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[Kingston Technology] Qu’est-ce que le surdimensionnement et quel avantage offre-t-il au SSD ?

Pour commencer, observons la façon dont fonctionne un lecteur SSD et les limites de la mémoire flash NAND non volatile, afin que vous puissiez comprendre pourquoi un SSD est configuré avec surdimensionnement et ce que cela entraîne pour le contrôleur SSD.

Les lecteurs à l’état solide (SSD) ne sont pas très différents en matière de taille (longueur, largeur, et profondeur) et d’interface externe (SATA ou SAS) des disques durs classiques (HDD). Mais les fonctionnements internes d’un SSD, ses mécanismes et ses composants, sont complètement différents de ceux du disque magnétique rotatif d’un disque dur.

Chaque cellule flash NAND a une durée de vie limitée basée sur la durée de vie de ses cycles d’écriture et d’effacement (P/E). Celle-ci est déterminée au cours de la production par le fabricant de flash NAND, parce que toute fonction d’écriture ou d’effacement effectuée sur une cellule flash NAND peut réduire la capacité de la cellule à stocker une charge électrique de façon fiable et ainsi compromettre l’intégrité des données.

C’est ainsi que le surdimensionnement permet d’améliorer la durée de vie d’un SSD

Chaque module de mémoire flash NAND est composé de plusieurs blocs contenant chacun plusieurs pages. Le Flash NAND est décrit et lu au niveau de la page, mais ne peut être supprimé qu’au niveau du bloc.

Si une seule page se trouvant sur une page programmée à l’intérieur d’un bloc doit être modifiée ou effacée, l’ensemble des contenus des pages du bloc doivent d’abord être copiées vers un cache et supprimées avant que les contenus du nouveau bloc puissent être programmés vers la même adresse de bloc.

Une page peut uniquement être écrite directement dans une mémoire flash NAND sans ce cycle lecture-modification-écriture très long si la page est déjà vide.

Ainsi, si de nombreux blocs sont vides et surdimensionnés, ils contribueront à une performance stable, en particulier en ce qui concerne les scénarios d’écriture aléatoires qui ont le facteur d’amplification d’écriture (WAF) le plus élevé.

Le surdimensionnement (OP) en détail

Après l’assemblage d’un SSD, le fabricant de SSD peut attribuer un pourcentage supplémentaire à la capacité totale de la mémoire lors de la programmation du firmware. Le surdimensionnement non seulement améliore la performance, mais très souvent augmente la durée de vie d’un SSD. Avec davantage d’espace flash NAND disponible pour le contrôleur SSD et moins de charge sur le NAND, la mémoire flash subit moins d’usure au cours de sa durée de vie, pour un lecteur plus durable.

Un surdimensionnement de 7 pourcents n’est pas rare dans les SSD. La figure ci-dessous montre une répartition de la quantité de mémoire physique présente dans un SSD versus la quantité de mémoire disponible pour l’utilisateur après le surdimensionnement.

Stockage physique Stockage d’utilisateurSurdimensionnement en %Classe d’application
64 GB60 GB7 %Lecture intensive
96 GB90 GB7 %Lecture intensive
128 GB120 GB7 %Lecture intensive
128 GB100 GB28 %Écriture intensive
256 GB240 GB7 %Lecture intensive
256 GB200 GB28 %Écriture intensive
512 GB480 GB7 %Lecture intensive
512 GB400 GB28 %Écriture intensive
1024 GB960 GB7 %Lecture intensive
1024 GB800 GB28 %Écriture intensive
2048 GB1800 GB14 %Lecture intensive
2048 GB1600 GB28 %Écriture intensive

Figure : Surdimensionnement basé sur la capacité de stockage et la classe d’application

Les applications, telles que les charges de travail typiques des clients, peuvent être en lecture intensive, auquel cas l’utilisateur utilise généralement environ 20 % pour l’écriture et 80 % pour la lecture. Les applications d’entreprise qui utilisent la mémoire pour la lecture en cache sont des applications de lecture intensive. Si ces applications devaient écrire davantage de données vers la mémoire, elles seraient plutôt des applications d’écriture intensive.

Le surdimensionnement (OP) résumé et facilement compréhensible

Le fabricant de SSD peut définir la capacité de surdimensionnement différemment en fonction de la classe d’application du SSD et de la capacité totale de la mémoire flash NAND.

Des capacités plus élevées et des lecteurs avec des classes d’utilisations différentes sont typiquement configurés avec un surdimensionnement proportionnellement plus large. Ceci est dû aux exigences en ressources pour la gestion d’une plus grande mémoire flash NAND et de l’application d’enlèvement des déchets, des blocs libres, et des fonctionnalités avancées de confidentialité.

Cet espace de stockage surdimensionné est inaccessible à l’utilisateur et n’est pas affiché dans le système d’exploitation de l’appareil hôte. Il est exclusivement réservé à une utilisation avec le contrôleur SSD.

Copyright de l’image et de l’article : Kingston Technology

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