержка вращения

Задержка вращения (иногда называемая задержкой вращения или просто задержкой) — это задержка, ожидающая поворота диска, чтобы требуемый сектор диска оказался под головкой чтения-записи

Шпиндель жесткого диска [об/мин]	Средняя задержка вращения (мс) )
4200	7,14
5400	5,56
7200	4,17
10 000	3,00
15 000	2,00

Твердотельный накопитель против жесткого диска

Стоимость SSD намного выше, чем SAS/SATA.
Устойчивая производительность ввода-вывода флэш-памяти может быть в 40–60 раз выше, чем у SAS и SATA.
Твердотельные накопители имеют ограниченные ограничения на чтение/запись, которых нет у дисков SAS/SATA.
Емкость SATA/SAS намного выше, чем SSD
Стоимость за ГБ выше на SSD.
Обычные твердотельные накопители имеют время поиска от 0,08 до 0,16 мс.
Производительность операций ввода-вывода увеличивается при использовании твердотельных накопителей (см. ниже).

Твердотельный накопитель 300 ГБ x 4

-	Емкость	IOPS
RAID 10	536 ГБ	30 769
RAID 5	804 ГБ	21 053

SAS 300 ГБ, 10 КБ x 4

-	Емкость	IOPS
RAID 10	536 ГБ	385
RAID 5	804 ГБ	263

SAS 300 ГБ, 15 КБ x 4

-	Емкость	IOPS
RAID 10	536 ГБ	600
RAID 5	804 ГБ	411

IOP (операций ввода/вывода в секунду)

Операция ввода-вывода – это общепринятый показатель производительности, который используется для сравнения компьютерных устройств хранения данных, таких как жесткие диски (HDD), твердотельные накопители (SSD) и сети хранения данных (SAN). Как и в случае любого теста, показатели IOPS, опубликованные производителями устройств хранения, не гарантируют реальную производительность приложений.

IOPS можно измерять с помощью приложений и в основном использовать с серверами для поиска наилучшей конфигурации хранилища.

Выбрать один из лучших твердотельных накопителей для вашей системы очень важно, потому что самый простой способ замедлить работу ПК с одним из лучших процессоров для игр — подключить его к медленному хранилищу. Ваш процессор может обрабатывать миллиарды циклов в секунду, но он часто тратит много времени на ожидание, пока ваш диск передаст ему данные. Жесткие диски особенно медлительны, потому что у них есть пластины, которые должны раскручиваться, и правый рычаг чтения, который должен физически найти путь к секторам данных, которые вы в данный момент ищете. Чтобы получить оптимальную производительность, вам нужен хороший твердотельный накопитель (SSD).

Вы можете ознакомиться с нашей функцией, чтобы узнать больше о различиях между жесткими дисками и твердотельными накопителями. Хотя твердотельные накопители почти всегда быстрее, все же есть случаи (например, объемное хранилище), где жесткие диски определенно заслуживают внимания. Потому что жесткие диски емкостью 10 ТБ можно приобрести менее чем за 200 долларов США, а твердотельный накопитель емкостью 4 ТБ обойдется вам в более чем 400 долларов США.

Если вы уже знаете о типах накопителей и хотите получить конкретные рекомендации, посетите нашу страницу «Лучшие твердотельные накопители». И если вам нужен внешний накопитель или твердотельный накопитель для переносного хранилища или резервного копирования, обязательно посетите нашу страницу «Лучшие внешние накопители». Но если у вас нет докторской степени в области SSD, вот несколько вещей, которые вам нужно учитывать при покупке.

Поскольку такие диски, как Intel 660p и его преемник Intel 665p, начинают отставать от обычных дисков со старым интерфейсом SATA, обеспечивая при этом большую скорость, это может стать началом конца нашего старого друга Serial ATA. Тем не менее, Samsung недавно выпустила 870 EVO, так что SATA еще не умер. И существующие диски SATA также должны будут продолжать падать в цене, чтобы хотя бы конкурировать по цене, поскольку они не могут надеяться идти в ногу с дисками NVMe по производительности.

Но накопители NVMe PCIe 3.0, которые когда-то были самыми быстрыми хранилищами, уступили твердотельным накопителям PCIe 4.0 M.2 от таких компаний, как Gigabyte, Corsair, Patriot и Samsung. Эти диски действительно значительно повышают последовательную скорость (благодаря удвоению пропускной способности шины PCIe). Но вам понадобится материнская плата AMD X570 или B550, чтобы запустить один из этих дисков на максимальной скорости, или материнская плата Intel Z590 в паре с одним из будущих процессоров Intel Rocket Lake-S. И во многих отношениях, кроме очевидного скачка в производительности последовательных дисков, пользователи могут не заметить реальных преимуществ этих дисков. Но нет никаких сомнений в том, что следующее поколение дисков PCIe 4.0, таких как SN850 от WD Black, будет впечатляюще гибким.

