Выбор ssd для сервера

Обновлено: 01.07.2024

Раньше твердотельные накопители недооценивали. Низкая надежность, высокая стоимость, недостаток объема. Соответственно, чаще использовались жесткие диски и массивы RAID разной степени сложности для получения более высокой скорости и увеличения надежности. Сейчас ситуация заметно изменилась, потому флеш-память становится все более распространенной. В персональных компьютерах уже главный совет — установка SSD. Но в корпоративном сегменте все заметно сложнее и требуются более гибкие решения. Впрочем, флеш-память используется здесь все чаще. На 2020 год прогнозируемое количество твердотельных накопителей в серверном сегменте будет составлять более 30% в расчете на объем. И продолжит расти. Так что, самое время поговорить о SSD для сервера.

Упор на производительность

Дисковая подсистема, даже построенная с помощью RAID-массивов, низменно является бутылочным горлышком системы. HDD медлительны, несмотря на значительный рост объемов, скорость накопителей за многие годы практически не выросла. Соответственно, использовать для кеширования данных, быстрой разверстки виртуальных машин и в системах с преобладанием случайных обращений становится затруднительно. Использование RAID для увеличения скорости тоже не дает серьезных результатов. Потому использование SSD в серверах стало неизбежностью.

Благодаря флеш-памяти обладатели серверного оборудования наконец-то смогли вздохнуть спокойно, ибо стало проще разворачивать производительные дисковые подсистемы, которые стали довольно надежными, позволяют работать со случайными обращениями и не являются бутылочным горлышком в платформе. Современные SSD постепенно начали превосходить HDD во всем.

HDD на текущий момент годятся только в качестве хранилищ или в системах, где скорость дисковой подсистемы не особо принципиальна. Но даже в таких серверах предпочитают операционную систему и основные приложения размещать на твердотельных накопителях, в противном случае загрузка будет занимать вечность, а запуск любого приложения отправит сотрудника на перекур.

Конечно, SSD для сервера могут заметно ускорить работу системы, но цена все еще заметно выше, чем у жестких дисков, так что вложения до сих пор существенны. Потому, поговорим о проблемах выбора.

Какой SSD для сервера выбрать ?

Solid-state drive – запоминающее устройств о на основе флеш-памяти. Существуют разные типы, например, основанные на разны х метод ах соединения ячеек:

NOR – двумерная матрица проводников, с одн им звеном на пересечении;

NAND – двумерная матрица проводников просто транзистор заменен на столбец из последовательно размещенных ячеек.

В современных «резервуарах памяти» чаще используется второй вариант, ведь он более хорош во многих смыслах:

большая плотность записи;

стирание памяти в блоках производится сразу, в NOR сначала требуется обнулить все байты блока;

NAND в 2020 году применять целесообразнее. NOR-SSD на рынке сейчас не видно, нет даже в планах, так что лучше вести повествование о актуальном направлении.

Итак, стоит посмотреть на существующие классические типы NAND (3D NAND рассмотрим позже):

Тип флеш-памяти

SLC

MLC

TLC

QLC

1500 и более μs

TDW – количество циклов записи/стирания ячейки памяти, через указанное количество циклов звено с высокой вероятностью «умирает»;

все значения времени указаны для одной ячейки. μs – микросекунды, ms — миллисекунды.

Так-с, теперь пришло время поговорить о каждом типе отдельно.

Имеет один бит на ячейку, что снижает нагрузку на нее, соответственно, звено живет значительно дольше. К тому же, благодаря одноуровневой структуре снижены задержи и выше скорость чтения/записи.

Наверное, поняли, что самый лучший вид NAND- memory . Надежный, производительный. Ожидаемо, самый дорогой. Стоимость может превышать цену «младших» собратьев разы.

Например, накопитель Transcend 500TS64GSSD500 построен на SLC. Стоимость за 64 ГБ составит примерно 45 000 рублей. Недешево. Так что даже в серверах увидеть можно редко. Есть более удобные альтернативы, практически ничем не уступающие. К тому же, низкая плотность записи даст о себе знать. Здесь приходится выделить каждый бит на отдельный элемент, соответственно, физический размер устройства будет расти с количеством оных. Соответственно, при больших объемах памяти в сочетании с компактностью говорить не приходится.

