SSD: realna perspektywa

Za kilka lat dyski SSD staną się standardowo oferowanym produktem. Na razie jednak wokół SSD narosło wiele mitów i nieporozumień, które chcemy rozwiać.

Za kilka lat dyski SSD staną się standardowo oferowanym produktem. Na razie jednak wokół SSD narosło wiele mitów i nieporozumień, które chcemy rozwiać.

Szybkie, lekkie, ciche, zużywające mało energii, ale drogie - to chyba najbardziej powszechna opinia o dyskach SSD uznawanych za produkt, który w przyszłości całkowicie wyprze z rynku pamięci masowych magnetyczne napędy dyskowe. Popularyzacja technologii SSD może być szybsza niż się wydaje i jest bardzo prawdopodobne, że za 2-3 lata dyski takie staną się równoprawnym konkurentem dla napędów klasycznych. Zapewne jednak jeszcze przez wiele lat będą z nimi współistniały, zdobywając na własność tylko niektóre segmenty rynku.

Obalanie mitów

Warto też zauważyć, że potoczne, uogólnione opinie na temat zalet i wad technologii SSD często nie są prawdziwe, jeśli odnieść je do konkretnych produktów. Oprócz tego zarówno same pamięci Flash, jak i konstrukcje dysków mogą zasadniczo różnić się parametrami i przykładanie jednej miary do różnych produktów może prowadzić do błędnych wniosków. Przykładowo wydaje się oczywiste, że pamięci Flash są znacznie szybsze niż klasyczne dyski. Ale można podać przykłady, gdy jest na odwrót, jeśli tylko wybrać odpowiednie modele dysków SSD i magnetycznych oraz przeprowadzić test związany z zapisem dużych plików.

Niższe zużycie energii jest w większości wypadków faktem, ale jego wartość i użyteczność może być czasem kwestionowana, np. gdy okaże się, że po zainstalowaniu kosztującego 800 USD dysku SSD czas pracy notebooka wydłużył się zaledwie o 5 minut. Opinia o bardzo wysokiej cenie SSD też nie zawsze jest obiektywna. Przykładowo - jak mówi Avi Cohen kierujący badaniami w Avian Securities - w wysokiej klasy wydajnych macierzach korporacyjnych, porównanie parametru cena/wydajność daje dyskom SSD blisko 20-krotną przewagę nad napędami Fibre Channel. Aby bowiem uzyskać szybkość odczytu zapewnianą przez jeden dysk SSD, trzeba by zainstalować system wyposażony w przynajmniej 20 napędów FC o 15000 obrotów na minutę.

Problemem jest też ocena trwałości i niezawodności SSD. W ogólności wiadomo, że pamięci Flash mają względnie krótki czas życia, definiowany przez liczbę operacji zapisu, które można wykonać, zanim komórka pamięci utraci swoje właściwości. Praktyczna trwałość dysku SSD zależy jednak też od wielu dodatkowych czynników, jak typ pamięci Flash lub implementacji różnego rodzaju mechanizmów równomiernego rozkładania zapisu. W efekcie trwałość dysków SSD może się różnić o kilka rzędów wielkości, zależnie od modelu.

Pamięci Flash SLC i MLC

Dyski SSD przeznaczone na rynek konsumencki z reguły wykorzystują wielokomórkowe pamięci Flash NAND, czyli NAND MLC (MultiLevel Cell), które mają większą pojemność i niższą cenę niż podobne układy NAND SLC (Single-Level Cell). Jedna komórka pamięci SLC przechowuje 1 bit informacji, a w pamięciach MLC można zapisać 2 lub więcej bitów na każdą komórkę. Mimo wyższej ceny, pamięci NAND SLC są na razie niezastąpione w dyskach SSD klasy korporacyjnej, bo oferują większą szybkość zapisu/odczytu danych, a przede wszystkim są znacznie bardziej, bo nawet 10-krotnie trwalsze.

20-krotna

przewagę nad napędami Fibre Channel daje dyskom SSD porównanie parametru cena/wydajność w wysokiej klasy wydajnych macierzach korporacyjnych.

Jak mówi Joel Hagberg, wiceprezes Fujitsu, w ogólności, pojedyncza komórka pamięci typu SLC wytrzymuje średnio ok. 100 tys. operacji zapisu, a w wypadku układów MLC jest to tylko od 1 tys. do 10 tys. zapisów. Dlatego można podać przynajmniej jedno jasne kryterium trwałości dysku SSD - rodzaj zastosowanych układów Flash.

Flash NAND stwarza jednak przynajmniej kilka fundamentalnych problemów, które muszą być rozwiązywane przez producentów SSD. Zapis danych wymaga dostępności pustego, przygotowanego do zapisu bloku pamięci. Jeśli takiego bloku nie ma, to uruchomienie zapisu wymaga skasowania danych w jakimś nieużywanym już obszarze pamięci, co zajmuje ok. 2 milisekund, a więc wprowadza poważne opóźnienie. Kolejny problem wynika z architektury pamięci Flash NAND, która wykorzystuje zapis w blokach o pojemności 1-5 MB, a więc znacznie większych niż w klasycznych dyskach.

Przykładowo oznacza to, że skasowanie 4 KB danych wymaga odczytu i wykasowania całego bloku o pojemności 1-5 MB, skasowania odpowiedniego fragmentu informacji, a następnie wykonania ponownego zapisu pozostałych danych. Tego typu operacja może więc wprowadzić istotne opóźnienie. Opracowanie i wdrożenie efektywnych mechanizmów umożliwiających eliminację lub ograniczenie takich problemów daje producentom szansę na odróżnienie własnych produktów od konkurencyjnych.


TOP 200