Kingston Guest Blog: Confronto tra SSD Enterprise e Client [Parte 2]

Nella prima parte di questo articolo abbiamo parlato delle differenze tra SSD Enterprise e SSD Client in relazione a performance e affidabilità. Proseguiamo esponendo le differenze in termini di durata. Segue un breve riepilogo dei risultati di questo studio.

Durata SSD Enterprise vs. SS Client

Per tutte le memorie NAND flash integrate nei dispositivi di storage flash, l'affidabilità dell'archiviazione dei bit di dati diminuisce con ogni ciclo di programmazione o cancellazione (P/E) della memoria NAND flash stessa, fino a quando i relativi blocchi non possono più garantire una memorizzazione affidabile dei dati.

A questo punto, i blocchi degradati o deboli vengono tolti dal pool di storage utilizzabile dall'utente e il relativo indirizzo logico (o LBA) viene riallocato su un nuovo indirizzo fisico nell'array di memoria NAND flash. Un nuovo blocco di memoria sostituisce il blocco non funzionante, sfruttando il pool di blocchi disponibili che fa parte della memoria di Over Provisioning (OP) del disco SSD.

Dato che le celle vengono costantemente programmate o cancellate, anche il valore del Bit Error Rate (BER) cresce in maniera lineare e pertanto occorre implementare un complesso set di tecniche di gestione sul controller SSD Enterprise per gestire la capacità delle celle, stimando in modo affidabile la durata di vita attesa del disco SSD. [4]

La resistenza ai cicli P/E di una particolare memoria NAND flash può essere significativamente differente, a seconda del corrente processo di produzione litografico e del tipo di NAND flash prodotta.

Tabella 2 - Tipi di memoria NAND flash [5] [6]

I dischi SSD Enterprise si differenziano dai dischi SSD Client anche in relazione ai cicli di lavoro.

Un disco SSD Enterprise deve essere in grado di gestire processi di lettura o scrittura di alto livello, tipici degli scenari dei server di data center, che richiedono accesso ai dati 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a differenza degli SSD Client, che sono in genere utilizzati per 8 ore al giorno nell'arco di una settimana. Gli SSD Enterprise hanno un ciclo di lavoro 24x7, a differenza dei dischi SSD Client che hanno un ciclo di lavoro 20/80 (attivi per il 20% del tempo, 80% in pausa o in modalità sospensione durante l'utilizzo del computer).

Può essere molto complesso comprendere il processo di resistenza alla scrittura delle applicazioni o degli SSD. Pertanto, il comitato JEDEC ha proposto un metodo di misurazione della durata che utilizza il valore TeraBytes Written (TBW) per visualizzare la quantità di dati raw che possono essere scritti su un SSD prima che la memoria NAND flash del disco SSD inizi ad archiviare dati in maniera non affidabile e debba essere rimossa.

Con i metodi di test proposti nel documento JESD218A e i carichi di lavoro di classe enterprise del documento JESD219 di JEDEC, è più semplice interpretare i calcoli del produttore del disco SSD con l'utilizzo del valore TBW ed estrapolare un valore di durata più comprensibile che può essere applicato ai data center.

Come evidenziato nei documenti JESD218 e JESD219, i carichi di lavoro nelle differenti classi di applicazioni possono essere influenzati da un Write Amplification Factor (WAF), con un ordine di grandezza superiore rispetto al fattore di scrittura effettivo inviato dal dispositivo host. Ciò può facilmente portare a un'usura non controllabile della memoria NAND flash (dovuta, nel tempo, a over-description), a elevati valori BER e a un rallentamento delle performance determinato da elevate quantità di pagine non valide.

Sebbene il TBW sia un valore importante per la comparazione tra SSD Enterprise e Client, esso rappresenta esclusivamente un modello predittivo della durata della memoria NAND flash, mentre il valore Mean Time Between Failure (MTBF) è considerato come il modello predittivo che indica il livello di affidabilità dei componenti utilizzati nel dispositivo. Le aspettative di durata dei componenti SSD Enterprise comprendono il lavoro costante per gestire l'usura relativa alle memorie NAND flash.

Tutti i dischi SSD Enterprise dovrebbero attestarsi almeno a un valore MTBF di 1 milione di ore, vale a dire oltre 114 anni! Le specifiche delle SSD di Kingston sono prudenti e non è raro vedere valori MTBF più elevati in relazione ai supporti SSD. È importante notare che il valore di 1 milione di ore è ben più di un buon punto di partenza per gli SSD Enterprise.

Con le funzioni di monitoraggio e reporting S.M.A.R.T. degli SSD Enterprise è possibile valutare facilmente l'aspettativa di vita del dispositivo sulla base del valore Write Amplification Factor (WAF) corrente e del livello di usura prima che si verifichi un eventuale malfunzionamento. Sono comunemente supportate anche funzionalità di notifica predittiva per i malfunzionamenti, come mancanza di alimentazione, errori di bit che si verificano sull'interfaccia fisica o un'usura non uniforme. È possibile scaricare l'utility Kingston SSD Manager dal sito web di Kingston per controllare lo stato di un drive.

Per gli SSD Client potrebbero essere disponibili solo i servizi S.M.A.R.T. minimi per monitorare il disco SSD durante l'utilizzo predefinito o dopo un guasto.

A seconda della classe dell'applicazione e della capacità del disco SSD è possibile allocare una maggiore quantità di memoria NAND flash come over provisioning (OP). La capacità OP è nascosta per l'utente e all'accesso del sistema operativo e può essere utilizzata temporaneamente come buffer di scrittura per performance maggiori e prolungate, oltre a fungere da memoria sostitutiva per celle di memoria flash difettose durante il ciclo di vita del disco SSD, al fine di incrementare e migliorare l'affidabilità e la longevità del disco SSD (con un maggior numero di blocchi disponibili).

Conclusioni

Le differenze tra SSD Enterprise e SSD Client sono significative: vanno dalla durata dei cicli di programmazione/cancellazione della memoria NAND flash alle complesse tecniche di gestione dei carichi di lavoro rispetto a classi di applicazioni differenti.

La comprensione di queste differenze nelle classi di applicazioni può essere uno strumento efficace per minimizzare e gestire i casi di downtime in ambienti di business esigenti e spesso mission-critical, essendo il tutto correlato a performance, affidabilità e longevità. Per ulteriori domande, contattate il vostro commerciale Kingston oppure utilizzate il servizio "Ask An Expert" o la funzionalità Tech Support Chat su Kingston.com.

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[4] JEDEC Committee  JESD219: JESD219: Solid State Drive (SSD) Endurance Workloads JEDEC Committee

[5] The Bleak Future of NAND Flash Memory, University of California

[6] 10. Characterization and Error-Correcting Codes for TLC Flash Memories, University of California

[7] NAND Flash Qualification Guideline, California Institute of Technology.

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