Dyski magnetyczne, SSD i hybrydy

Obecnie wciąż występują duże różnice w wydajności, trwałości i cenie między układami SLC (Single-Level Cell) wykorzystywanymi w pamięciach klasy korporacyjnej a znacznie tańszymi - ale mniej trwałymi i wydajnymi - układami MLC (Mutli-Level Cell) popularnymi na rynku konsumenckim. SLC NAND pozwalają na zapisanie w jednej komórce pamięci jednego bitu danych, a MLC NAND - dwóch lub trzech bitów. Ale jednocześnie SLC zapewniają nawet 10-krotnie większą szybkość i trwałość niż MLC. I dlatego układy SLC są najczęściej stosowane w modelach pamięci przeznaczonych do zastosowań korporacyjnych.

Polecamy Big Data w wersji open source

SLC mają trwałość 50 000-100 000 cykli zapisu/usuwania danych, pamięci MLC - 5000-10000 cykli, a TLC NAND zaledwie około 1000. Liczby te nie reprezentują praktycznej trwałości urządzeń wykorzystujących układy flash, bo jest ona istotnie zwiększana przy zastosowaniu algorytmów kontroli i sterowania zapisem danych, które optymalizują użycie komórek pamięci.

Warto zauważyć, że coraz większa liczba producentów oferuje również rozwiązania, które mają zbliżyć pamięć masową do procesorów przy wykorzystaniu złączy PCIe i uniknięcie w ten sposób ograniczeń przepustowości wprowadzanych przez klasyczne interfejsy dyskowe SATA, SAS lub FC i ich kontrolery.

Karty pamięci PCIe mogą być stosowane w urządzeniach pamięci masowej lub instalowane bezpośrednio w serwerach aplikacyjnych. Ich ceny są na razie bardzo wysokie, ale dzięki dużej przepustowości złącza PCIe i możliwości instalacji takiej pamięci blisko procesorów przetwarzających dane, również wydajność takiego rozwiązania jest bardzo duża.

Tego typu rozwiązania wprowadził ostatnio na przykład Dell, oferując serwery wyposażone w karty pamięci z interfejsem PCIe, wykorzystujące technologie stworzone przez Fusion-io. Podobne karty, opracowane w ramach tzw. Project Lightning, ma też w ofercie EMC. Również Oracle w systemach Exadata zastosował karty pamięci flash. Producentami takich kart są także Texas Memory Systems i Virident Systems. Z kolei Micron, znany producent pamięci flash, również zainteresował się rozwiązaniami zwiększającymi wydajność pamięci masowej przy wykorzystaniu interfejsów PCIe. Ostatnio kupił on Virtensys, brytyjską firmę specjalizującą się w opracowywaniu technologii wirtualizacji PCIe. Technologie Virtensys mają m.in. umożliwić przygotowanie rozwiązań pozwalających na efektywne współdzielenie pamięci SSD przez wiele serwerów pracujących w centrach danych.

Złącza, takie jak PCIe, zmieniają sposób projektowania systemu, pozwalając na dopasowanie wydajności pamięci do rosnącej mocy przetwarzania procesorów. Pod względem przepustowości karty pamięci PCIe mogą łatwo zastąpić zestaw np. 100 dysków równolegle zapisujących dane.

Biorąc pod uwagę historię rozwoju technologii, można z dużym prawdopodobieństwem przyjąć, że SSD w dłuższej perspektywie czasowej zastąpią klasyczne dyski jako podstawowa pamięć masowa. Wydaje się jednak, że w najbliższych latach większą popularność zyskają hybrydowe rozwiązania pośrednie, wykorzystujące zarówno pamięci flash, jak i dyski magnetyczne. Umożliwiają one bowiem zrównoważenie wymagań w zakresie pojemności i wydajności pamięci masowej.

Przykładem takiego rozwiązania może być platforma Oracle Sun Open Storage wykorzystująca pamięć masową, składającą się zarówno z dysków SSD, jak i napędów klasycznych. Innym przykładem są hybrydowe dyski Seagate Momentus XT, stosujące zintegrowaną pamięć flash SLC NAND do przechowywania najczęściej wykorzystywanych danych. Tego typu rozwiązanie umożliwia istotne zwiększenie wydajności pamięci masowej, przy jednoczesnym utrzymaniu jej wysokiej pojemności i stosunkowo niewielkim wzroście kosztów. Momentus XT są dyskami przeznaczonymi na rynek konsumencki, ale można oczekiwać, że wkrótce tego typu dyski hybrydowe mogą znaleźć zastosowanie również w pamięciach masowych adresowanych do firm.