Что такое SSD? Как твердотельный жесткий диск работает?

Опубликовано 12 декабря, 2018 - 14:35 пользователем webmaster
Что такое SSD? Как твердотельный жесткий диск работает?

Как твердотельный жесткий диск использует взаимосвязанные пулы флэш-памяти, которые управляются SSD контроллером, чтобы развить скорость намного выше, чем может предложить обычный жесткий диск (HDD).

Жужжание, которые вы слышите при загрузке компьютера или когда он выходит из режима сна, это звук от ваших раскручивающихся магнитных дисков. Концептуально не отличается от проигрывателя, жесткий диск (HDD) электромеханическое устройство с рычагом привода, который находится над вращающимися дисками (пластинами), в режиме чтения или записи информации.
Сегодня HDD корпоративного класса могут вращаться на 15000 об/мин. Даже на такой скорости неизбежны задержки связанные с поиском головками нужного раздела на диске, который содержит требуемую информацию. Иногда приводу может понадобиться считывать информацию из разных мест во время выполнения команд, что сильно увеличивая время получения информации.

Почему твердотельные жесткие диски (SSD) лучше?
Твердотельные жесткие диски (SSD), как предполагает их название, не имеют движущихся частей или вращающихся дисков. Они используют взаимосвязанные пулы флэш-памяти, которые управляются SSD контроллером, который позволяет развить скорость чтения/записи намного выше, чем может предложить обычный жесткий диск (HDD).
Несколько грубых примеров: твердотельный жесткий диск (SSD) может уменьшить время загрузки с 35 секунд до 10. Скорость записи для HDD находится в районе 50-120 Мб/сек, у SSD скорость записи 200-500 Мб/сек. HDD в состоянии обработать 50-200 входящих/исходящих операций в секунду, в то время как сопоставимый SSD способен обработать 90000 операций за то же время. Некоторые SSD корпоративного класса претендуют на возможность обрабатывать миллионы операций в секунду.

Цены и надежность SSD.

Несмотря на их преимущество в производительности, SSD занимают только 10 % от всего рынка жестких дисков по нескольким причинам. В первую очередь, они дорогие. HDD сейчас стоят в районе 3-4 центов за 1 Гб, в то время как SSD 25-30 центов за 1 Гб. Например, 1 Тб внутреннего жесткого диска (HDD) стоит в районе $40, SSD стоит $250 за 1 ТБ.
Вторая причина в том, что SSD - маленькие хитрые устройства, которые становятся медленнее как только полностью заполнятся данными. В конце концов ячейки флэш-памяти достигают состояния, когда они не могут выполнять операции записи вообще. Создатели SSD придумали некий обходной путь, что-то типа сборки мусора, для того чтобы решить данную проблему. Разработчики SSD скажут вам, что сегодня их устройства (SSD) имеют такую же надежность и долговечность, что и жесткие диски (HDD), но осознание этого покупателям еще не пришло.
В общем и целом популярность SSD накопителей конечно растет. Для потребителей разработчики уже начинают комплектовать SSD накопителями настольные компьютеры и ноутбуки высокой производительности. Это преимущество в скорости делает SSD более подходящим для использования в облачных сервисах и корпоративных сетях, где производительность имеет первостепенное значение. Гартнер SSD предсказывает, что к 2021 году 50% датацентров будут использовать массивы из твердотельных дисков для высокопроизводительных вычислений и больших информационных нагрузок по сравнению с 10%, на сегодняшний день.

Как работает SSD?

Обычный USB флэш-накопитель это пример технологии твердотельного накопителя. SSD имеет больший объем, больше сложных компонентов, которые собирают пулы NAND флэш-памяти вместе. Этот тип хранения данных обычно встречается в MP3-плеерах и цифровых камерах. В отличии от оперативной памяти, которая не сохраняет информацию, когда устройство выключается, SSD флэш-память энергонезависимая - это означает, что информация сохраняется независимо от того включено устройство или нет.

На SSD каждый блок памяти доступен на той же скорости, что и любой другой, независимо от расположения. Это делает SSD существенно быстрее чем жесткий диск (HDD), где диски вращаются, и считывающие головки перемещаются в нужное местоположение.

На жестких дисках большие файлы могут быть раздроблены и спрятаны по разным углам и закоулкам диска. Это позволяет эффективно использовать объем жесткого диска. С другой стороны, разбросанная по диску информация занимает значительно большее время для поиска. Вот почему дефрагментация жесткого диска стала стандартной операцией для его обслуживания.

У твердотельного накопителя (SSD) есть другие большие проблемы – устройство может записывать информацию только в пустые блоки. Это хорошо, когда SSD новый и все блоки пустые. Со временем блоки заполняются, перезапись становится проблемой, потому что единственный способ это осуществить, обновить созданную страницу и скопировать содержимое внутреннего блока в память, стереть блок и записать содержимое старого блока в дополнение к новым данным. Если там нет доступных пустых блоков, SSD должен сканировать в поисках блоков, отмеченных на удаление, но еще не удалённых, удалить их, и потом записать информацию в только что стертую страницу. Через некоторое время как SSD заполнится, запись на него будет еще более сложной и медленной процедурой.

Твердотельный диск (SSD) использует комбинацию различных методов, чтобы предотвратить эту проблему, включая: перерезервирование, выравнивание износа, сбалансированный тип загрузки ячеек флэш-памяти; и сбор мусора, процесс который работает в фоне, чтобы удалить неиспользуемые блоки и оптимизировать доступное пространство диска. Работает аналогично функции дефрагментации на жестких дисках (HDD).

SSD против HDD в корпоративных решениях

Твердотельные диски (SSD) имеют несколько преимуществ над жесткими дисками (HDD), которые могут помочь компенсировать разницу в цене. Они не вибрирую, что доказывает их надежность. Если уронить жесткий диск, то он может сломаться, чего не произойдет с твердотельным диском SSD. SSD расходуют меньше электроэнергии и выделяют меньше тепла, что поможет сильно сэкономить большим датацентрам. Они также меньше и более производительные, чем жесткие диски (HDD), таким образом датацентры могут разместить больше хранилищ на меньшей площади. И конечно у них сильное преимущество в скорости обмена данными.

С того времени как HDD имеют огромную базу покупателей, которых устраивает данное устройство. Решение использовать новую и другую технологию требует, чтобы компании создали солидный бизнес-кейс.

Компаниям нужно провести подробный анализ затрат и прибыли, чтобы определить имеет ли смысл переход на SSD. Одним из подходов к развертыванию будет медленная миграция, когда SSD будут требоваться на новых серверах и устройствах хранения. Другой подход заключается в использовании твердотельных накопителей исключительно для транзакционных данных в многоуровневом хранилище данных. Транзакционные данные — это данные требующие высокой производительности, например, в финансовых приложениях или приложениях электронной коммерции.

Другие корпоративные сценарии использования твердотельных накопителей включают защищенные ноутбуки, приложения, для которых важно время загрузки, редактирование больших мультимедийных файлов, таких как видео и аудио, кэш-диски и серверы баз данных.

В то же время, когда предприятия думают о SSD и HDD, важно отметить, что общий объем данных стремительно растет, поэтому большинство компаний будут продолжать покупать оба типа дисков в течение очень долгого времени. Фактически, IDC прогнозирует, что даже при увеличении объемов продаж твердотельных накопителей к 2025 году твердотельные накопители по-прежнему будут составлять лишь 20% от общей доли рынка на предприятии.

glqxz9283 sfy39587stf02 mnesdcuix8
sfy39587stf03
sfy39587stf04