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[Kingston Technology] SDD Entreprise contre SSD Client

Pendant des années, de nombreux centres de données d’entreprise à cadences élevées et à faible latence ont fait confiance aux disques durs (HDD) pour leurs serveurs et font à présent face à des problèmes de performance. Aujourd’hui, ceux-ci considèrent les lecteurs à l’état solide (SSD) comme une solution de stockage viable pouvant améliorer la performance, l’efficacité et la fiabilité de leurs centres de données tout en abaissant les coûts de fonctionnement. (OpEx).

Afin de comprendre les différences entre chaque classe de SSD, nous devons d’abord distinguer les deux éléments clés d’un lecteur SSD, le contrôleur de stockage flash et la mémoire flash NAND non volatile utilisée pour stocker les données.

Dans le marché actuel, la consommation des lecteurs SSD et de la mémoire flash NAND est partagée en trois groupes principaux :

  • Les appareils de consommation (tablettes, appareils photo, téléphones mobiles),
  • Les systèmes clients (netbook, notebook, ultrabook, AIO, PC de bureau), intégrés / commerciaux (borne de jeux, systèmes spécialisés, affichage numérique),
  • Les plateformes informatiques d’entreprise (HPC, serveur de centre de données).

Choisir le bon appareil de stockage SSD pour un centre de données d’entreprise peut s’avérer un processus d’apprentissage fastidieux et complexe. Il est donc conseillé de tester différents distributeurs et types de produits SSD afin de s’assurer qu’ils sont adaptés, sachant que lecteurs SSD et mémoires flash NAND ne sont pas tous faits de la même façon.

Les lecteurs SSD sont fabriqués pour une installation facile, en remplacement ou en complément des disques durs magnétiques (HDD) et se présentent sous différentes formes, dont le format 2,5 pouces, et sont dotés de protocoles et interfaces de communication, dont le Serial ATA (SATA), le Serial Attached SCSI (SAS) et, plus récemment, le PCIe pour transférer les données depuis ou vers le processeur central (CPU) d’un serveur.

Bien que les SSD soient faciles à installer, il n’est pas garanti qu’ils conviendront tous aux applications pour lesquelles l’entreprise les a choisis pour le long terme. Si les SSD s’usent de façon précoce à cause d’une surcharge en écriture, si la puissance d’écriture prolongée est nettement trop faible au cours de leur durée de vie prévue, ou s’ils provoquent une latence supplémentaire dans la matrice de stockage et doivent par conséquent être remplacés prématurément, le coût entraîné par un mauvais choix de SSD annule souvent les économies réalisées et les avantages en matière de performance.

Afin de vous aider à décider de votre prochain achat si vous souhaitez remplacer ou compléter votre système de stockage pour un centre de données d’entreprise, cette étude considère les trois caractéristiques clés permettant de distinguer un SSD de classe entreprise d’un SSD de classe client : performance, fiabilité et endurance.

Performance

En utilisant une architecture à plusieurs canaux et un accès parallèle du contrôleur SSD et des puces flash NAND, les SSD peuvent atteindre des vitesses en écriture et en lecture extrêmement élevées aussi bien pour les requêtes de données séquentielles qu’aléatoires du processeur.

Le scénario typique d’un centre de données est le traitement de millions de bytes de données de différentes entreprises, tels que des dessins industriels CAO, des données d’analyses sismiques (par ex. Big Data), ou l’accès mondial de clients aux transactions bancaires (par ex. OLTP). L’accès aux appareils de stockage doit être fait avec un minimum de latence, et il peut également être nécessaire que de nombreux clients aient accès aux mêmes données au même moment, sans allongement des délais de réponse. L’expérience utilisateur est basée sur une faible latence, ce qui augmente la productivité des utilisateurs.

Une application client n’affecte qu’un utilisateur ou une application, et la limite de tolérance entre le délai de réponse minimum et le délai de réponse maximum (ou latence) pour les activités des utilisateurs ou du système est plus élevé.

Une performance inégale peut nuire aux matrices de stockage SSD complexes (dans le cas du stockage en réseau, du stockage en connexion directe, ou du réseau de stockage) et faire des ravages en ce qui concerne la latence des matrices de stockage, les performances dans la durée, et pour finir, la qualité de service perçue par les utilisateurs.

Contrairement aux SSD clients, les SSD de classe entreprise sont non seulement optimisés pour une performance maximale dans les quelques premières secondes d’accès, mais ils offrent également une performance plus stable sur des périodes de temps plus longues en utilisant un espace surdimensionné (OP). Pour obtenir davantage d’informations concernant chaque lecteur, veuillez consulter le site web Kingston dans la rubrique SSD entreprise.

Ceci permet de garantir que la performance de la matrice de stockage est adaptée à la qualité de service (QoS) attendue par l’entreprise, même pendant les heures de pointe.

Fiabilité

Il existe un certain nombre de problèmes liés à la mémoire flash NAND, les deux plus importants étant l’espérance de vie limitée, sachant que les cellules flash NAND s’usent au cours des processus d’écriture répétés, ainsi que l’apparition d’un taux d’erreurs normal.