Многоуровневая. Имеет большую плотность записи, ведь на ячейку уже 2 бита, соответственно, ниже стоимость. Но, пришлось пожертвовать надежностью. На данный момент один из наиболее распространенных типов флеш-памяти после 3D-NAND. Для реализации пришлось ввести дополнительные 4 пороговых напряжения, но, как оказалось, требования к состоянию микросхем возросли, деградация свойств плат сильнее отражалась на работоспособности компонентов, потому количество циклов перезаписи значительно сократилось.

В принципе, ресурса современных MLC может хватить на несколько лет бесперебойной работы, потому, хороший выбор S SD для сервера .

Впоследствии решили сделать трехуровневый SSD, чтобы еще сильнее увеличить плотность записи и снизить конечную стоимость твердотельного накопителя. К сожалению, это негативно отразилось на быстродействии, а также серьезно сократило TDW.

На реализацию такой структуры требуется 8 уровней порогового напряжения. Требования к микросхемам возрастают еще сильнее, что ведет к более стремительной деградации. Так что удешевить получилось, увеличить плотность записи тоже, но надежность вышла приемлемой только для потребительского сегмента. В качестве SSD для сервера не подойдет.

Устройства класса NAND такого типа памяти разрабатывали только экспериментально. Ключевое отличие — 16 уровней зарядов на ячейку, то есть 4 бита на каждую. К несчастью, надежность стала столь низкой, что выпуск подобного solid state drive не имела смысла. Зато реализация QLC в 3 D-NAND вышла на порядок надежнее, потому применение нашла там.

3D-NAND

Задача создавать более емкие быстрые и компактные «резервуары» с выходом предыдущих типов «флешек» не потеряла актуальность. Как увеличить надежность и удешевить изделие одновременно?

Конечно, наука нашла ответ на данный вопрос, все-таки, люди могут быть очень изобретательными, когда припрет. И разработка постепенно пришла к многослойной структуре. Конечно, еще была задача вписаться в форм-факторы, потому увеличивать размер накопителя было нельзя. А вот сделать «блин» очень даже можно.

Как увеличить емкость?

Добавляем количество бит для каждого звена памяти. Теряем надежность, увеличиваем энергопотребление. Результат получится не очень. А физически размер увеличить тоже не вариант, ибо рынок требует компактности.

Техпроцесс. Если минимизировать физический размер звена, то в пределах одной платы можно разместить больше ячеек. Решили идти по этому пути.

Уменьшили, но и здесь оказался облом. Оказалось, что ниже 15нм снизить размер физически невозможно, и чем ближе к пределу, тем непомернее растет количество брака. Пришлось поискать другой вариант, позволяющий достичь поставленных целей.

Было решено увеличивать численность элементов не горизонтально, а вертикально, соответственно, в пределах одной микросхемы стало помещаться больше памяти, а некоторые проблемы, которые были характерны для предыдущих классов памяти, отошли на задний план. Правда, пришли новые (выросла вероятность брака, некоторые ячейки неправильно работают), но ходят слухи, что с ними успешно справляются. UPD: в 2019 году проблемы битых ячеек успешно решили, новые накопители стали на порядок качественнее и надежнее.

Например, 3 D MLC NAND может иметь от 6 000 до 40 000 циклов перезаписи и это не предел. 3D TLC и QLC , к сожалению, имеют меньше TBW, но тут не без исключений. Intel DC P 4600 феноменально отметилась TBW равным 11080 . Фактически, у данного SSD есть 11080 циклов записи/стирания до отказа звена. Результат отличный. Стоимость, конечно, высокая, но это же для серверов и ЦОД, другого ожидать не стоит. Дороговизна обусловлена низкой латентностью на запись. Обычному потребителю это не нужно. Среди потребительских твердотельных накопителей чаще всего встречается 3–6 тысяч циклов.

В общем, SSD для сервера на основе 3 D NAND – наиболее разумный вариант. Дешевле, чем классические типы, зато имеют высокую надежность и отличные перспективы.

Не секрет, что дни накопителей на жестких магнитных дисках (HDD) сочтены, хотя нельзя сказать, что переход на твердотельные накопители SSD произойдет очень быстро. Здесь ситуация примерно такая же, как с электромобилями – всем они нравятся, у них много преимуществ, но всем также известны и их недостатки и ограничения. Поэтому переход на электромобиль – процесс длительный, как и переход с HDD на SSD.