Вот четыре кратких совета, за которыми следуют наши подробные ответы на многие часто задаваемые вопросы:

Знай свой компьютер: узнай, есть ли на материнской плате слоты для дисков M.2. Если нет, вам может понадобиться 2,5-дюймовый диск.
Емкость от 500 ГБ до 1 ТБ: даже не думайте о покупке диска с объемом памяти менее 256 ГБ. 500 ГБ предлагает хороший баланс между ценой и емкостью. А поскольку диски емкостью 1 ТБ опускаются ниже ценовой категории 100 долларов / 100 фунтов стерлингов, они также являются отличными вместительными вариантами.
SATA дешевле, но медленнее. Если ваш компьютер поддерживает диски NVMe/PCIe или Optane, подумайте о покупке диска с одной из этих технологий.Однако диски SATA более распространены, обычно стоят дешевле и по-прежнему обеспечивают отличную производительность для обычных приложений.
Любой твердотельный накопитель лучше жесткого диска: даже самый плохой твердотельный накопитель как минимум в три раза быстрее жесткого диска в наиболее распространенных сценариях использования. В зависимости от рабочей нагрузки разница в производительности между хорошими и отличными твердотельными накопителями может быть незначительной.

Сколько вы можете потратить?

Большинство потребительских накопителей имеют емкость от 120 ГБ до 2 ТБ. Хотя диски емкостью 120 ГБ являются самыми дешевыми, они недостаточно вместительны для хранения большого количества программного обеспечения и обычно медленнее, чем их аналоги большей емкости. Многие компании начали постепенно отказываться от этих маломощных. Увеличение размера со 120 до 250 ГБ стоит всего 15 долларов, и это не зря потраченные деньги. Разница между дисками емкостью 250 и 500 ГБ также может быть небольшой. Лучшее соотношение между ценой, производительностью и емкостью для большинства пользователей раньше составляло 500 ГБ, но все чаще 1 ТБ становится лучшим выбором, особенно когда стоимость дисков емкостью 1 ТБ снижается до 100 долларов или меньше.

Также растет число накопителей (в основном от Samsung) емкостью более 2 ТБ. Но они, как правило, очень дорогие (более 400 долларов США/400 фунтов стерлингов), поэтому они действительно полезны только для профессиональных пользователей, которым нужно место и скорость и которые не прочь за это заплатить.

Какой тип SSD поддерживает ваш компьютер?

В наши дни твердотельные накопители выпускаются в нескольких различных форм-факторах и работают с несколькими возможными аппаратными и программными подключениями. Какой диск вам нужен, зависит от того, какое устройство у вас есть (или вы собираетесь купить). Если у вас есть один из лучших игровых ПК или вы собираете ПК с новейшей материнской платой среднего и высокого класса, ваша система может включать большинство (или все) современных типов дисков.

Кроме того, современные тонкие ноутбуки и трансформеры в основном перешли исключительно на форм-фактор M.2 в форме жевательной резинки, в котором нет места для традиционного 2,5-дюймового диска в стиле ноутбука. И все чаще производители ноутбуков впаивают хранилище прямо в плату, так что апгрейдить вообще нельзя. Так что перед покупкой вам определенно стоит обратиться к руководству по эксплуатации вашего устройства или воспользоваться инструментом Crucial Advisor Tool, чтобы выяснить, какие у вас есть варианты.

Какой форм-фактор вам нужен?

Твердотельные накопители бывают трех основных форм-факторов и одного необычного.

2,5-дюймовые диски Serial ATA (SATA): наиболее распространенный тип. Эти диски повторяют форму традиционных жестких дисков для ноутбуков и подключаются с помощью тех же кабелей и интерфейса SATA, с которыми должен быть знаком любой специалист по обновлению со средним опытом. Если в вашем ноутбуке или настольном компьютере есть отсек для 2,5-дюймового жесткого диска и запасной разъем SATA, эти диски должны быть совместимы с возможностью вставки (хотя вам может понадобиться адаптер отсека при установке на настольный компьютер только с большим 3,5-дюймовым жестким диском). отсеки свободны).
Карта расширения SSD (AIC). Эти накопители могут быть намного быстрее, чем большинство других накопителей, поскольку они работают с шиной PCI Express, а не с интерфейсом SATA, который был разработан более десяти лет назад для обработки вращающихся дисков. жесткие диски. Они также могут получить доступ к большему количеству линий PCIe, чем большинство дисков M.2. Диски AIC подключаются к слотам на материнской плате, которые чаще всего используются для лучших видеокарт или RAID-контроллеров. Конечно, это означает, что они подходят только для настольных компьютеров, и для их установки вам понадобится пустой слот PCIe x4 или x16.

Если ваш рабочий стол компактен и у вас уже установлена видеокарта, вам может не повезти. Но если у вас есть место на вашем современном рабочем столе и свободный слот, эти диски могут быть одними из самых быстрых из доступных (например, Intel Optane 900p), в значительной степени из-за их дополнительной площади поверхности, обеспечивающей лучшее охлаждение. Перемещение данных на экстремальных скоростях приводит к значительному выделению тепла.

Твердотельные накопители M.2. Диски M.2 по форме напоминают планку оперативной памяти, но гораздо меньше по размеру. Они стали стандартом для тонких ноутбуков, но вы также найдете их на большинстве системных плат для настольных ПК. Многие высокопроизводительные системные платы даже имеют два или более слота M.2, поэтому вы можете запускать диски в массиве RAID.

Хотя большинство дисков M.2 имеют ширину 22 мм и длину 80 мм, некоторые из них короче или длиннее. Вы можете узнать по четырех- или пятизначному числу в их именах, где первые две цифры представляют ширину, а остальные — длину. Наиболее распространенный размер имеет маркировку M.2 Type-2280. Хотя ноутбуки обычно работают только с одним размером, многие материнские платы для настольных ПК имеют точки крепления для более длинных и более коротких дисков.