Chaque module flash NAND est testé au moyen de plaquettes de silicium pendant le processus de fabrication d’une mémoire flash NAND et étiqueté avec un taux d’erreurs sur les bits bruts (BER ou RBER). BER définit le taux auquel les erreurs de bits normales se produisent dans le flash NAND sans compensation du code de correction d’erreurs (ECC) et que les contrôleurs SSD corrigent avec l’ECC avancé spontané (généralement appelés BCH ECC, Strong ECC ou LDPC par les différents fabricants de contrôleurs SSD) sans interruption de l’accès utilisateur ou système.

La capacité du contrôleur SSD à corriger ces erreurs de bits peut être interprétée par le taux d’erreurs de bits incorrigibles (UBER), « une mesure du taux de corruption des données correspondant au nombre d’erreurs de données par bit lu après usage de certaines méthodes de correction des erreurs ». [1]

Comme défini et unifié par l’Industry Standards Association JEDEC en 2010 avec les documents JESD218A : Solid State Drive (SSD) Requirements and Endurance Test Method and JESD219 : Solid State Drive (SSD) Endurance Workloads, les SSD de classe entreprise diffèrent sous plusieurs aspects des SSD de classe client, en particulier pour leur capacité à supporter une utilisation plus intense en écriture, à supporter des conditions environnementales extrêmes, et à récupérer un taux BER plus élevé. [2] [3]

Classe d’applicationCharge de travail
(voir JESD219)
Utilisation active
(activé)
Rétention des données
(désactivé)
Exigences UBER
ClientClient40° C
8 heures/jour
30° C
1 an
≤10 – 15
EntrepriseEntreprise55° C
24 heures/jour
40° C
3 Mois
≤10 – 16

Tableau 1 – JESD218A Solid State Drive (SSD) Requirements and Endurance Test Method
Copyright JEDEC. Réimprimé avec l’autorisation du JEDEC.

Avec les exigences UBER pour les SSD proposées par le JEDEC, il est établi que lorsque l’on compare le SSD entreprise au SSD client, avec un ratio d’erreurs de 1 bit pour 10 quadrillions de bits (~ 1,11 petabytes), seulement 1 erreur de bit incorrigible se produit avec un SSD entreprise, contrairement au SSD client, pour lequel 1 erreur de bit est traitée pour 1 quadrillion de bits (~ 0,11 petabytes).

Les SSD entreprise Kingston sont également dotés de technologies supplémentaires qui permettent la récupération de blocs de données corrompus avec des données de parité stockées dans d’autres modules NAND (de façon similaire aux lecteurs RAID, qui permettent la récupération de certains blocs associés aux données de parité, qui sont stockées dans un autre bloc, pour une reconstruction).

Pour compléter les technologies de récupération de paquets de données redondantes des SSD entreprise Kingston, des points de contrôles réguliers, un contrôle de redondance cyclique (CRC), ainsi qu’une correction des erreurs ECC sont également implémentés dans un système de sauvegarde interne permettant de garantir l’intégrité des données transférées de l’appareil hôte vers la mémoire flash et de nouveau vers l’appareil hôte. Une confidentialité complète signifie que l’intégrité des données reçues de l’appareil hôte sont vérifiées lorsqu’elles sont stockées dans le cache interne du SSD et lorsqu’elles sont écrites ou retournées par les zones de stockage NAND.

De la même façon que la protection EEC améliorée contre les erreurs de bits des SSD de classe entreprise, les SSD de classe client sont également dotés de circuits de détection des pertes d’énergie qui gèrent les condensateurs de stockage d’énergie des SSD. Un système d’assistance en cas de panne d’alimentation contrôle l’énergie entrante vers le SSD et alimente temporairement ses circuits avec des condensateurs au tantale en cas de panne d’électricité soudaine afin de terminer les écritures en attente internes ou externes avant l’arrêt du SSD. Les circuits de protection en cas de panne d’alimentation sont généralement requis pour les applications pour lesquelles une perte de données serait irréversible.

Une protection en cas de panne d’alimentation peut également être implémentée dans le firmware du SSD en déplaçant régulièrement les données contenues dans les zones de cache des contrôleurs SSD (par ex., sa table de couche FTranslation) vers la mémoire NAND. Bien que ce processus ne garantisse pas qu’aucunes données ne seront perdues si une panne d’alimentation se produit, il peut minimiser les conséquences d’une panne d’alimentation soudaine. La protection contre les pannes d’alimentation à l’intérieur du firmware garantit également que le SSD reste en état de marche après une panne d’alimentation soudaine.

Dans de nombreuses situations, l’utilisation du stockage défini par logiciel ou de la mise en cluster des serveurs peut limiter le besoin d’une assistance matérielle en cas de panne d’alimentation parce que toutes les données sont dupliquées vers un appareil de stockage séparé et indépendant sur un ou plusieurs serveurs différents. Les centres de données à l’échelle du web renoncent souvent à l’assistance en cas de panne d’alimentation et utilisent le stockage défini par logiciel sur des serveurs RAID pour stocker de façon efficace des copies redondantes des mêmes données.

1. Kingston Technology
2. Uncorrectable Bit-error-rate (UBER) dictionnaire JEDEC
3. Commission du JEDEC JESD218A:  JESD218A: Solid State Drive (SSD) Requirements and Endurance Test Method, Commission du JEDEC

Copyright du texte : Kingston Technology
Copyright de l’image : mS200 120G, Kingston Technology

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