Сравнение SSD и HDD имеет много общих черт со сравнением электромобиля и автомобиля на топливе. Как и автомобиль на топливе, так и HDD, — это вершина инженерного искусства по части точной механики. Напротив, как электромобили, так и SSD, довольно просты по внутреннему устройству, если говорить о механике.

Выгоды от использования накопителей SSD в серверах общеизвестны, однако напомним их еще раз.

Преимущества SSD

Высокая скорость записи-чтения, которая у SSD в несколько раз быстрее, чем у HDD, даже самых быстрых, со скоростью вращения 20 тыс. оборотов в минуту. Это очень полезно при записи и чтении больших массивов данных.
Число одиночных операций записи-чтения в секунду у SSD гораздо больше за счет возможности выполнения нескольких операций одновременно. В HDD такое невозможно, поскольку для каждой операции нужно перемещать головку записи-считывания.
Полное отсутствие шума от накопителя SSD за счет отсутствия движущихся частей. Поэтому сервер с SSD шумит меньше и единственным источником шума в нем остается вентилятор процессора.
Стойкость к механическим воздействиям. Например, диск SSD не боится падений на жесткий пол, что для HDD является фатальным событием.
Низкое энергопотребление, поскольку в SSD не тратится энергия на вращение шпинделя HDD.
Независимость скорости чтения от фрагментации файла. Если файл на HDD сильно дефрагментирован, это заметно влияет на скорость считывания. В SSD такое не наблюдается.
Меньшие габариты и вес. Часто можно увидеть, что установочные размеры дисков, как SSD, так и HDD, — одинаковы, однако это объясняется исключительно стандартизацией размеров слотов в серверах. SSD могут быть конструктивно выполнены в корпусах гораздо меньших размеров, чем HDD.

Сравнение размеров HDD и SSD

Несмотря на такие заметные преимущества, у SSD есть и недостатки.

Недостатки SSD

Основных недостатков SSD всего два, но они часто являются аргументами в пользу выбора HDD.

Низкое число циклов перезаписи по сравнению с HDD.
Высокая стоимость.

Хотя эти недостатки довольно существенны, очевидно, что решение этих проблем – лишь вопрос времени.

Использование SSD в серверах

Наиболее предпочтительные области для SSD в серверах следующие:

Базы данных, с которыми работает большое количество пользователей, например сервер 1C, сервер SQL, CRM, ERP.
Хранение и работа с наиболее востребованными данными.
Приложения, где требуется высокое быстродействие, низкая задержка передачи данных, например приложения AR/VR, промышленные системы автоматизации и роботизации и т.п.
Приложения, работающие на границе сети (Edge Computing), например виртуальные BBU для базовых станций мобильной сети (vRAN).
Вычисления в памяти (In-memory Computing).
Обработка очень больших объемов потоковых данных в режиме реального времени.
Приложения онлайн-трейдинга, где очень важно время реакции на изменения в биржевой ситуации.

Можно назвать и другие области, где применение SSD в серверах гораздо предпочтительное, нежели HDD.

Память класса хранения SCM (Storage Class Memory)

В компьютерной терминологии понятие «память» (memory) относится к оперативной памяти, с быстрым обменом данными с процессором компьютера, данные в которой сохраняются только при наличии электропитания. При выключении компьютера данные в оперативной памяти стираются.

Напротив, понятие «хранение», т. е. система хранения данных, СХД (storage), означает устройство для долговременного хранения данных, где информация сохраняется при выключенном питании. Именно к этому классу устройств относятся как HDD, так и SSD.

SCM (Storage Class Memory) – это нечто среднее между памятью и СХД. Это разновидность SSD, выполненная по технологии NVMe (Non-Volatile Memory express). Сервер может рассматривать эту память как оперативную динамическую память (DRAM). Доступ к данным в памяти SCM происходит гораздо быстрее, чем даже к обычному накопителю SSD, не говоря уже об HDD.

Обычная архитектура процессора, памяти и СХД и архитектура с памятью класса хранения SCM (Storage Class Memory)

Существует несколько технологий SCM, как с требованием наличия постоянного питания, так и без него. Скорость доступа к данным в некоторых типах SCM приближается к оперативной памяти DRAM.

