ssd pbw что это
DWPD, TBW, PBW, GB/day — характеристики надёжности SSD
SSD диски вытесняют обычные HDD диски. SSD более производительные, лёгкие, тихие, энергоэффективные, меньше в размерах. Несмотря на все преимущества SSD диски обладают рядом недостатков. Во-первых, они дороже, но цена неуклонно снижается. Во-вторых, имеют небольшой объём, и снова объём диска растёт. В третьих, сама технология SSD подразумевает ограниченное количество циклов перезаписи ячеек памяти, а вот это уже существенно.
Есть несколько показателей надёжности SSD дисков, косвенно или напрямую связанных с количеством перезаписи данных.
Назначение SSD
Есть два варианта назначения SSD дисков:
Для домашнего использования или персональных ПК
Для серверов и корпоративного использования
Так себе показатель. Корпоративное использование подразумевает работу 24×7, поэтому эти диски выдерживают большее количество циклов перезаписи. И стоят больше.
Гарантия
Гарантия на диски может быть 1 год, 3 года, 5 лет. Возможны другие варианты. Чем дольше проработает SSD диск, тем больше произойдёт циклов перезаписи. Соответственно, чем больше гарантия, тем больше может перезаписывать данные диск.
А теперь более точные показатели надёжности SSD:
Онлайн конвертер
Формулы
Научимся перегонять показатели надёжности SSD из одного формата в другой. При переводе объёмов нужно учесть, что во вселенной производителей SSD есть свои метрики:
Нам понадобятся дополнительные данные:
DWPD = (TBW (TB) × 1000) ÷ (S × T × 365)
GB/day = (TBW (TB) × 1000) ÷ (T × 365)
TBW (TB) = (DWPD × S × T × 365) ÷ 1000
TBW (TB) = (GB/day × T × 365) ÷ 1000
PBW = TBW (PB) = TBW (TB) ÷ 1000
Пример
S — ёмкость 960 Гб. T — гарантия 5 лет. PBW = 1.86. Нужно вычислить TBW, DWPD и GB/day.
TBW = TBW (TB) = PBW × 1000 = 1.86 × 1000 = 1860
DWPD = (TBW (TB) × 1000) ÷ (S × T × 365) = 1860 × 1000) ÷ (960 × 5 × 365) = 1.062
GB/day = (TBW (TB) × 1000) ÷ (T × 365) = 1860 × 1000 ÷ (5 × 365) = 1019.178
Влияние ресурса перезаписи на выбор SSD
Выбор SSD для клиент-серверного варианта 1С для коллективной работы отличается от покупки SSD для своего ноутбука.
Значимым требованием к диску является в том числе такой фактор, как ресурс перезаписи.
Быстрее всего на класс устройства можно сориентироваться по показателям DWPD (или “полных перезаписей устройства в день в течение гарантийного срока”) и/или TBW/PBW (или “общий объём данных, который за время гарантийного срока можно записать на устройство»), измеряется в терабайтах для TBW и петабайтах для PBW. Чем выше/больше “полных перезаписей устройства в день” DWPD — тем обычно выше класс устройства.
Разные производители по-разному трактуют классы промышленных SSD, но в целом можно привести такой пример разделения:
DWPD 0.1 и меньше — класс “boot”, то есть носитель для операционной системы, и больше на него ничего записывать не надо;
Условно можно считать что это диски для одного пользователя 1С.
ssd 0.3-1 — класс read intensive или RI, он же “оптимизированный для операций чтения”. Носители например для складывания архивов или архивных баз, разных “файлопомоек”, куда интенсивность записи невысокая;
В отдельных случаях это могут быть диски для файловых баз 1С на несколько человек.
DWPD 3-5 — класс mixed use или MU, устройства предназначены для “средних уровней интенсивности записи”, какие-нибудь второстепенные базы со средним уровнем активности;
Самый популярный диапазон. Учтите, что независимо от реальных задач, в “полках” чаще всего бывают именно эти диски. Такие диски хороши для нескольких десятков пользователей 1С.
DWPD 10 и более — класс write intensive или WI, устройства предназначены для высокого уровня интенсивности записи, объём записи будет такой, что за сутки может быть перезаписан много раз без существенной потери производительности. Именно этот класс рекомендуется использовать “в общем” для серверов с высокой активностью записи, но гораздо лучше это делать не вслепую, а предварительно оценив фактические объёмы записи на нужном сервере.
