В рамках линейки накопителей SSDNow KC300 компания Kingston выпустила модель с информационным объемом 480 Гбайт, обладающую значительным ресурсом эксплуатации и высокими скоростными параметрами
Евгений Рудометов
>> Часть 1
Основой архитектуры SSD линейки KC300 послужила хорошо известная платформа SandForce SF2281. Базовые компоненты архитектуры накопителей KC300 приведены на рис. 4.
Рис. 4. Базовые компоненты архитектуры накопителей KC300
Накопители линейки KC300 поддерживают атрибуты SMART (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology — технология самодиагностики, анализа и создания отчетов) корпоративного уровня. Это позволяет отслеживать данные диапазона износа, оставшийся срок службы SSD, увеличение объема записи и общее количество записанных байтов для анализа нагрузки и контроля работоспособности накопителя.
Реализованные в накопителях KC300 архитектурные решения обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики, включая параметры, связанные с защитой целостности данных и долгого срока службы накопителя. С целью дополнительного повышения ресурса и надежности работы в накопителях используется ряд специальных технологий, среди которых производитель выделяет технологии DuraWrite, RAISE, входящие в состав комплекта DuraClass.
Технология DuraWrite является технологией уплотнения данных. Предназначена для увеличения срока службы и производительности SSD. Эффективность ее использования обусловлена использованием в SSD флэш-памяти NAND. Связано это с тем, что память этого типа, как известно, подвержена износу при записи данных, а это означает, что созданные на ее основе твердотельные накопители имеют ограниченный ресурс эксплуатации. Этот ресурс оценивается по суммарному объему записываемых данных (TBW), который может быть определен через объем ежедневно записываемых данных. С целью их минимизации и, соответственно, увеличения времени бесперебойной работы накопителя цифровые данные перед записью сжимаются средствами встроенного контроллера, то есть сжатие уменьшает объем данных, записываемых на SSD. Перспективность этого подхода иллюстрирует соответствующее исследование компании LSI, результаты которого представлены на рис. 5. Приведенные результаты, показывающие сжимаемость файлов на основе измерений WinZip, свидетельствуют, что большая часть данных клиентских систем может быть сжата ( на рисунке чем ниже числа, тем больше сжимаются файлы, 100% означает полное отсутствие сжатия).
Рис. 5. Сжимаемость файлов на основе измерений WinZip
К сожалению, флэш-память NAND подвержена еще и битовым ошибкам (BE), естественным образом возникающим при ее использовании. Во время начала (BOL) и конца (EOL) срока службы флэш-памяти NAND эти битовые ошибки распознаются и исправляются при помощи встроенного компонента кода коррекции ошибок (ECC). Частота битовых ошибок (BER) определяется производителем флэш-памяти NAND при ее изготовлении и зависит от процесса производства и типа и особенностей памяти NAND. BER обратно пропорциональна количеству циклов программирования-стирания, оставшихся для памяти NAND; следовательно, при более частой записи-удалении в устройстве с флэш-памятью NAND, частота битовых ошибок пропорционально увеличивается к концу срока службы NAND (рис. 6).
Рис. 6. Изменение количества ошибок
Когда BER начинает превосходить возможности ECC в процессоре флэш-накопителя, особенно в конце срока службы флэш-памяти NAND, возрастает вероятность возникновения неисправимой ошибки, и повреждение данных может стать неизбежным.
В качестве следующей линии защиты резервируется небольшой объем флеш-памяти NAND от емкости накопителя SSD для внедрения RAISE (Redundant Array of Independent Silicon Elements – отказоустойчивый массив независимых кремниевых элементов).
Одноименная технология, использующая RAISE, предназначена для снижения количества неисправимых ошибок, связанных с твердотельными накопителями. Является еще одной степенью защиты над уровнем кода коррекции ошибок (Error Correcting Code, ECC). Дополняет функции ECC в процессоре флеш-накопителя (FSP). Распределяет данные по кристаллам, что необходимо для восстановления данных после ошибки сектора, страницы, блока. Использует резервную область, пропорциональную емкости SSD (около 7% информационного пространства SSD), обеспечивая защиту уровня RAID и избыточность для отдельного SSD на уровне страницы/блока в случае, если код коррекции ошибок FSP не может обнаружить и исправить битовые ошибки флеш-памяти NAND. Обеспечивает, по утверждению ее создателей, защиту и надежность RAID 5 (избыточного массива независимых дисков) для одного SSD без удвоения операций записи. Снижает частоту неисправимых битовых ошибок (UBER) примерно в один квадриллион раз по сравнению со стандартным процессором флэш-накопителя SSD без RAISE (1 бит на каждые 100 октиллионов бит (10^29) или примерно 111022302462515,66 петабайт обработанных данных). Восстановление на уровне страниц и блоков (один бит на полосу) может занимать 50–100 мс и не влияет на работу пользователя, позволяя выполнять непрерывный процесс исправления ошибок с гарантированной целостностью данных.
Результаты оценки емкостных и скоростных параметров накопителя SSD KC300 480GB приведены в следующей части данной статьи.
>> Часть 3