Сравнение задержки считывания в разных типах памяти и СХД, цены на единицу емкости

Параметры TBW и DWPD

Это важные параметры, характеризующие надежность и долговечность диска SSD:

TBW (Total Bytes Written): допустимое количество терабайт, которое можно записать на накопитель, стирая и записывая информацию заново. Чем TBW выше, тем более живуч накопитель SSD и тем дольше он сможет проработать без сбоев.
DWPD (Drive Writes Per Day): допустимое количество перезаписей полного объема SSD в сутки. Чем выше этот показатель, тем лучше отказоустойчивость твердотельного накопителя. Чем выше требования к интенсивности обмена данными с накопителем при работе сервера, тем выше должен быть данный показатель. DWPD можно вычислить так:

DWPD = TBW / СTB * 365 * 5, где:

СTB – объем накопителя в терабайтах;
365 – количество дней в году;
5 – количество лет гарантии.

Показатель DWPD более объективен, потому что при расчете учитывается время гарантии. Для памяти SCM (NVMe SSD) число циклов перезаписи много выше, чем для обычного SSD SATA.

Клиентские и серверные SSD

При использовании в серверах, различают клиентские (потребительские) и серверные SSD. Грубо говоря, клиентский SSD – это обычная флешка, установленная в компьютер. Сложно найти пользователя, который был бы озабочен числом циклов перезаписи, который выдерживает его SSD-диск в компьютере. Никакой пользователь не израсходует допустимое число циклов перезаписи обычного потребительского SSD, не только за все время работы на данном компьютере, но и за всю свою оставшуюся жизнь.

Напротив, в серверных SSD в дата-центрах, в особенности, для использования SSD в физическом сервере, на котором работают виртуальные серверы, количество циклов полной перезаписи диска SSD может приближаться к показателю DWPD. А это уже чревато ранним выходом накопителя SSD из строя.

Поэтому клиентские SSD не рекомендуется использовать в серверах (в особенности в дата-центрах). Серверные SSD, предназначенные для дата-центров, можно использовать и в качестве клиентских, но это нецелесообразно экономически.

Есть желающие использовать клиентские (потребительские) SSD в серверах, поскольку, как они считают, что если производительность SSD высокая, то и в сервере они будут работать так же хорошо, как и в обычном клиентском компьютере. Поначалу будут, но долго не проработают.

Клиентский компьютер и сервер – вещи разные.

Клиентский SSD предполагает обслуживание одного пользователя, даже если одновременно запущены несколько приложений. Нагрузка на SSD в клиентском компьютере – периодическая и большую часть времени диск будет простаивать. Если на запрос пользователя ответ от SDD придет с небольшой задержкой, то это либо просто незаметно, либо не критично.

Серверы и СХД предназначены для одновременного обслуживания множества пользователей, поэтому даже небольшая задержка ответа на запрос от серверного SSD сделает работу с сервером затрудненной, а если пользователей – сотни, то даже неприемлемой. Поэтому для серверных SSD задаются параметры, рассчитанные на одновременное обслуживание большого количества пользователей.

Не вдаваясь в технические подробности, скажем, что в серверных SSD доступ к ячейкам памяти может производиться через 8–16 каналов, каждый из которых может иметь от 16 до 64 подканалов. В клиентских SSD имеются лишь 2–4 канала с 4–8 подканалами.

Малое количество каналов и подканалов у клиентских SSD до некоторой степени компенсируется кэшированием. Однако после наполнения небольшого по объему кэша происходит деградация производительности клиентского SSD, после чего она определяется количеством каналов, которое у клиентских дисков небольшое.

Именно поэтому производительность клиентских SSD в многопользовательской среде сильно падает. А цены серверных SSD гораздо выше, чем клиентских.

Например, потребительский накопитель Micron M500DC емкостью 800 ГБ имеет показатель TBW 2500 ТБ. Это означает, что такой накопитель позволяет перезаписать свой полный объем в 800 ГБ примерно три тысячи раз. Для накопителей потребительского класса это вполне нормально. Редко какой пользователь выберет этот объем перезаписи за весь срок службы компьютера. А вот в корпоративном сервере CRM, к которому обращается множество пользователей, объем перезаписи в 2500 ТБ будет выбран за несколько дней, а возможно и часов.

Что произойдет дальше? Дальше потребительский SSD, на который взвалили такую огромную нагрузку, перейдет в режим чтения Read Only. То есть записать в него информацию станет невозможно.

