金士顿博客:比较企业和客户端SSD –第2部分

2018年10月10日,星期三 通过 迈克尔·尼西奇

作为data-sf-ec-immutable =“”,我们在本文的第一部分中讨论了企业固态硬盘和消费者固态硬盘之间在性能和可靠性方面的差异,现在我们继续展示它们在耐用性方面的差异。以下是本研究结果的简短摘要。让’s start with:

耐力

对于闪存装置中的所有NAND闪存,随着NAND闪存单元的每个编程或擦除周期(P / E),存储数据位的可靠性降低,直到NAND闪存块不再能够可靠地存储数据为止。此时,已降级或弱的块将从用户可寻址存储池和逻辑块地址(或LBA)移至NAND闪存阵列中的新物理地址。一个新的内存块将使用备用块池替换坏的内存块,该备用块池是SSD上的Over Provisioned(OP)内存的一部分。

由于不断对单元进行编程或擦除,因此BER也会线性增加,因此,必须在企业SSD控制器上实施一套复杂的管理技术来管理单元容量,从而可靠地预测SSD的预期寿命可以存储。 [4]

特定NAND闪存的P / E寿命可能会显着不同,具体取决于当前的光刻制造工艺和所生产的NAND闪存的类型。

NAND闪存类型薄层色谱多层板SLC
建筑每个单元3位每个单元2位1位Pro Cell
容量最高容量最高容量最低容量
寿命(P / E)最低寿命中等寿命最高寿命
价钱$$$$
近似NAND误码率(BER)10 ^ 410 ^ 710 ^ 9

表2–NAND闪存类型[5] [6]

企业SSD在占空比方面也与客户端SSD不同。企业级SSD必须能够处理典型的数据中心服务器方案的高级读取或写入活动,该方案要求在一周的每天的24小时内访问数据,而不是客户端类的SSD。通常每周仅使用8个小时。企业固态硬盘有24个×7个工作周期,与具有20/80个工作周期的客户端固态硬盘不同(活动时间的20%,计算机使用过程中80%处于待机或睡眠模式)。

了解应用程序或SSD的写电阻可能非常复杂。因此,JEDEC委员会提出了一种寿命测量指标,该指标应使用兆字节写(TBW)值来显示在SSD中的NAND闪存开始不可靠存储之前应写入SSD的原始数据量,应将其删除。

JEDEC提出的JESD218A测试方法和JESD219企业级工作负载简化了使用TBW解释SSD制造商生命周期计算的任务,并推断出可应用于数据中心的更易理解的寿命度量。

如文件JESD218和JESD219所述,应用程序类别中的不同工作负载也可能会受到写放大因子(WAF)的影响,写放大因子的大小要大于主机提供的实际写操作。由于过度描述,随着时间的流逝,这很容易导致不可控制的NAND闪存磨损,由于散布在整个SSD中的无效页面,导致更高的NAND闪存BER和性能降低。

虽然TBW是企业级和客户端级SSD之间讨论的重要话题,但是TBW只是NAND闪存寿命的预测模型,平均故障间隔时间(MTBF)被认为是预测寿命模型的组成部分可靠性取决于设备中使用的组件的可靠性。对企业级SSD组件的期望包括正在进行的艰巨工作,以管理SSD使用寿命期间所有NAND闪存之间的紧张关系。所有企业级SSD的MTBF至少应达到一百万小时,这是114年以上!金士顿非常保守地给出了他的SSD的规格,并且看到更高的MTBF规格并不少见。它’重要的是要注意,一百万小时不仅仅是企业固态硬盘的良好起点。

使用S.M.A.R.T.通过监视和报告企业级固态硬盘,该设备可以根据当前的写入放大系数(WAF)和故障前的磨损状态轻松查询其预期寿命。通常还支持对故障的预测性警告,例如电源故障,物理接口上发生的位错误或不均匀磨损。可以从金士顿网站下载金士顿SSD管理器实用程序,并用于指示驱动器的状态。

对于客户端类SSD,仅最低SSM.A.R.T.在默认使用期间或发生故障后,可以使用服务来监视SSD。

取决于SSD的应用类别和容量,NAND闪存的增加的保留容量也可以分配为超大(OP)保留容量。运维容量隐藏在用户和操作系统访问中,可以暂时用作写缓冲区,以实现更高,持续的性能,并在SSD的整个使用寿命中替代有缺陷的闪存单元,从而提高SSD的可靠性和使用寿命(带有大量备用块)进行改进。

概要

企业级固态硬盘和客户端级固态硬盘之间的差异非常明显,从其NAND闪存程序的生命周期和擦除周期到其复杂的管理技术(可适应不同应用程序类别的工作负载)。

了解应用程序类中的这些差异可能是在要求苛刻且通常是关键任务的业务环境中最小化和管理破坏性停机时间的有效工具,因为它关系到性能,可靠性和寿命。如有其他问题,请联系您的金士顿代表或使用“Ask An Expert”或Kingston.com上的技术支持聊天功能。

[4] JEDEC委员会 JESD219: JESD219:固态硬盘(SSD)耐久性工作负载 JEDEC Committee

[7] NAND闪存资格指南加州理工学院。文字版权:金士顿技术

 

 

 

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