Продавцы “железа” не любят продавать эти диски. Более того, они отговаривают клиентов их покупать. Однако если речь идёт о накопителях для сервера, обслуживающего многие сотни пользователей 1С — соответствующие нагрузке модели дисков находятся как правило именно в этом классе устройств.
Косвенно класс устройства можно понять, сопоставляя паспортные IOPS на чтение и запись. Чем ниже показатель записи по отношению к чтению — тем вероятно ниже и класс устройства. Например, у крайне производительных intel Optane с DWPD 30-60 соотношение примерно 550K/550K, у “средних” P4610 с DWPD 3 соотношение 638K/222K, а у совсем “слабых” P4101 с DWPD на уровне 0.1-0.3 — соотношение 275K/16K у старшей модели в линейке и 60K/2.2K у младшей.
Очень важно понимать, что показатель износостойкости говорит не только о том, сколько всего данных за гарантийный срок можно будет записать на носитель, но и косвенно говорит о том, какой объём данных в среднем в сутки можно на этот носитель записать без существенного ухудшения производительности (то есть деградации производительности, о чём мы подробнее расскажем в одной из следующих статей). Закончиться ресурс накопителя может ещё только через годы, а деградация производительности может себя проявить прямо с первого дня активной эксплуатации.
Оценка текущей интенсивности записи на диск
Для понимания, какой вам нужен диск, наиболее достоверным действием будет замер ваших текущих нагрузок на диск: какова реальная интенсивность записи на диск.
Нюанс тут заключается в том, что СУБД оценивает только “свою” запись (то есть не видит любые другие объёмы, записанные другими службами), и полученные цифры говорят об объемах чтения и записи только с момента старта службы MS SQL.
Обратите внимание, что если у вас будут и другие источники значимой интенсивности записи, то ниже показанный способ будет недостаточным. Если вы пишете например в виртуалке на виртуальный диск, расположенный на общем внешнем хранилище дисков, то реальную нагрузку на диски мы можем и не измерить правильно в таком подходе.
Данные с СУБД можно получать сразу в сгруппированном по дискам виде, и сразу с пересчётом в гигабайты, например таким запросом:
▶ Нажмите чтобы посмотреть текст запроса
SELECT SUBSTRING(saf.physical_name, 1, 1) AS [Диск]
, SUM(vfs.num_of_bytes_read/1024/1024/1024) AS [Прочитано (Гб)]
, SUM(vfs.num_of_bytes_written/1024/1024/1024) AS [Записано (Гб)]
FROM sys.master_files AS saf
JOIN sys.dm_io_virtual_file_stats(NULL,NULL) AS vfs
ON vfs.database_id = saf.database_id
AND vfs.file_id = saf.file_id
GROUP BY SUBSTRING(saf.physical_name, 1, 1)
например, получится вот такой результат:
При этом, поскольку это данные с момента старта службы — будет полезно сразу оценить и время, за которое эти данные накоплены, например таким запросом.
▶ Нажмите чтобы посмотреть текст запроса
DECLARE @Days int
DECLARE @Hours int
DECLARE @Mins int
DECLARE @Secs int
SET @Secs = (
SELECT datediff(ss, login_time, getdate())
FROM master..sysprocesses
WHERE spid = 1
)
SET @Days = ((@Secs/60)/60)/24
SET @Hours = ((@Secs/60)/60)%24
SET @Mins = (@Secs/60)%60
SET @Secs = @Secs%60
PRINT ‘SQL server on »’ + @@SERVERNAME + »’ has been up for: ‘ +
convert(varchar(20), @Days) + ‘ day(s), ‘ +
convert(varchar(2), @Hours) + ‘ hour(s), ‘ +
convert(varchar(2), @Mins) + ‘ minute(s), ‘ +
convert(varchar(2), @Secs) + ‘ second(s).’
ВАЖНО. Если с момента рестарта пройдет меньше суток, то надо как минимум подождать пока набегут сутки и повторно посчитать.
ВАЖНО. Интенсивность записи в разные дни может быть сильно разная. Достаточно репрезентативным показательным интервалом времени аптайма сервера для оценки можно считать квартал. Либо генерируете в исследуемом небольшом период пик нагрузки.
ВАЖНО. Любая запись на диски, сделанная НЕ средствами СУБД, например полных бэкапов внешними средствами (например Акронис Бэкап) в замер субд не попадет.
Как видно на снимке, служба сервера запущена 14 дней 19 часов (или 355 часов) назад, и статистика накоплена именно за это время.
Дальше можно просто вычислить средний объём записи в сутки.
Например, в примере на диск P за это время записано 5142 гигабайта, то есть за неполных 15 дней выходит в среднем примерно по 350 гигабайт в сутки. Как получена эта величина: 5142 записанных гигабайта дел им на 355 часов сбора статистики и умножаем на 24 часа в сутках.
Таким образом в текущем примере интенсивность записи — 350 гигабайт в сутки.
Теперь чтобы подобрать SSD, надо посмотреть на подходящий размер и соответствующих “полных перезаписей устройства в день” DWPD.
Если Вы берете диск с 0,1 DWPD intel P4101 емкостью 512 Gb, то 512 * 0,1 = 51,2 Гб/сутки
Кроме того, в реальной жизни не только SQL Server генерирует нагрузку, так что надо еще делать поправочный коэф.-т на другую активность.
Требуемый нам диск должен перезаписывать более 400 Гигабайт. Понятно, что кроме этого надо смотреть на требуемый реальный размер диска. Вдруг у нас база размером в терабайт. Рассмотрим на примере диска intel p4610 размером 1,6 Тб
Рейтинг износоустойчивости (операции записи за все время эксплуатации): 12.25PBW — это означает гарантированную возможность записать 12.25 петабайта за гарантийный срок, который составляет: Гарантийный период: 5 yrs, то есть 5 лет.
Пересчитываем условно рейтинг износоустойчивости в расчёте “на 1 день”: 12.25 петабайт = 12250 терабайт, делим на (5 лет Х на 365 дней), получаем 6.7 терабайта в день, теперь делим эту величину на объём диска и получаем примерно 4 объёма полной перезаписи в день (то есть DWPD).
Сравниваем 6.7 Тб и 350 Гб реальной нагрузки (лучше с некоторым поправочным коэф.-том) — получаем приемлемый запас по ресурсу перезаписи, который гарантированно справится с текущей нагрузкой.
При этом надо понимать, что статистика представляет собой “среднее по больнице”, в периоды высокой активности пользователей запись может быть в несколько раз больше, или во время ночных регламентов на СУБД, а в другие периоды бывает поспокойней.
Наиболее представительной данная информация будет например, если скриптом получать в некую табличку результат запросов по объёму записи каждый час в течение скажем нескольких дней высокой загрузки, а затем определить интенсивность записи именно в пиковые периоды, когда это могло мешать производительности бизнеса. Например, ночью нагрузка на диски будет большая, но в это время никто в базе не работает, и диски к началу рабочего дня уже могли успеть “прийти в себя”. Но может оказаться и так, что в течение нескольких часов нагрузка на диски по записи существенно превышает паспортную, и производительность записи заметно ухудшается.
Бонус: если используется платный сервис http://gilev.ru/sqlsize
Если на сервере СУБД используется платный сервис http://gilev.ru/sqlsize, то можно сразу воспользоваться уже собранными там данными.
Поскольку данные статистики использования дисков накапливаются с момента старта службы — будет полезно сразу оценить время, за которое эти данные накоплены, в сервисе SQLSize это пункт “Параметры СУБД — Параметры SQL сервер”, пункты “Аптайм (часов)” и “Аптайм (дней)”, например мы там увидим 297 часов или 13 дней.
Далее смотрим статистику использования дисковой подсистемы в пункте “Нагрузка на сервер СУБД — Диски — Интенсивность использования”.
Надпись справа от названия отчёта информирует о том, когда именно была получена эта информация. На данном снимке нас интересует колонка “Записано, МБ”. Если просуммировать все показанные на снимке значения из этой колонки — получается примерно 4540 гигабайт записи на диск C.
Дальше можно просто вычислить средний объём записи в сутки.
В данном примере получается в среднем примерно по 350 гигабайт в сутки. При этом надо понимать, что статистика представляет собой “среднее по больнице”, ведь наверняка в периоды высокой активности пользователей запись существенно больше, или во время ночных регламентов на СУБД, а в другие периоды бывает поспокойней. Наиболее представительной данная информация будет например, если скриптом получать в некую табличку результат запросов по объёму записи каждый час в течение скажем нескольких дней высокой загрузки, а затем определить интенсивность запись именно в пиковые периоды, когда это могло мешать производительности бизнеса. Например, ночью нагрузка на диски будет большая, но в это время никто в базе не работает, и диски к началу рабочего дня уже могли успеть “прийти в себя”. Но может оказаться и так, что в течение нескольких часов нагрузка на диски по записи существенно превышает паспортную, и производительность записи заметно ухудшается (о чём нам как бы намекает из вышеприведённого снимка колонка “Отклик на запись”, где среднее сглаженное время отклика одной операции записи на разных файлах плавает от 13 до 27 миллисекунд, что было когда-то приемлемо для механических дисков, но это много для SSD, особенно с учётом того, что это той же “среднее по больнице” за 13 дней).
Дальше будет полезно выяснить, какая же модель накопителей используется в данном сервере, после этого сравнить «расчётные по DWPD» объёмы записи с фактическими.
Заметим, что производитель решил умолчать в данной спецификации о таких важных параметрах, как DWPD (гарантийный показатель количества перезаписей в день) и гарантийный ресурс устройства на запись. Практически единственным намёком на класс устройства в данной спецификации может служить соотношение IOPS на чтение и запись, а именно 275К против 16К.
Однако заметим, что если поискать данное устройство на сайте intel https://www.intel.ru/content/www/ru/ru/products/memory-storage/solid-state-drives/data-center-ssds.html — мы его найдём в разделе “Твердотельные накопители Intel® серии D1:
Оптимальная надежность и производительность бюджетного уровня для рабочих нагрузок с большим количеством операций чтения“. На странице описания собственно модели P4101 https://www.intel.ru/content/www/ru/ru/products/memory-storage/solid-state-drives/data-center-ssds/d1-series/dc-p4101-series.html написано: “Этот твердотельный накопитель с 64-слойной технологией Intel® TLC PCIe* NAND в форм-факторе M.2 разработан для моделей использования в качестве загрузочного диска и рабочих нагрузок с небольшим количеством операций чтения, таких как индексирование поисковых запросов и кэширование на периферии.”. Это такой намёк от intel, что не надо подобный диск использовать под активно записываемые базы данных 🙂
Естественно любой продавец будет продавать диски подешевле, так как при этом он будет делать Вам более выгодное предложение нежели конкурент. В его задачу будет входить убедить Вас всеми правдами и неправдами — у нас есть «аналог», но только подешевле… При этом смотреть Вашу реальную интенсивность он вряд ли будет. Реальная судьба систем продавцов не интересует, даже если они Вам говорят обратное — они не могут быть объективны и не несут финансовой ответственности за ситуации, когда диск не решает возложенные на него задачи.
Понятно, что это всего лишь один из факторов, который надо учитывать при покупке SSD. Но его недооценка частенько приводит к очень неприятным последствиям.
Накопители SSD для сервера
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
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.
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:
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:
DWPD = TBW / СTB * 365 * 5, где:
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.
Сравнение 2D NAND и 3D NAND (изображение: NVMdurance.com)
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.
Усложнение внутренней структуры QLC, по сравнению с TLC, привело к росту количества ошибок чтения данных. Поэтому стали использовать алгоритмы кодов коррекции ошибок ECC (Error correction code). С их помощью контроллер SSD, который имеется в каждой микросхеме SSD, может исправить почти все ошибки чтения. Разработка эффективных алгоритмов коррекции — одна из сложнейших задач при создании чипов QLC SSD, поскольку требуется не только обеспечить высокую эффективность коррекции, но и как можно меньше обращаться к ячейкам памяти, чтобы сэкономить ресурс TBW.
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.
Однако преимуществами 3D XPoint являются неограниченность ресурса циклов записи-перезаписи и скорость доступа почти как у DRAM. При использовании в режиме SCM (рис. 2), память 3D XPoint выигрывает по плотности памяти у DRAM: в 4,5 раза по сравнению с 20-нм DRAM Micron и в 3,5 раза по сравнению с 18-нм DRAM Samsung.
Очевидно, что использование 3D XPoint в виде модулей памяти SCM весьма перспективно для подсистем памяти серверов.
Преимущества 3D XPoint можно увидеть в такой инфографике:
Преимущества SSD 3D XPoint (источник: gagadget.com)
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.