Технологии SSD для серверов

Если кому-то интересно разобраться в технологиях SSD (а их есть много разных), применяемых в серверах, можно прочитать этот раздел. Если неинтересно, можно пропустить.

SLC, MLC, TLC, QLC

Первые SSD создавались на основе транзисторных накопителей, в которых одна ячейка хранит один бит, закодированный при помощи двух уровней заряда – заряжено или разряжено. Такая технология была названа SLC (Single level cell) — одноуровневая ячейка.

Такая технология предполагала, что чип памяти SSD – планарный, одноуровневый, как и большинство чипов для других микросхем. SLC позволяет производить на каждой ячейке до 100 тысяч операций записи-стирания.

Технологии SSD (изображение: Micron)

Затем, по мере уплотнения емкости в чипах SSD, появилась технология с многоуровневыми ячейками MLC (Multi Level Cell). Хотя уровней в ней было всего два, а не «много». Соответственно, в такой ячейке можно разместить два бита. Распознаваемых уровней заряда в MLC – четыре (00, 01, 10, 11). То есть MLC дала возможность вдвое повысить емкость. Однако число циклов перезаписи в такой структуре сократилось на порядок – со 100 до 10 тыс. циклов. Но и удельная стоимость на гигабайт в MLC также значительно уменьшилась.

Следующим шагом была технология TLC (Triple Level Cell), где в ячейке можно различать 8 уровней заряда или 3 бита (тремя битами можно закодировать цифры от 0 до 7, т. е. восемь цифр). Это дало возможность увеличить рост емкости чипа на 50 %. Однако и допустимое число циклов перезаписи сократилось до трех тысяч.

Затем была изобретена технология 3D NAND, т. е. планарную, двумерную структуру 2D NAND SSD решили сделать трехмерной.

Это позволило перейти к следующему этапу – технологии QLC, которая позволяет размещать в ячейке до 4 битов, то есть распознавать 16 уровней заряда. Это дало возможность повысить емкость чипа еще на 33 %, однако число циклов перезаписи сократилось до одной тысячи, что для серверных SSD корпоративного класса совершенно неприемлемо. Средний сервер организации съест ресурс циклов перезаписи ячеек очень быстро, после этого память нужно будет менять.

Причем по технологии 3D NAND можно изготавливать как чипы TLC, так и QLC.

Форм-факторы SSD: SATA, M.2, NVMe и PCI-E

Практически у всех материнских плат компьютеров есть физический интерфейс для накопителя SATA. (см. рисунок ниже). Но не на всех имеется разъем под компактный SSD-накопитель M.2, который сейчас стал появляться даже у ноутбуков.

Форм-факторы SATA, mSATA и M.2

В чем различия M.2 SATA и M.2 NVMe

M.2 — это форм-фактор. Накопители M.2 могут быть в версиях SATA и NVMe. Энергонезависимая память (Non-Volatile Memory) NVMe (NVM Express) — это открытый стандарт, который позволяет модулям SSD работать с максимальной скоростью чтения-записи, на которую способен их чип NAND.

Это дает SSD работать непосредственно через интерфейс PCIe, а не через SATA, который начинает устаревать. То есть NVMe — это описание шины подключения, а не новый тип флэш-памяти. Он также не связан с форм-фактором, поэтому накопители NVMe могут иметь форм-факторы M.2 или PCIe.

Жесткий диск HDD с интерфейсом SATA и скоростью 7200 об/мин обеспечивает скорость около 100 МБ/с в зависимости от возраста, состояния и степени фрагментации. SSD с интерфейсом SATA III обеспечивает максимальную пропускную способностью 600 МБ/с, SATA II — 300 МБ/с.

SSD NVMe обеспечивает скорость записи до 3500 МБ/с, то есть почти в 6 раз больше, чем у SATA III.

3D XPoint

Отдельного рассказа заслуживают накопители Intel Optane. Технология SSD 3D XPoint была анонсирована корпорациями Intel и Micron в июле 2015 года. Устройства компании Intel, использующие данную технологию, выпускаются под торговой маркой Optane, а устройства Micron будут использовать марку QuantX.

Накопитель Intel Optane с технологией 3D XPoint

Технология 3D XPoint может обеспечить практически неограниченный ресурс циклов перезаписи, по крайней мере, очень высокое значение этого показателя. Это достигается за счет особой технологии: изменения фазового состояния вещества, когда материал ячейки памяти при нагреве током меняет свое состояние из аморфного (высокое сопротивление) в кристаллическое (низкое сопротивление) и обратно. Это совершенно новый принцип, не связанный с хранением заряда в ячейке, как у предыдущих поколений SSD NAND.

Чипы 3D XPoint емкостью 16 Гбайт обеспечивают плотность памяти в 0,62 Гбит/мм 2 . Для сравнения, плотность памяти в микросхемах 3D NAND TLC достигает 2,5 Гбит/мм 2 . По емкости эта память проигрывает 3D NAND для SSD.

Очевидно, что использование 3D XPoint в виде модулей памяти SCM весьма перспективно для подсистем памяти серверов.

Преимущества 3D XPoint можно увидеть в такой инфографике:

Заключение

Выбор подходящего SSD для определенного сервера в определенном развертывании может быть сложной задачей, поскольку существует множество моделей SSD корпоративного класса, с разными показателями производительности, форм-факторами, ресурсами и емкостью. С другой стороны, есть много разных серверов для разных приложений. Поэтому задача выбора серверного SSD является очень многофакторной.

При оценке пригодности серверных SSD для конкретного использования сервера не следует ограничиваться только значениями IOPS или пропускной способности. Необходимо учесть также показатель качества обслуживания конечных пользователей, чтобы гарантировать выполнение соглашений SLA для приложений, производительность для реальных рабочих нагрузок, а также вид форм-фактора, обеспечивающего «горячую» замену в отказоустойчивых архитектурах.

Поэтому при выборе SSD для сервера желательно воспользоваться консультациями предметных специалистов, хорошо разбирающихся в технологиях памяти и СХД, а также в приложениях серверов.

Надежность, безотказная работа, производительность и время отклика — это четыре ключевых параметра хорошего сервера. Эти же параметры важны и для серверных жестких дисков.

Что выбрать для сервера — HDD или SSD? HDD-диски дешевле и больше объемом, но они вибрируют, шумят и работают медленнее. SSD-диски дороже и меньше по объему, но дают более быстрый отклик.

SSD в сервере должны обрабатывать многочисленные запросы с минимальным уровнем задержки, обеспечивая высокий уровень сохранности данных. В высоконагруженных серверах жёсткие диски годами работают интенсивно и безостановочно. Перечисленные ниже модели жестких дисков разработаны именно таким образом, чтобы выдерживать долгую, интенсивную и непрерывную нагрузку.

Важный фактор — тип памяти, MLС или TLC . Память MLC быстрее и долговечнее, но дороже. TLC, соответственно, медленнее и выдерживает меньше циклов перезаписи, что может быть важно для сервера.

Все представленные модели выполнены в формате 2.5" с интерфейсом подключения SATA III (6Gb/s) и без ограничений по совместимости.

128GB

Модель с таким объемом памяти — Intel DC S3110 SSDSC2KI128G801 . Тип памяти 3D TLC, скорость чтения/записи составляет 550/140 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 55000/1900 IOPS.

200GB

Такой объем памяти у модели Intel DC S3710 SSDSC2BA200G401 емкостью 200GB. Этот накопитель работает на базе контроллера Intel PC29AS21CB0 с типом памяти MLC. Скорость чтения/записи составляет 550/300 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 85000/43000 IOPS.

240GB

Характеристики первой модели — скорость чтения/записи составляет 320/300 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 65000/16000 IOPS.

Характеристики второй модели — скорость чтения/записи составляет 540/480 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 97000/22000 IOPS.

Типом памяти TLC отличается модель Seagate Nytro 1351 XA240LE10003 . Скорость чтения/записи составляет 564/325 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 54000/8000 IOPS.

256GB

Такой объем отличает модель Intel DC S3110 SSDSC2KI256G801 . Тип памяти 3D TLC, скорость чтения/записи составляет 550/280 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 75000/5500 IOPS.

400GB

В таком объеме представлены две модели.

Характеристики SanDisk CloudSpeed Ultra Gen II SDLF1DAM-400G-1JA2 — скорость чтения/записи составляет 530/460 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 76000/32000 IOPS.

Характеристики Intel DC S3710 SSDSC2BA400G401 — скорость чтения/записи составляет 550/470 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 85000/43000 IOPS. Тип памяти MLC, работает на базе контроллера Intel PC29AS21CB0.

480GB

С типом памяти MLC работает Samsung SM883 MZ7KH480HAHQ-00005 — скорость чтения/записи составляет 540/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 97000/27000 IOPS.

Другой тип памяти — TLC. Им отличаются модели Seagate Nytro 1351 XA480LE10063 , которая работает со скоростью чтения/записи 564/533 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 80000/15000 IOPS и Samsung 883DCT MZ-7LH480NE работает со скоростью чтения/записи 550/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 98000/24000 IOPS.

800GB

Модель с таким объемом, Intel DC S3710 SSDSC2BA800G401 , работает с типом памяти MLC на базе контроллера Intel PC29AS21CB0 и скоростью чтения/записи 550/460 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 85000/39000 IOPS.

960GB

Следующие 3 модели такого объема работают с типом памяти MLC. Они отличаются контроллером и скоростью работы:

— Toshiba HK series HK4R THNSN8960PCSE4PDE3 — скорость чтения/записи 500/480 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 75000/14000 IOPS.

— Intel DC S3520 SSDSC2BB960G701 — скорость чтения/записи 450/380 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 67000/16000 IOPS.

— Samsung SM883 MZ7KH960HAJR-00005 — скорость чтения/записи 540/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 97000/29000 IOPS.

Так же в этом объеме представлены 2 модели с типом памяти TLC:

— Samsung 883DCT MZ-7LH960NE — контроллер Samsung MARU Controller, скорость чтения/записи 550/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 98000/25000 IOPS.

— Samsung 860 DCT MZ-76E960E — контроллер Samsung MJX Controller, скорость чтения/записи 550/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 98000/19000 IOPS.

1TB

В таком объеме представлена модель Intel DC S3110 SSDSC2KI010T801 с типом памяти 3D TLC.

1.2TB

Две модели с таким объемом работают с с типом памяти MLC.

Модель Intel DC S3710 SSDSC2BA012T401 оснащена контроллером Intel PC29AS21CB0, скорость чтения/записи составляет 550/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 85000/45000 IOPS.

Скорость чтения/записи модели Intel DC S3520 SSDSC2BB012T701 составляет 450/380 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 67500/17500 IOPS.

1.6TB

Характеристики Kingston SSDNow DC400 SEDC400S37/1600G — скорость чтения/записи 555/510 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 100000/88000 IOPS.

Характеристики Intel DC S3520 SSDSC2BB016T701 — скорость чтения/записи 450/380 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 67500/17000 IOPS.

Тип памяти обеих моделей — MLC.

1.92TB

Модель с таким объемом — Samsung SM883 MZ7KH1T9HAJR-00005 . Тип памяти — MLC, скорость чтения/записи 540/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 97000/29000 IOPS.

3.84TB

Это наибольший объем памяти для серверных SSD с такими параметрами. Одна модель с типом памяти MLC:

Samsung SM883 MZ7KH3T8HALS-00005 — скорость чтения/записи составляет 540/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 97000/29000 IOPS.

Вторая модель основана на памяти TLC:

Samsung 883DCT MZ-7LH3T8NE — скорость чтения/записи составляет 550/520 Mb/s, IOPS произвольного чтения/записи 98000/28000 IOPS.

Видео презентация серверных SSD Seagate SATA серии Nytro

19 Февраля 2021

Использование твердотельных накопителей заметно ускоряет работу серверов. У SSD меньшие, чем у жестких дисков, размеры, они не издают шума и намного устойчивее к внешним повреждениям. А самое главное — твердотельные накопители быстро дешевеют, одновременно увеличивая емкость.

Поговорим о типах и стандартах запоминающих устройств формата SSD, а также разберемся, какие из них нужно выбирать для сервера и на что обращать внимание.

NAND и NOR

Существуют разные типы SSD. Например, NAND и NOR (сокращения от словосочетаний Not AND и Not OR).

Принципы работы микросхем NOR и NAND схематично выглядят так:

NOR дает доступ к каждой конкретной ячейке, позволяя записать данные именно туда. В варианте с NAND одиночные ячейки памяти соединяются последовательно. Для записи информации в одну из них необходимо, чтобы все остальные были открыты.

NOR и NAND в настоящее время почти не конкурируют друг с другом, так как в силу своих свойств находят применение в различных областях.

Скоростные характеристики технологии NAND значительно выше, а увеличить объем памяти можно, не увеличивая размеры микросхемы. Поэтому ее чаще применяют для хранения большого объема данных и для их переноса. В число самых распространенных устройствах, в которых используется технология NAND, входят флэш-драйвы и карты памяти.

SLC и MLC

Теперь разберемся в различиях памяти NAND. Всю ее можно разделить на две разновидности: SLC и MLC.

SLC (от Single Level Cell — одноуровневые ячейки) — это классические элементы памяти. В каждом из них может храниться 1 бит информации. Такая память долговечна и энергоэффективна. К числу ее неоспоримых преимуществ перед любыми другими категориями флэш-памяти относятся максимальный срок службы и максимальное количество циклов перезаписи. Но и главный недостаток у нее очень существенный: низкая плотность информации делает эту память наиболее дорогой из всех присутствующих на рынке.

Технология MLC (Multi Level Cell — многоуровневые ячейки) стоит заметно дешевле. Ее отличает более высокая емкость хранения — правда, за счет укороченного срока службы, более низких скоростей и увеличения времени доступа.

Среди многоуровневых ячеек различают:

MLC — накопитель, в котором может храниться 2 бита информации. Взаимодействует с данными MLC несколько медленнее по сравнению с SLC: для того, чтобы записать в ячейку два бита вместо одного, требуется больше времени. Кроме того, в связи с увеличением количества битов снижается долговечность и надежность твердотельных накопителей. Правда, все вышеперечисленные недостатки памяти MLC вполне компенсируются ее более доступной стоимостью. На данный момент эта технология демонстрирует оптимальный баланс между скоростью, ресурсами и ценой.
eMLC аналогична по структуре MLC, но отличается увеличенным ресурсом. Выдерживает больше циклов записи. Предназначена для корпоративных целей. Буква «e» в названии — от английского Enterprise (предприятие).
TLC (Triple Level Cell) — 3-х уровневые ячейки, которые могут хранить 3 бита данных. Отличаются более высокой плотностью информации и одновременно более низкими ресурсами и скоростными характеристиками по сравнению с MLC. Производство памяти на базе TLC менее затратно, что, в конечном итоге, ведет к уменьшению стоимости SSD.
QLC (Quad Level Cell) — 4-х уровневые ячейки, где помещается 4 бита данных. По показателю цены за гигабайт информации SSD с QLC памятью приближаются к HDD. Рекомендуются при ограниченном бюджете.

Тип флеш-памяти	SLC	MLC	TLC	QLC
Бит на ячейку	1	2	3	4
TBW	100 000	3 000	1 000	500
Время чтения	25 μs	50 μs	75 μs	110 μs
Время записи	200–300 μs	600–900 μs	900–1350 μs	1500 μs и более
Время стирания	1,5-2 ms	3 ms	4,5 ms	7 ms

3D NAND

Память 3D NAND имеет трехмерную структуру, в связи с чем вмещает значительно больше информации на единицу площади.

Она представляет собой цилиндр, который позволяет разместить несколько ячеек памяти на каждом слое микросхемы.

Трехмерная флеш-память отличается от своих двухмерных аналогов более высокой скоростью работы и значительно меньше подвержена износу. Ее емкость и надежность сравнимы с емкостью и надежностью памяти TLC.

Подведем итоги

Какой SSD нужен для сервера? В идеале — быстрый и надежный SLC SSD. Однако окончательное решение этого вопроса будет зависеть от задач, которые перед вами стоят, и средств, которые вы собираетесь инвестировать.

Преимущества технологии SLC — в ее скорости и долговечности. Но есть и недостатки: их производство наиболее затратно, а емкость хранения относительно невелика. SLC в первую очередь подходит для промышленного использования и высокоинтенсивных нагрузок.

Выбирая SSD для сервера, выбирать нужно между SLC и eMLC. По уровню надежности eMLC занимает место между SLC и MLC, а стоит при этом незначительно дороже MLC. Оптимальное применение eMLC — рабочие станции и серверные платформы среднего класса.

Можно ли для сервера использовать MLC, TLC или QLC? При определенных условиях и с некоторыми оговорками — да. Рекомендуется ли это делать? Нет.

Читайте также: