Flash est un moteur de la croissance rapide du stockage de données d’entreprise, et les disques SSD sont les médias les plus populaires pour le flash NAND.
NAND ne se limite pas aux supports SSD : l’architecture de cellule de mémoire réside sur des cartes de circuits imprimés, qui peuvent être hébergées dans des SSD ou directement intégrées à un serveur ou à un autre périphérique. Pourtant, la majorité du flash NAND est livré via des disques SSD dans les baies de stockage, qui constituent le cœur du stockage mémoire flash non volatile de l’entreprise.
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Les termes flash et SSD ne sont pas non plus interchangeables. La mémoire flash NAND est un type de stockage non volatile, où les puces de mémoire en silicium stockent constamment des données avec ou sans source d’alimentation externe. Et les SSD ne sont pas limités au flash NAND. Ils abritent également des technologies de mémoire comme la DRAM volatile.
Dans le datacenter, les disques SSD sont une réponse aux charges de travail d’entreprise dont les performances ont souffert avec les baies de stockage sur disque et les sous-systèmes de stockage serveur. Avec la croissance des baies hybrides et 100 % flash, le stockage SSD sert charges de travail intensives avec des performances d’E/S très élevées. Les SSD présentent l’avantage supplémentaire d’une faible consommation d’énergie, ce qui aide les centres de données à garder sous contrôle les éléments du budget énergétique.
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Plan de l'article
Qu’est-ce qu’un SSD ?
Un SSD est un périphérique de stockage sans pièces mécaniques mobiles qui héberge une mémoire flash et des contrôleurs. Les disques SSD utilisent les mêmes facteurs de forme externes que les disques durs, car ils sont commercialisés comme des remplacements de disques durs. L’utilisation des mêmes facteurs de forme ne nécessite pas de réingénierie massive des baies de stockage au niveau de l’usine ou du centre de données.
Comme les disques SSD ne comportent pas de pièces mobiles, ils fonctionnent beaucoup plus silencieusement, bénéficient d’un temps d’accès plus rapide et d’une consommation d’énergie réduite par rapport aux disques durs. De plus, les développements en matière de fiabilité ont rendu les SSD aussi durables que les disques durs.
Fonctionnement des SSD Flash NAND
Les disques SSD stockent des informations dans des matrices de cellules de mémoire intégrées sur une carte de circuit imprimé. Les cellules de mémoire sont essentiellement des transistors avec des portes flottantes. Chaque transistor a deux portes : l’une est une source qui admet un courant, et l’autre est le drain qui l’expulse. Les cellules de mémoire agissent comme des interrupteurs pour contrôler le flux d’énergie entre les bornes source et vidange.
Les semi-conducteurs appelés transistors à grille flottante (FG) génèrent des charges électriques aux cellules de mémoire, qu’elles soient connectées ou non à une source d’alimentation externe (au fil du temps, un SSD hors tension fuit de l’énergie). Tant qu’il y a suffisamment de charge de la part du FG, les données conservent l’intégrité.
Les cellules de mémoire peuvent héberger un ou plusieurs bits par cellule. Dans une cellule à un niveau (SLC), la porte de contrôle (CG) va détecter si une porte flottante est chargée d’électrons ou non. En réponse, la porte de contrôle enregistre 0 ou 1 octets. Les cellules à plusieurs niveaux (MLC) fonctionnent de la même manière.
Le SSD héberge non seulement les cellules de mémoire interconnectées et les cartes de circuits imprimés, mais ajoute également une couche d’intelligence avec le contrôleur flash.
Les avantages de vitesse et de performance des SSD sont très importants significatif.
Avantages du SSD : Pourquoi un disque SSD est-il meilleur qu’un disque dur ?
Lorsque vous comparez SSD et disque dur, les disques SSD brillent vraiment.
- Performances plus élevées. Même le disque dur 15 000 tr/min le plus rapide ne peut pas rivaliser avec les performances des SSD flash NAND. Les E/S NAND atteignent généralement 1 Gbit/s, tandis que 3D NAND atteint 1,4 Gbit/s. Les nouveaux développements poussent la 3D NAND à 3,0 Gbit/s. La raison en est la physique : un disque dur avec des composants mécaniques qui sont en utilisation constante se décompose plus rapidement qu’un SSD sans pièces mécaniques. Au lieu des bras mécaniques et des têtes de lecture, le SSD utilise l’électricité pour générer des réponses de stockage de données. Des performances plus rapides permettent d’accélérer le démarrage, d’accélérer le déplacement des données et d’augmenter la bande passante.
- Faible consommation d’énergie. Les disques durs mobiles des pièces mécaniques ont besoin de plus d’énergie que les petites quantités de transfert de courant électrique via les cellules de mémoire SSD. Les SSD évitent également l’accumulation de chaleur élevée que des centaines de disques tournants génèrent dans un centre de données, ce qui nécessite un investissement important dans les CVC et le contrôle de la température.
- Durabilité proportionnelle. Les comparaisons de durabilité des disques SSD et des disques durs sont plus compliquées qu’elles ne le paraissent. Les pièces mécaniques des disques durs et les surfaces des disques durs sont plus sensibles aux dommages environnementaux que les disques durs SSD, bien que la nouvelle technologie protège les disques durs contre les chutes physiques. Et les SSD ne peuvent pas être mis hors tension pendant de longues périodes sans fuite, mais les disques durs hors tension peuvent durer des décennies dans des environnements contrôlés par l’environnement. Cependant, la durabilité des SSD augmente grâce à l’intelligence de stockage ajoutée au contrôleur. Ces technologies protègent le SSD contre la fuite ou la corruption de données, et incluent le code de correction d’erreurs (ECC), la collecte des ordures et la mise en cache de lecture et d’écriture.
Inconvénients des SSD : défis au milieu de la vitesse
Rien n’est parfait dans les données et les SSD ne font pas exception. Leurs inconvénients comprennent des coûts plus élevés, une capacité de stockage limitée et un cycle de vie de suppression plus court que les disques durs.
- Coût plus élevé. Les prix en dollars SSD par Go ont considérablement baissé au cours des dernières années, mais la tarification des disques durs a également diminué. Pourtant, les coûts des lecteurs flash ont assez baissé pour que leurs performances supérieures deviennent rentables. La performance est vraiment la clé : si les disques durs ralentissent les bases de données transactionnelles et d’autres applications intensives, l’achat de disques durs pour un coût abordable est une fausse économie.
- Réduction de la capacité de stockage des données La capacité SSD NAND retarde les disques durs grâce aux limitations d’écriture des cellules de mémoire NAND. Plus il y a de cellules de mémoire sur un circuit, plus la densité du SSD sera élevée. Cependant, le NAND plane (2D) ne peut contenir qu’un nombre limité de cellules de mémoire avant que les cellules commencent à échouer. En réponse, les chercheurs ont développé le NAND 3D en empilant des cellules de mémoire verticalement et horizontalement. Cela permet à 3D NAND d’obtenir une densité supérieure, une consommation d’énergie réduite, une meilleure endurance et des lectures et des écritures plus rapides, à un coût par gigaoctet moins élevé.
- Cycle de vie plus court que les disques durs. Les SSD ont un cycle d’écriture beaucoup plus limité que les disques durs avant la défaillance. La principale raison est que les SSD ne peuvent pas remplacer les blocs existants, mais doivent d’abord effacer les blocs, puis écrire de nouvelles données. Ce processus affecte finalement l’intégrité de la cellule de mémoire. Les écritures NAND diffèrent selon le nombre de bits par cellule : le flash NAND de cellule à un niveau prend en charge 50 000 à 100 000 cycles d’écriture, les cellules multi-niveaux prennent généralement jusqu’à 3 000 cycles d’écriture, EMLC (Enterprise MLC) supporte jusqu’à 10 000 cycles d’écriture, les cellules à trois niveaux sont faibles à 300 à 1000 cycles d’écriture et la NAND 3D peut atteindre 1500-3000 cycles d’écriture.
- Médias d’archives médiocres. Les entreprises souhaitent avoir accès, analyser et monétiser leurs archives de données. Avec leur nombre limité de , les disques SSD ne conviennent pas aux archives actives et aux analyses répétées sur les mêmes ensembles de données. Puisque l’idée d’archives actives est la possibilité d’accéder aux données à volonté, cela déborde le nombre de cycles d’écriture que les cellules de mémoire peuvent supporter.
Donc, est-ce que SSD en vaut la peine ?
Bien que les cas d’utilisation ci-dessus soient des points sucrés SSD dans l’entreprise, cela augmentera les prix sur les achats de supports de stockage et nécessitera plus de swaps SSD que les supports de disque dur. Est-ce que les SSD valent la temps et coût supplémentaires ?
Dans les environnements hautes performances, oui. Étant donné que les facteurs de forme SSD sont les mêmes que les disques durs, le remplacement du disque par des disques SSD n’est pas une actualisation importante de la technologie. En raison de leurs performances plus élevées et de la baisse des prix, les disques durs SSD continuent d’être un support de stockage hautement compétitif dans le datacenter.