Самые большие диски M.2 имеют емкость 2, 4 и даже 8 ТБ. Так что, если у вас большой бюджет и вам нужно много места для хранения, M.2 для вас.

Твердотельные накопители U.2. На первый взгляд эти 2,5-дюймовые компоненты выглядят как традиционные жесткие диски SATA. Однако они используют другой разъем и отправляют данные через скоростной интерфейс PCIe, и обычно они толще, чем 2,5-дюймовые жесткие диски и твердотельные накопители. Диски U.2, как правило, дороже и имеют большую емкость, чем обычные диски M.2.Серверы с большим количеством открытых отсеков для дисков могут извлечь выгоду из этого форм-фактора, хотя это крайне редко встречается на потребительских настольных компьютерах.

Вы хотите диск с интерфейсом SATA или PCIe?

Пристегнитесь, потому что это немного сложнее, чем должно быть. Как отмечалось ранее, 2,5-дюймовые твердотельные накопители работают с интерфейсом Serial ATA (SATA), который был разработан для жестких дисков (и выпущен еще в 2000 году), а приводы с дополнительными картами работают с более быстрой шиной PCI Express, которая больше пропускной способности для таких устройств, как видеокарты.

Диски M.2 могут работать либо через SATA или PCI Express, в зависимости от диска. А самые быстрые диски M.2 также поддерживают протокол NVMe, разработанный специально для быстрых современных хранилищ. Хитрость (хорошо, еще одна хитрость) заключается в том, что диск M.2 может быть на основе SATA, на основе PCIe без поддержки NVMe или на основе PCIe с NVMe. служба поддержки. При этом большинство высокопроизводительных твердотельных накопителей M.2, выпущенных в последние годы, поддерживают NVMe.

И диски M.2, и соответствующие разъемы M.2 на материнских платах выглядят очень похоже, независимо от того, что они поддерживают. Поэтому перед покупкой обязательно перепроверьте руководство по своей материнской плате, ноутбуку или трансформеру, а также то, что поддерживает данный диск.

Если ваши повседневные задачи состоят из просмотра веб-страниц, офисных приложений или даже игр, большинство твердотельных накопителей NVMe не будут заметно быстрее, чем менее дорогие модели SATA. Если ваши повседневные задачи состоят из более тяжелой работы, такой как передача больших файлов, видео или высококачественное редактирование фотографий, перекодирование или сжатие/распаковка, то вам лучше перейти на твердотельный накопитель NVMe. Эти твердотельные накопители обеспечивают в пять раз большую пропускную способность, чем модели с интерфейсом SATA (и вдвое больше, если вы выбираете диск PCIe 4.0 NVMe), что повышает производительность в приложениях с более высокой производительностью.

Кроме того, стоимость некоторых дисков NVMe (например, Intel SSD 660p) ниже цены многих дисков SATA. Так что, если ваше устройство поддерживает NVMe и вы нашли диск по хорошей цене, вы можете рассмотреть NVMe как вариант, даже если вам не нужна дополнительная скорость.

Какая емкость вам нужна?

Класс 128 ГБ: держитесь подальше. Эти накопители малой емкости, как правило, имеют более низкую производительность из-за минимального количества модулей памяти. Кроме того, после того, как вы поставите на него Windows и пару игр, вам будет не хватать места. Кроме того, вы можете перейти на следующий уровень всего за 10 долларов.
Класс 250 ГБ: эти диски дешевле, чем их более крупные братья и сестры, но они все еще довольно тесны, особенно если вы используете свой ПК для размещения операционной системы, компьютерных игр и, возможно, большой медиатеки. Если в вашем бюджете есть место для маневра, рекомендуется повысить хотя бы один уровень емкости до диска класса 500 ГБ.
Класс 500 ГБ. Диски этой емкости предлагают достаточно места по разумной цене, хотя диски емкостью 1 ТБ становятся все более привлекательными.
Класс 1 ТБ. Если у вас нет больших мультимедийных или игровых библиотек, на диске емкостью 1 ТБ должно быть достаточно места для вашей операционной системы и основных программ, а также достаточно места для будущего программного обеспечения и файлов.
Класс 2 ТБ: если вы работаете с большими медиафайлами или просто имеете большую библиотеку игр, к которой хотите иметь доступ без большого количества перетасовок при установке, диск емкостью 2 ТБ часто стоит более высокой цены.
Класс 4 ТБ (и выше): вам действительно нужно столько места на SSD, чтобы потратиться на один из них. Твердотельный накопитель емкостью 4 ТБ будет довольно дорогим — обычно более 400 долларов / 500 фунтов стерлингов — и у вас не будет много вариантов. Samsung уже много лет продает потребительские накопители емкостью 4 ТБ, но многие другие компании придерживаются лимита в 2 ТБ, если только вы не перейдете на более дорогие корпоративные хранилища.

Если вы пользуетесь настольным компьютером или у вас есть игровой ноутбук с несколькими дисками и вам нужна большая емкость, вам лучше выбрать пару твердотельных накопителей меньшего размера. предлагая примерно такое же пространство для хранения и скорость. Пока цены не упадут и конкуренция не усилится, накопители емкостью 4 ТБ и больше будут предназначаться профессионалам и энтузиастам с очень глубокими карманами.

Что насчет энергопотребления?

Если вы являетесь пользователем настольного компьютера и стремитесь к максимально возможной производительности, вам, вероятно, все равно, сколько сока вы используете. Но для владельцев ноутбуков и планшетов-трансформеров эффективность привода важнее скорости, особенно если вы хотите, чтобы батарея работала целый день.

Выбор чрезвычайно эффективного накопителя, такого как Samsung 860 EVO, вместо более быстрого, но энергоемкого накопителя NVMe (например, Samsung 960 EVO) может значительно увеличить время автономной работы. А модели с большей емкостью могут потреблять больше энергии, чем менее вместительные диски, просто потому, что на больших дисках больше пакетов NAND для записи данных.

Хотя приведенный выше совет в целом верен, некоторые диски могут идти вразрез с тенденциями, а технологии постоянно развиваются и меняют ландшафт. Если срок службы батареи является ключевым фактором при покупке накопителя, обязательно ознакомьтесь с тестами энергопотребления, которые мы проводим для каждого тестируемого твердотельного накопителя.

Какой контроллер должен быть у вашего SSD?

Думайте о контроллере как о процессоре вашего накопителя. Он направляет операции чтения и записи, а также выполняет другие ключевые задачи по обеспечению производительности и обслуживанию дисков. Может быть интересно углубиться в конкретные типы и характеристики контроллеров. Но большинству людей достаточно знать, что, как и в ПК, чем больше ядер, тем лучше для более производительных и емких дисков.

Хотя контроллер, безусловно, играет большую роль в производительности, если вы не хотите вдаваться в мельчайшие детали сравнения конкретных дисков друг с другом, лучше ознакомиться с нашими обзорами, чтобы увидеть, как диск работает в целом, а не сосредотачиваться на нем. слишком много на контроллере.

Какой тип памяти (флеш-память NAND) вам нужен?

При покупке твердотельного накопителя для обычных вычислений на настольном компьютере или ноутбуке вам не обязательно обязаны обращать внимание на тип хранилища внутри накопителя. На самом деле, с большинством вариантов, представленных на рынке в наши дни, у вас все равно не так много выбора. Но если вам интересно, что находится в этих пакетах флэш-памяти внутри вашего диска, ниже мы познакомим вас с различными типами. Некоторые из них встречаются гораздо реже, чем раньше, а некоторые становятся стандартом де-факто.

Флэш-память с одноуровневыми ячейками (SLC) появилась первой и в течение нескольких лет была основной формой флэш-памяти. Поскольку (как следует из названия) он хранит только один бит данных на ячейку, он очень быстрый и работает долго. Но современные технологии хранения данных не очень плотны с точки зрения того, сколько данных они могут хранить, что делает их очень дорогими. На данный момент, помимо чрезвычайно дорогих корпоративных дисков и использования в качестве небольшого объема быстрой кэш-памяти, SLC был заменен более новыми, более плотными типами технологий флэш-памяти.
Multi-Layer Cell (MLC) появился после SLC и в течение многих лет был предпочтительным типом хранилища благодаря способности хранить больше данных по более низкой цене, несмотря на то, что он медленнее. Чтобы обойти проблему скорости, многие из этих дисков имеют небольшой объем более быстрого кэша SLC, который действует как буфер записи. Сегодня, помимо нескольких высокопроизводительных потребительских накопителей, MLC был заменен следующими шагами в технологии хранения NAND, TLC и QLX.
Как следует из названия, флэш-память Triple-Level Cell (TLC) еще медленнее, чем MLC. Он также более плотный, что привело к более вместительным и доступным дискам. В большинстве дисков TLC (за исключением некоторых самых дешевых моделей) также используется какая-то технология кэширования, потому что TLC сам по себе без буфера часто не намного быстрее, чем жесткий диск.

А как насчет выносливости?

Это две другие области, в которых покупателям, ищущим накопитель для вычислений общего назначения, по большей части не нужно слишком углубляться, если они этого не хотят. Вся флэш-память имеет ограниченный срок службы, то есть после того, как любая ячейка памяти будет записана определенное количество раз, она перестанет хранить данные. Кроме того, производители накопителей часто указывают номинальную выносливость накопителя в общем количестве записанных терабайт (TBW) или количестве операций записи на диск в день (DWPD).

Растущее число корпоративных центров обработки данных, которым требуется высокая пропускная способность данных и низкая задержка транзакций и которые ранее зависели от жестких дисков (HDD) в своих серверах, теперь сталкиваются с узкими местами производительности. В результате они рассматривают твердотельные накопители (SSD) как надежное решение для хранения данных, позволяющее повысить производительность, эффективность и надежность их центров обработки данных, а также снизить общие эксплуатационные расходы (OpEx).

Чтобы понять разницу между классами SSD, мы должны различать два ключевых компонента SSD: контроллер флэш-памяти (или просто контроллер SSD) и энергонезависимую флэш-память NAND, используемую для хранения данных.

На современном рынке потребление SSD и флэш-памяти NAND делится на три основные группы:

Бытовые устройства (планшеты, фотоаппараты, мобильные телефоны),
Клиентские системы (нетбуки, ноутбуки, ультрабуки, моноблоки, настольные персональные компьютеры), встроенные/промышленные (игровые киоски, специализированные системы, цифровые вывески)
Корпоративные вычислительные платформы (HPC, серверы центров обработки данных).

Выбор подходящего SSD-накопителя для корпоративных центров обработки данных может оказаться долгим и трудным процессом изучения и оценки множества различных поставщиков SSD и типов продуктов, поскольку не все SSD и флэш-память NAND созданы одинаковыми.

Твердотельные накопители легко развертываются в качестве замены или дополнения к жестким дискам с вращающимися магнитными дисками (HDD) и доступны в различных форм-факторах, включая 2,5".Они поддерживают протоколы и интерфейсы связи, включая Serial ATA (SATA), Serial Attached SCSI (SAS) и, совсем недавно, PCIe для передачи данных в центральный процессор (ЦП) сервера и обратно.

Однако простота развертывания не гарантирует, что все твердотельные накопители в долгосрочной перспективе будут пригодны для корпоративных приложений, для которых они были выбраны. Стоимость выбора неправильного твердотельного накопителя часто может свести на нет любую первоначальную экономию средств и повышение производительности, полученное, когда твердотельные накопители либо преждевременно изнашиваются из-за чрезмерного количества операций записи, либо обеспечивают гораздо более низкую производительность устойчивой записи в течение ожидаемого срока службы, либо создают дополнительную задержку в хранилище. массив и, следовательно, требуют ранней замены поля.

Мы обсудим три основных качества, которые отличают твердотельные накопители корпоративного и клиентского класса, чтобы помочь принять правильное решение о покупке, когда придет время заменить или добавить дополнительное хранилище в корпоративный центр обработки данных.

Производительность

Твердотельные накопители могут обеспечивать невероятно высокую производительность чтения и записи как для последовательных, так и для случайных запросов данных от ЦП за счет использования многоканальной архитектуры и параллельного доступа от контроллера твердотельного накопителя к микросхемам флэш-памяти NAND.

В типичном сценарии центра обработки данных, который включает обработку миллионов байтов случайных данных компании, включая совместную работу над техническими чертежами САПР, сейсмические данные для анализа (например, большие данные) или доступ к данным клиентов по всему миру для банковских транзакций (например, OLTP), устройства хранения должны быть доступны с наименьшей задержкой и могут включать большое количество клиентов, которым требуется одновременный доступ к одному и тому же элементу данных без ухудшения времени отклика. Удобство пользователя основано на низких задержках, что повышает производительность пользователей.

Клиентское приложение будет включать доступ только одного пользователя или приложения с более высокой допустимой разницей между минимальным и максимальным временем отклика (или задержкой) при любых действиях пользователя или системы.

Сложные массивы хранения, в которых используются твердотельные накопители (например, сетевые хранилища, хранилища с прямым подключением или сети хранения данных), также страдают от несоответствия производительности и могут нанести ущерб задержке массива хранения, устойчивой производительности и, в конечном итоге, качеству обслуживания воспринимается пользователями.

В отличие от клиентских твердотельных накопителей, твердотельные накопители Kingston корпоративного класса оптимизированы не только для обеспечения максимальной производительности в первые несколько секунд доступа, но и благодаря использованию большей выделенной области (OP) обеспечивают более высокую устойчивую производительность в устойчивом состоянии. в течение более длительных периодов времени. Дополнительную информацию о конкретных накопителях можно найти на веб-сайте Kingston в разделе Enterprise SSD. 1

Это гарантирует, что производительность массива хранения будет соответствовать ожидаемым требованиям организации к качеству обслуживания (QoS) во время пиковых нагрузок трафика.

Надежность

Флэш-память NAND связана с рядом присущих ей проблем: две наиболее важные – конечная ожидаемая продолжительность жизни, поскольку ячейки флэш-памяти NAND изнашиваются при повторяющихся операциях записи, и естественная частота ошибок.

В процессе производства флэш-памяти NAND каждая вырубка флэш-памяти NAND из кремниевых пластин тестируется и характеризуется коэффициентом ошибок по битам (BER или RBER).

Коэффициент BER определяет скорость, с которой возникают естественные битовые ошибки во флэш-памяти NAND без использования кода исправления ошибок (ECC) и которую контроллер SSD исправляет с помощью расширенной ECC "на лету" (обычно называемой BCH ECC, Strong ECC). или исправление ошибок LDPC различными производителями контроллеров SSD) без прерывания доступа пользователя или системы.

Способность контроллера твердотельного накопителя исправлять эти битовые ошибки можно интерпретировать с помощью коэффициента неисправимых битовых ошибок (UBER), «показатель степени искажения данных, равный количеству ошибок данных на бит, считанный после применения любого указанного метода исправления ошибок. ». 1

Как определено и стандартизировано ассоциацией отраслевых стандартов JEDEC в 2010 г. в документах JESD218A:Требования к твердотельным накопителям (SSD) и метод испытаний на выносливость и JESD219:Рабочие нагрузки на твердотельные накопители (SSD), корпоративный класс отличается рядом способов от твердотельных накопителей клиентского класса, включая, помимо прочего, их способность поддерживать более тяжелые рабочие нагрузки записи, более экстремальные условия окружающей среды и восстанавливаться после более высокого BER, чем клиентский твердотельный накопитель. 2 3

< /tr>

Приложение Класс	Рабочая нагрузка (см. JESD219)	Активное использование (питание включено)	Использование удержания (питание выключено)	UBER Требование
Клиент	Клиент	40° C 8 часов/ день	30° C 1 год	≤10 -15
Предприятие	Предприятие	55°C 24 часа в сутки	40°C 3 месяца	≤10 -16

Таблица 1. JESD218A:Требования к твердотельному накопителю (SSD) и метод испытания на долговечность
Авторское право JEDEC. Воспроизведено с разрешения JEDEC.

Исходя из предложенного JEDEC требования UBER для корпоративных и клиентских твердотельных накопителей, ожидается, что твердотельные накопители корпоративного класса будут иметь только 1 неисправимую битовую ошибку при соотношении 1 битовая ошибка на каждые 10 квадриллионов битов (~ 1,11 петабайта) по сравнению с клиентским твердотельным накопителем. при 1 битовой ошибке на каждый 1 квадриллион битов (~0,11 петабайта) обработки.

К корпоративным твердотельным накопителям Kingston также будут добавлены дополнительные технологии, позволяющие восстанавливать поврежденные блоки данных с использованием данных четности, хранящихся в других кристаллах NAND (аналогично дискам RAID, это позволяет восстанавливать определенные блоки, которые можно восстановить с помощью данные четности, хранящиеся в других блоках).

В дополнение к технологиям восстановления избыточных блоков данных, встроенным в корпоративные твердотельные накопители Kingston, периодические создание контрольных точек, циклическая проверка избыточности (CRC) и исправление ошибок ECC также реализованы в сквозной схеме внутренней защиты, чтобы гарантировать целостность данных. с хоста через флеш и обратно на хост. Сквозная защита данных означает, что данные, полученные от хоста, проверяются на целостность при их хранении во внутреннем кэше SSD, а также при записи или считывании из областей хранения NAND.

Подобно расширенной защите ECC корпоративного класса от битовых ошибок, твердотельные накопители могут также содержать физическую схему для обнаружения потери питания, которая управляет конденсаторами накопления энергии на твердотельных накопителях. Аппаратная поддержка сбоя питания отслеживает поступающее питание на SSD и, во время внезапного отключения питания, обеспечивает временное питание схемы SSD с помощью танталовых конденсаторов для завершения любых внутренних или внешних незавершенных операций записи перед отключением питания SSD. Схема защиты от сбоя питания обычно требуется для приложений, в которых потеря данных невозможна.

Защита от сбоев питания также может быть реализована во встроенном ПО SSD путем частого сброса данных из областей кэша контроллера SSD (например, его таблицы FTranslation Layer) в хранилище NAND. Это не гарантирует, что никакие данные не будут потеряны во время отключения питания. потери, но пытается свести к минимуму последствия небезопасных отключений питания. Защита от сбоев питания микропрограммы также гарантирует, что твердотельный накопитель вряд ли выйдет из строя после небезопасного отключения.

Во многих случаях использование программно-определяемого хранилища или кластеризации серверов может снизить потребность в аппаратной поддержке сбоев питания, поскольку любые данные реплицируются на отдельное и независимое устройство хранения на другом сервере или серверах. Веб-центры обработки данных часто обходятся без поддержки сбоев питания, используя программно-определяемое хранилище, по сути, серверы RAID для хранения избыточных копий одних и тех же данных.

Выносливость

Вся флэш-память NAND, содержащаяся в устройствах флэш-памяти, теряет свою способность надежно хранить биты данных с каждой программой или циклом стирания (P/E) ячейки флэш-памяти NAND до тех пор, пока блоки флэш-памяти NAND больше не смогут надежно хранить данные. . В этот момент испорченный или поврежденный блок удаляется из адресуемого пользователем пула хранения, а адрес логического блока (или LBA) перемещается на новый физический адрес в массиве хранения NAND Flash. Новый блок хранилища заменяет неисправный, используя резервный пул блоков, который является частью хранилища Over Provisioned (OP) на SSD.

Поскольку ячейка постоянно программируется или стирается, BER также увеличивается линейно, поэтому на корпоративном контроллере SSD должен быть реализован сложный набор методов управления, чтобы управлять способностью ячейки надежно хранить данные в течение ожидаемого срока службы SSD. 4

Срок службы P/E конкретной флэш-памяти NAND может существенно различаться в зависимости от текущего производственного процесса литографии и типа производимой флэш-памяти NAND.

< td>Самая низкая емкость

Тип флэш-памяти NAND	TLC	MLC	SLC
Архитектура	3 бита на ячейку	2 бита на ячейка	1 бит на ячейку
Емкость	Максимальная емкость	Высокая емкость
Выносливость (P/E)	Самая низкая выносливость	Средняя выносливость	Высокая выносливость
Стоимость	$	$$	$$$$
Приблизительный коэффициент битовых ошибок NAND (BER)	10^4	10^7	10^9

Таблица 2 – Типы флэш-памяти NAND 5 6

Корпоративные твердотельные накопители также отличаются от клиентских твердотельных накопителей рабочим циклом. Поскольку твердотельный накопитель корпоративного класса должен выдерживать интенсивные операции чтения или записи в сценариях, типичных для сервера центра обработки данных, которому требуется доступ к данным в течение 24 часов каждый день в неделю, по сравнению с твердотельным накопителем клиентского класса, который обычно только полностью используется по 8 часов каждый день в течение недели.Корпоративные твердотельные накопители имеют рабочий цикл 24x7 по сравнению с клиентскими твердотельными накопителями с рабочим циклом 20/80 (20 % времени активности, 80 % в режиме ожидания или в спящем режиме во время использования компьютера).

Понимание долговечности записи любого приложения или твердотельного накопителя может быть сложным, поэтому комитет JEDEC также предложил показатель измерения долговечности, использующий значение записанных терабайт (TBW), чтобы указать объем данных хоста, который может быть записан на твердотельный накопитель. до того, как флэш-память NAND, содержащаяся в твердотельном накопителе, станет ненадежным носителем данных и диск следует вывести из эксплуатации.

Используя методы тестирования JESD218A и рабочие нагрузки корпоративного класса JESD219, предложенные JEDEC, упрощается интерпретация расчетов надежности производителя твердотельных накопителей с помощью TBW и экстраполяция более понятной меры долговечности, которую можно применить к любому центру обработки данных.

Как отмечено в документах JESD218 и JESD219, рабочие нагрузки различных классов приложений также могут страдать от коэффициента усиления записи (WAF), который на порядок превышает фактические операции записи, отправленные хостом, и легко приводит к неуправляемому износу флэш-памяти NAND. более высокий BER флэш-памяти NAND из-за чрезмерной записи с течением времени и более низкая производительность из-за большого количества недопустимых страниц на твердотельном накопителе.

Хотя TBW является важной темой для обсуждения между твердотельными накопителями корпоративного и клиентского класса, TBW — это всего лишь модель прогнозирования долговечности на уровне флэш-памяти NAND, а среднее время наработки на отказ (MTBF) следует учитывать как износостойкость и надежность на уровне компонентов. модель прогнозирования, основанная на надежности компонентов, используемых в устройстве. Ожидания, возлагаемые на компоненты твердотельных накопителей корпоративного класса, включают в себя долговечность и усердную работу по управлению напряжениями во всей флэш-памяти NAND в течение ожидаемого срока службы твердотельного накопителя. Все твердотельные накопители корпоративного класса должны иметь среднее время наработки на отказ не менее одного миллиона часов, что составляет более 114 лет! Kingston очень консервативно описывает свои твердотельные накопители, и нередко можно увидеть более высокие характеристики MTBF для твердотельных накопителей. Важно отметить, что 1 миллион часов — это более чем достаточная отправная точка для корпоративных твердотельных накопителей.

S.M.A.R.T. Мониторинг и отчетность по твердотельным накопителям корпоративного класса позволяет легко запрашивать ожидаемый срок службы устройства до отказа на основе текущего коэффициента усиления записи (WAF) и уровня износа. Часто также поддерживаются прогнозирующие предупреждения перед сбоем для событий сбоя, таких как потеря питания, битовые ошибки, возникающие из-за физического интерфейса, или неравномерное распределение износа. Утилиту Kingston SSD Manager можно загрузить с веб-сайта Kingston и использовать для просмотра состояния накопителя.

Твердотельные накопители клиентского класса могут иметь только минимальный уровень S.M.A.R.T. вывод для мониторинга SSD во время стандартного использования или после сбоя.

В зависимости от класса приложения и емкости SSD увеличенная резервная емкость флэш-памяти NAND также может быть выделена в качестве резервной емкости с избыточным выделением (OP). Емкость OP скрыта от доступа пользователя и операционной системы и может использоваться в качестве временного буфера записи для более высокой устойчивой производительности и в качестве замены дефектных ячеек флэш-памяти в течение ожидаемого срока службы SSD для повышения надежности и долговечности SSD. (с большим количеством запасных блоков).

Заключение

Существуют явные различия между твердотельными накопителями корпоративного и клиентского класса, начиная от их программы флэш-памяти NAND и стойкости к стиранию и заканчивая сложными методами управления, подходящими для рабочих нагрузок различных классов приложений.

Не секрет, что рынок наводнен твердотельными накопителями, начиная от недорогих низкопроизводительных дисков и заканчивая более дорогими накопителями с исключительной надежностью и сверхмалой задержкой. Имея такой большой выбор, менеджеры центров обработки данных часто сталкиваются с рядом проблем при покупке, включая общую доступность на рынке, бюджеты, характеристики производительности и неотложные потребности. Но выбрать правильный диск не так просто, как найти лучшую цену или посмотреть, какой из них имеет самую высокую скорость в спецификации.

Мы разговариваем с сотнями клиентов, реселлеров и OEM-производителей о том, как они выбирают диски, поэтому за многие годы мы услышали несколько интересных историй о том, что им не подошло. Таким образом, мы составили список из четырех самых распространенных ошибок, которые допускают люди при выборе диска для своего ЦОД.

Это может показаться простым, но самой большой ошибкой является выбор продукта потребительского класса вместо корпоративного. Есть несколько причин, по которым люди делают это: цена, узнаваемость имени, общие стратегии копирования и замены, а также потому, что вы можете получить их практически где угодно. Однако продукты потребительского уровня редко создаются для таких же интенсивных операций в режиме 24/7, которые необходимы предприятиям.

Корпоративные диски тестируются на корпоративных платформах — на серверах за RAID-контроллерами, а не на настольных компьютерах. На самом деле, если накопитель не тестировался на корпоративной платформе, он может быть даже не распознан при установке. Поначалу потребительский диск может работать, но когда вы развернете несколько сотен таких дисков, вы поймете, что они просто не подходят для долговременных корпоративных приложений.

Кроме того, в новых клиентских дисках используются экзотические схемы кэширования — реконфигурация NAND, при которой часть флэш-памяти выделяется для кэширования. Короче говоря, вы напрашиваетесь на неприятности, если поместите это в конфигурацию RAID и создадите для них большие рабочие нагрузки.

Это может быть хорошо для недорогой покупки, но невероятно опасно, когда вы действительно хотите использовать его в масштабе предприятия. Диски теперь адаптированы для приложений, и при использовании вне этого приложения они сталкиваются с дополнительными техническими проблемами. Кроме того, решение проблемы с клиентским твердотельным накопителем, который используется в корпоративном приложении, практически невозможно получить поддержку производителя.

Никого еще не увольняли за покупку твердотельных накопителей, которые не изнашивались, но люди будут переоценивать свои потребности в записи, потому что они используют старые методологии для оценки «1DWPD на дисках емкостью 240 ГБ против 1 ТБ сегодня». Выбор диапазона выносливости для реальных корпоративных приложений может повлиять на стоимость спецификации их системы.

Кроме того, в некоторых средах требуется гораздо больше операций чтения или записи. Если у вас есть приложение, которое выполняет больше чтения, чем записи (например, служба потоковой передачи VOD или хранилище базы данных), и вы покупаете накопитель с высокой надежностью записи, то вы платите за то, что вам просто не нужно. Точно так же выбор диска с интенсивным чтением для службы ведения журнала или кэширования базы данных не будет оптимальным из-за операций с интенсивным записью.

Выносливость диска также поднимает голову при выборе диска с полной емкостью по сравнению с диском с избыточным выделением ресурсов (OP). Вы теряете производительность при покупке полной емкости, как указано в 250 ГБ/500 ГБ/1 ТБ. Как только накопитель достигает 90% емкости, данные должны быть полностью стерты, а затем перезаписаны. Это влияет на случайное чтение/запись и задержку, что приводит к огромным падениям производительности. Использование диска OP позволяет выполнять многие из этих действий по удалению/перезаписи в чистом состоянии, поскольку очистка происходит в области с избыточным выделением ресурсов, что не влияет на производительность приложения.

При оценке накопителей есть два способа сделать это: либо доверять спецификациям, указанным в технических характеристиках от производителя, либо испытать накопитель, используя свои точные сценарии настройки и тестирования. Если вы просто доверяете спецификациям, вы не всегда знаете, как диски были протестированы для достижения их пиковых или средних показателей производительности или соответствовали ли они вашей рабочей среде. Поэтому мы рекомендуем протестировать твердотельные накопители в соответствии с вашими конкретными тестами, прежде чем совершать крупную покупку.

В Kingston мы тестируем наши корпоративные продукты на нескольких серверных платформах, используя несколько RAID-контроллеров сторонних производителей или OEM-производителей. Мы тщательно тестируем наши диски на совместимость, производительность операций ввода-вывода, задержку и долговечность, а также оцениваем каждый сектор диска на согласованность. В тестовых режимах клиентского привода вообще не выполняются какие-либо из этих упражнений, потому что большинство из них ориентированы только на хорошую работу с одним процессором и приложением.

Кроме того, Kingston использует различные сценарии и наборы данных. Перед записью данных о производительности мы проводим длительную предварительную подготовку твердотельного накопителя, чтобы убедиться, что накопитель работает в стабильном режиме. Мы публикуем реальные результаты тестирования всего диска, а не только его части. Измерения IOPS и задержки выполняются с короткими интервалами (каждый ввод-вывод или ½ секунды, мы проводим измерение, чтобы получить показатели QoS), но клиентские диски могут измеряться каждые 5 секунд, что может исказить истинные показатели производительности.

Однажды мы слышали о крупной киностудии, которая покупала диски на Amazon только потому, что какой-то руководитель нашел дешевый вариант. Но вы получаете то, за что платите, если не покупаете продукты корпоративного уровня через авторитетный источник. Если вы покупаете на Amazon или в другом интернет-магазине потребительских товаров, возможно, вы покупаете небренд или устройства не совсем то, что вы думаете.

Большинство торговых посредников или даже сами производители имеют специальные команды, которые помогут вам найти лучший вариант для вашего конкретного приложения.Иногда это готовый продукт, который уже есть в продаже, и они могут не только продать его вам, но и предоставить вам прямую техническую поддержку, если что-то пойдет не так. В других случаях вам может понадобиться что-то определенное для пользовательской сборки, и прямой разговор ваших инженеров с производителем поможет определить точную рабочую среду, нагрузку на данные и ограничения для конкретных приложений в системе.

Несколько лет назад был еще один производитель заказных серверов, который использовал дешевые потребительские диски других производителей со схемой RAID с 24 твердотельными накопителями в коробке. Идея заключалась в том, что диски были настолько дешевыми, что в случае их отказа их просто разрывали и заменяли. Это работало в течение первых полутора лет, но системы начали терять от семи до десяти дисков в неделю. В какой-то момент выбор дешевых дисков других производителей становится обреченным на провал, потому что замена потребительских дисков с такой частотой приводит к увеличению прибыли.

С тех пор компания перешла на жесткие диски корпоративного класса Kingston и сразу же увидела их преимущества в долговечности, производительности и прямой поддержке со стороны Kingston. Наличие пути инженерной связи с вашим поставщиком твердотельных накопителей позволяет ему быстро устранять проблемы и избегать проблем с поставками, если накопитель снят с производства, отозван или выпущено новое поколение.

Теперь, когда мы знаем, какие бывают ошибки при выборе твердотельных накопителей, мы можем сделать все возможное, чтобы их не совершать. Вы всегда можете просто взять что-то с полки, но потратьте время на то, чтобы понять свои потребности, а затем поиск подходящего твердотельного накопителя, который удовлетворит эти потребности, всегда сослужит вам наибольшую пользу в долгосрочной перспективе.

Читайте также: