Длительный срок службы
Все типы флеш-памяти NAND, содержащиеся во флеш-устройствах хранения, постепенно теряют способность надежного хранения данных с каждым циклом программирования-стирания ячейки флеш-памяти NAND и достигают состояния, при котором надежное хранение данных невозможно; после этого необходимо деградировавший или испорченный блок удаляется из пула хранения данных. Логический адрес блока (LBA) при этом перемещается на другой физический адрес в массиве флеш-накопителей NAND. Новый блок накопителя заменяет неисправный с помощью пула запасных блоков (Spares Block), являющегося частью резервной области (Over Provisioned, OP) SSD.
Поскольку программирование или стирание данных ячейки происходит постоянно, BER линейно возрастает; по этой причине необходимо использовать в контроллере корпоративного SSD набор комплексных методов управления для обеспечения возможности надежного хранения данных в ячейке на протяжении всего ожидаемого срока службы SSD.{{Footnote.N52083}}
Количество допустимых циклов программирования-стирания (P/E) конкретной флеш-памяти может значительно варьироваться в зависимости от литографического процесса производства и изготавливаемого типа флеш-памяти NAND.
| Тип флеш-памяти NAND | TLC | MLC | SLC |
|---|
| Архитектура |
3 бита на ячейку |
2 бита на ячейку |
1 бит на ячейку |
| Емкость |
Самая большая емкость |
Большая емкость |
Малая емкость |
| Срок службы (P/E) |
Малый срок службы |
Средний срок службы |
Самый высокий срок службы |
| Стоимость |
$ |
$$ |
$$$$ |
| Приблизит. частота ошибочных битов NAND (BER) |
10^4 |
10^7 |
10^9 |
Таблица 2 – Типы флеш-памяти NAND {{Footnote.N52084}}{{Footnote.N52085}}
Корпоративные SSD отличаются от клиентских SSD и по циклу нагрузки. SSD корпоративного класса должны выдерживать высокую нагрузку по чтению или записи в условиях, типичных для сервера ЦОД, требующего доступа к данным в течение 24 часов ежедневно, по сравнению с SSD клиентского класса, которые обычно используются полностью только 8 часов в день. Корпоративные SSD имеют цикл нагрузки 24x7, в отличие от клиентских SSD с циклом нагрузки 20/80 (20% времени активны, 80% в режиме ожидания или сна при использовании компьютера).
Расчет надежности при записи для любой области применения или накопителя SSD может быть сложным, поэтому комитет JEDEC также предложил показатель измерения надежности, использующий значение общего объема записанных данных хоста в терабайтах (TBW), для указания количества данных, которое может быть записано на SSD до того, как содержащаяся в нем флеш-память NAND станет малонадежной, и накопитель потребует замены.
С помощью предложенных JEDEC способов тестирования JESD218A и нагрузок для накопителей корпоративного класса JESD219 удобнее оценивать расчеты срока службы SSD, представленные производителями в TBW, и экстраполировать более наглядный показатель надежности, который можно применить к любому ЦОД.
Как отмечается в документах JESD218 и JESD219, нагрузки различных классов областей применения также подвергаются воздействию коэффициента увеличения объема записи (WAF), благодаря которому количество операций записи выше, чем действительное количество, отправленное хостом, что быстро приводит к неуправляемому износу флеш-памяти NAND, повышенной BER флеш-памяти NAND из-за избыточных операций записи в течение долгого времени и сниженной производительности из-за большого количества недействительных страниц на SSD.
Несмотря на то, что TBW является важным параметром, отличающим SSD корпоративного и клиентского классов, TBW – это модель оценки срока службы на уровне флеш-памяти NAND; для модели оценки срока службы и надежности уровня компонентов для компонентов, используемых в устройстве, применяется параметр "средняя наработка на отказ" (MTBF). Оценка срока службы компонентов накопителей SSD корпоративного класса учитывает превышение по сроку службы и повышенную нагрузку при управлении напряжением для всей флеш-памяти NAND в течение всего ожидаемого срока службы SSD. Все корпоративные SSD должны иметь показатель MTBF не менее миллиона часов, что эквивалентно более чем 114 годам! Kingston очень консервативно оценивает свои SSD, и можно часто видеть более высокие характеристики MTBF для SSD; важно заметить, что 1 миллиона часов более чем достаточно для корпоративных SSD.
Система контроля и отчетности S.M.A.R.T. накопителей SSD корпоративного уровня позволяет с легкостью определять состояние устройства, предшествующее неисправности, на основании коэффициента увеличения объема записи (WAF) и уровня износа. Также система часто поддерживает предупредительные сообщения, предшествующие неисправности, например, сообщения об отключении питания, о битовых ошибках, произошедших из-за физического интерфейса, или о неравномерном распределении износа. С веб-сайта Kingston можно загрузить утилиту Kingston SSD Manager и использовать ее для просмотра состояния накопителя.
Накопители SSD клиентского класса могут иметь только минимальные функции вывода S.M.A.R.T. для контроля SSD при стандартном использовании или после возникновения неисправности.
В зависимости от класса области применения и емкости SSD может выделяться расширенная резервная емкость флеш-памяти NAND. Резервная емкость скрыта от доступа пользователя и операционной системы и может использоваться как временный буфер записи для повышения усредненной производительности, а также в качестве замены дефектных ячеек флеш-памяти в течение ожидаемого срока службы SSD для увеличения надежности и срока службы SSD (с повышенным количеством запасных блоков).
