Pamięć masowa w technologii Solid State

Informacje o technologii
Pamięć masowa w technologii
Solid State
Najczęściej zadawane pytania
Co to jest technologia solid state?
Technologia pamięci masowych solid state (SSS — Solid State Storage) to sposób
przechowywania danych wykorzystujący układy scalone do przechowywania
danych. Jest to mechanizm odmienny od stosowanych w zwykłych dyskach, gdzie
dane są zapisywane na ruchomych nośnikach magnetycznych lub optycznych.
Pamięci SSS są nieulotne i występują w wielu odmianach, np. jako dyski SSD,
karty pamięci lub moduły. Ponadto obsługują one interfejsy: PATA (starszy), SATA,
SAS, Fibre Channel lub PCIe.
Co to jest dysk solid state?
Dyski solid state (SSD) stosowane w firmach stanowią element pamięci masowych
opartych na układach nieruchomych pamięci flash — w przeciwieństwie do
standardowych dysków twardych, gdzie dane są zapisywane na ruchomych nośnikach
magnetycznych lub optycznych. Dyski SSD są zgodne z tradycyjnymi interfejsami
dysków twardych, np. SATA lub SAS i występują w podobnych rozmiarach:
3,5, 2,5 lub 1,8 cala.
Jaka jest różnica między pamięciami flash USB i dyskami SSD?
W obydwu rodzajach nośników wykorzystywane są pamięci flash NAND. Jednak
zwykłe pamięci flash USB różnią się od urządzeń pamięci masowych stosowanych
w przedsiębiorstwach (np. serwerach blade) jakością wykorzystywanych pamięci
flash NAND, kontrolerem i interfejsem.
Co to jest pamięć flash?
Pamięć flash to nieulotna pamięć wielokrotnego zapisu. W przeciwieństwie do
pamięci DRAM, przed zapisaniem wymagane jest usunięcie bloków danych, co
skutkuje gorszą wydajnością zapisu. Pamięć flasz obsługuje tylko określoną ilość
zapisów, zależnie od zastosowanej technologii.
Występują pamięci flash typu NAND i NOR. Technologia NAND jest wykorzystywana w dyskach SSD, ponieważ zapewnia wyższą wytrzymałość, jest bardziej
ekonomiczna, komórki są rozmieszczone gęściej, a czasy zapisu/odczytu są
krótsze niż w przypadku technologii NOR. Pamięci flash NOR są wykorzystywane
do przechowywania kodu binarnego programów i zapewniają większą wydajność
podczas operacji odczytu.
Pamięć masowa w technologii
Solid State
Najczęściej zadawane pytania
Co oznacza termin NAND?
NAND to nazwa struktury bramki elektronicznej używanej do projektowania pamięci
komputerowych typu flash, które mogą być elektrycznie kasowane i ponownie
programowane. Pamięci tego typu nie wymagają zasilania do zachowywania
zapisanych informacji. Obecnie większość pamięci masowych SSD jest tworzona
w oparciu o pamięci flash typu NAND.
Czym różnią się technologie NAND typu SCL i MLC?
W pamięciach flash typu NAND wykorzystywana jest technologia obsługi pojedynczych komórek (SLC) lub wielu komórek (MLC). Pamięci NAND SLC przechowują
w jednej komórce jeden bit danych, a ich trwałość jest wysoka (ok. 50 000 cyklów
zapisu w każdej komórce). Pamięci MLC NAND w jednej komórce zapisują 2 bity
danych, co gwarantuje większą pojemność przy niższej trwałości (do 10 razy
niższej niż w przypadku technologii SLC). Nowe pamięci flash NAND z komórkami 3-bitowymi (ok. 1000 zapisów) i 4-bitowymi (kilkaset zapisów) używane są
w zastosowaniach o określonej dozwolonej liczbie zapisów.
Co oznacza termin DRAM?
Ogólnie technologia DRAM jest rozumiana jako typ pamięci w komputerze, a dyski
twarde i rozwiązania NAND/SSD stanowią pamięci masowe.
W pamięciach DRAM (dynamic random access memory) każdy bit danych jest
przechowywany w zmiennej lokalizacji — w oddzielnym kondensatorze w obwodzie
zintegrowanym. Kondensatory tracą napięcie i o ile nie jest ono dostarczane okresowo
dane zapisane w kondensatorach znikają. Z tego powodu pamięci te są nazywane
dynamicznymi w przeciwieństwie do pamięci SRAM i innych pamięci statycznych.
Zaletą pamięci DRAM jest prostota budowy. Na jeden bit danych potrzebny jest
tylko jeden tranzystor i kondensator. W przypadku np. pamięci SRAM wymagane są
cztery tranzystory. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie pamięci DRAM o wysokim
zagęszczeniu. W przeciwieństwie do pamięci flash pamięci DRAM są pamięciami
ulotnymi, co oznacza, że w przypadku braku zasilania zapisane dane są tracone.
Czym różnią się pamięci SSD od dysków twardych?
Pamięci SSD różnią się od dysków twardych pod względem sposobu przechowywania danych. Dyski SSD to nowoczesne urządzenia magazynujące wykorzystujące
do przechowywania danych nieulotne kości pamięci, głównie flash NAND.
W dyskach twardych dane są przechowywane na obrotowych dyskach magnetycznych. Dyski twarde przenoszą dane bezpośrednio z hosta i zapisują na obracających
się nośnikach. Natomiast w przypadku dysków SSD nie ma możliwości zapisania
ani jednego bitu danych bez uprzedniego skasowania i nadpisania bardzo dużych
bloków danych (proces P/E).
Dyski twarde i SSD różnią się pod wieloma względami w kontekście wydajności,
dlatego też uzupełniają się i mogą współistnieć w systemach komputerowych.
Dyski SSD zapewniają niezwykle szybki dostęp bezpośredni do danych (IOPS),
niskie zużycie energii, niewielkie rozmiary i trwałość fizyczną (ze względu na brak
części ruchomych), jednak są one kosztowne. Dyski twarde zapewniają szybki
2
Pamięć masowa w technologii
Solid State
Najczęściej zadawane pytania
dostęp sekwencyjny i większą pojemność, wytrzymałość i niezawodność przy
zachowaniu niskiej ceny.
Firma Seagate dostarcza zarówno standardowe dyski twarde, jak i SSD.
Co to jest balansowanie użytkowania?
Balansowanie użytkowania to proces stosowany przez kontroler SSD w celu
wydłużenia czasu eksploatacji pamięci flash. Pozwala on na zrównoważenie zużycia
wszystkich bloków pamięci poprzez zapisywanie danych w różnych lokacjach
pamięci flash.
Jakie problemy występują w przypadku dysków SSD?
Istnieją trzy główne problemy dotyczące stosowania dysków SSD w przedsiębiorstwach: trwałość i niezawodność, brak standardów branżowych i wysokie koszty.
Trwałość i niezawodność
Dyski SSD zużywają się w trakcie eksploatacji. Pamięć flash NAND można zapisać
w każdym bloku (komórce) tylko określoną ilość razy. Pamięć SLC pozwala na
przeprowadzenie ok. 50 000 cyklów programowania/kasowania (P/E); pamięć MLC
jest ok. 10 razy mniej wytrzymała (ok. 5000 cyklów). Po wykorzystaniu wszystkich
zapisów w bloku (komórce) może dochodzić do uszkodzeń danych ponownie zapisanych w tym bloku. Firma Seagate opracowuje technologie, takie jak algorytmy zbalansowanego użytkowania, pozwalające na rozwiązywanie problemów dotyczących
trwałości i niezawodności tego typu pamięci.
Brak standardów
Dane na dyskach SSD są zapisywane w inny sposób niż na tradycyjnych dyskach
twardych. W związku z tym ustalone i sprawdzone standardy dysków HDD nie
mają pełnego zastosowania w przypadku pamięci flash typu NAND. Firma Seagate
opracowuje standardy dla pamięci SSS w porozumieniu z takimi organizacjami,
jak JEDEC i SNIA, w celu przyspieszenia implementacji rozwiązań SSD
w przedsiębiorstwach.
Wysokie koszty
Obecnie cena pamięci SLC jest ok. trzykrotnie wyższa niż pamięci MLC. Wynika
to z dwóch powodów. Po pierwsze: technologie MLC NAND wykorzystują dwa
bity danych na komórkę i zapewniają dwukrotnie większą pojemność na milimetr
kwadratowy powierzchni płytki krzemowej (główny koszt pamięci). Po drugie:
pamięci MLC stanowią ok. 90 procent wszystkich pamięci flash NAND, a ich cena
będzie stale maleć ze względu na zwiększającą się produkcję1.
Obecnie zakłady (fabryki) produkują głównie pamięci MLC. Wymagane są duże
nakłady finansowe na zmianę produkcji w tych zakładach lub wybudowanie
nowych fabryk spełniających wymagane standardy jakości, zgodności i obsługi.
Nowa fabryka to drogie i złożone przedsięwzięcie. Szacuje się, że na rok 2010
koszt budowy nowego zakładu wynosi kilka miliardów dolarów amerykańskich2.
3
1
Raport „Solid State Drives: Enabling MLC Technology in the Enterprise”, nr FI-NFL-SSD-1109, www.forward-insights.com/report14.html, październik 2009.
2
Fabryka półprzewodników, Wikipedia, en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor_fabrication_plant, marzec 2010.
Pamięć masowa w technologii
Solid State
Najczęściej zadawane pytania
Jak technologie SSS wpływają na infrastrukturę IT w firmie?
Technologie pamięci masowych solid state wymagają fundamentalnych zmian
w architekturze sieci komputerowych firm w celu zapewnienia optymalnej
wydajności pracy. Zmiany te dotyczą zarówno sprzętu (dyski twarde, adaptery
magistrali hosta, interfejsy, punkty integracji) i oprogramowania (systemy
operacyjne i aplikacje). Nowe rozwiązania sprzętowe już pojawiają się na rynku.
Natomiast alternatywy w zakresie oprogramowania są wciąż opracowywane.
Źródła
• StorageSearch.com
• magazyn „Storage”
• Electronicdesign.com
• Wikipedia.org
• stackoverflow.com
• New York Times
• Maximum PC
Dodatkowe zadania dotyczące technologii SSS obejmują implementację zmian
architektury. Wiedza na temat mechanizmów eksploatacji i jej wpływu na odczyt
danych, a także sposobów i hierarchii korzystania, przetwarzania i magazynowania danych wciąż jest poszerzana. Ponadto należy opracować normy dla
przepustowości i opóźnienia oraz rozwiązania w zakresie migracji, warstwowania
i rozmieszczania danych.
Jakie znaczenie dla firm mogą mieć dyski SSD oraz czy spowodują
wyparcie tradycyjnych dysków twardych?
Dyski typu solid state to nowy segment na rynku pamięci masowych wykorzystywanych w przedsiębiorstwach. Firma Seagate szacuje, że dyski SSD będą
stanowić niewielki, ale bardzo ważny odsetek pamięci masowych stosowanych
w przedsiębiorstwach, który z czasem będzie się zwiększać wraz z rozwojem
tej technologii.
Firma Seagate dostarcza zarówno standardowe dyski twarde, jak i pamięci SSD
oraz dostosowuje swoją ofertę do bieżących wymagń rynku.
www.seagate.com
Połączenie bezpłatne: 00 8004 SEAGATE (732 4283)
(połączenie płatne: 001 405 324 4714)
AMERYKA PŁN. I PŁD.
AZJA/PACYFIK
EUROPA, BLISKI WSCHÓD I AFRYKA
Seagate Technology LLC 920 Disc Drive, Scotts Valley, California 95066, United States, +1 831 438 6550
Seagate Singapore International Headquarters Pte. Ltd. 7000 Ang Mo Kio Avenue 5, Singapore 569877, +65 6485 3888
Seagate Technology SAS 16-18 rue de Dôme, 92100 Boulogne-Billancourt, France, +33 1 41 86 10 00
© 2010 Seagate Technology LLC. Wszelkie prawa zastrzeżone. Seagate, Seagate Technology i logo Wave są zastrzeżonymi znakami towarowymi firmy Seagate Technology LLC w Stanach Zjednoczonych i/lub innych krajach. Wszystkie
pozostałe znaki towarowe i zastrzeżone znaki towarowe należą do odpowiednich właścicieli. Rzeczywista liczba cyklów programowania/kasowania może się różnić w zależności od stosowanego systemu operacyjnego i innych czynników.
Firma Seagate zastrzega sobie prawo do wprowadzania zmian w ofercie produktów lub w ich parametrach bez powiadomienia. TP612.1-1003PL, marzec 2010