Gros plan sur la protection des SSD contre les coupures de courant

La protection des SSD contre les coupures de courant (PLP) n'est pas un nouveau concept, mais les modèles SSD récents apportent d'importantes améliorations en termes d'applications et de techniques pour protéger leurs contenus pendant et après une coupure de courant. La protection contre les coupures de courant répond à deux objectifs principaux :

  • Enregistrer de manière sécurisée dans la mémoire Flash persistante ou non-volatile les données en transit (ou les données qui résident dans les buffers de cache DRAM ou SRAM de l'unité).
  • Assurer l'intégrité de la table d'indexation du SSD pour que ce dispositif soit reconnu et utilisable au redémarrage du système.

    Remarque : La table d'indexation du SSD (ou Flash Transition Layer – FTL), est responsable de l'indexation des données entre les couches physique et logique de chaque SSD.

Remarque : La table d'indexation du SSD (ou Flash Transition Layer – FTL), est responsable de l'indexation des données entre les couches physique et logique de chaque SSD.

Pendant une fermeture normale du système, le SSD reçoit une commande (Standby Immediate Command) émise par l'ATA hôte qui annonce la fermeture du système, et déclenche la procédure de préparation à la mise hors tension du SSD. Par conséquent, pendant une fermeture normale du système, le SSD a tout le temps nécessaire pour vider ses buffers de cache et actualiser la table d'indexation.

Dans un SSD bien conçu, le matériel prend en charge cette procédure grâce à des condensateurs intégrés qui fournissent l'énergie requise et/ou une mise en œuvre de la fonction PLP au niveau du firmware, lorsque des métadonnées importantes sont enregistrées dans les composants Flash pour garantir la récupération du SSD à la prochaine mise sous tension. Kingston utilise actuellement des condensateurs polymères au tantale pour remplir la fonction PLP.

Les premières générations de SSD n'étaient pas aussi résilientes aux coupures de courant que les modèles actuels. Il était fréquent qu'après une coupure de courant imprévue les SSD soient incapables de redémarrer normalement. Par conséquent, une coupure de courant intempestive se traduisait souvent par la perte de données sur le dispositif irrécupérable.

Gros plan sur deux approches PLP

PLP matériel – L'objectif principal de cette procédure est de réduire les pertes de données en conservant dans des condensateurs intégrés dans le SSD une quantité d'énergie suffisante pour lui donner le temps d'écrire dans des composants Flash les données présentes dans les buffers de cache et de mettre à jour les tables d'indexation. Une vision conceptuelle d'un événement PLP matériel dans un SSD peut être représenté comme suit :

Le contrôleur du SSD détecte une coupure de courant soudaine.

  1. Les condensateurs intégrés contiennent assez d'énergie pour alimenter le SSD.
  2. Le contrôleur émet une commande interne pour vider ses buffers de cache.
  3. Le contrôleur actualise ses tables d'indexation avant la mise hors tension.
  4. Le SSD est mis normalement hors tension.

PLP Firmware – Cette protection est aussi conçue pour réduire les risques de perte de données et garantir que le firmware sera capable de recréer la table d'indexation au prochain démarrage après une coupure de courant imprévue. Une vision conceptuelle d'un événement PLP du firmware d'un SSD peut être représenté comme suit :

  1. La table d'indexation du SSD est stockée dans une mémoire Flash et actualisée en DRAM.
  2. Lorsque de nouvelles données sont écrites dans le SSD, le firmware actualise la table d'indexation.
  3. Les nouvelles données sont toujours écrites avec des tags (ou octets libres) qui incluent LBA, EEC et autres informations structurelles.
  4. Coupure de courant imprévue
  5. TLes octets libres qui contiennent les informations structurelles, combinées avec la table d'indexation originale, permettent au firmware du SSD de reconstruire la table d'indexation du SSD, à la prochaine mise sous tension.

La protection PLP du Firmware est une méthode extrêmement efficace pour éviter que des applications de stockage perdent des données. Par exemple, il est indispensable que des SSD configurés en groupes RAID puissent se récupérer et retrouver un état stable après une coupure de courant afin de préserver l'intégrité du groupe RAID. La défaillance d'un ou de plusieurs membres d'un groupe RAID peut le mettre hors ligne et générer un potentiel élevé de perte de données.

Dans un autre scénario d'entreprise, plusieurs SSD peuvent être utilisés pour créer un environnement de stockage important. Dans ce cas, les SSD physiques sont segmentés en différents numéros d'unité logique (LUN) et partagés entre plusieurs hôtes. Dans cet exemple, la disponibilité élevée est un critère conceptuel critique. La protection PLP du Firmware garantit que les SSD pourront démarrer correctement pour servir ces LUN et ces hôtes.

Kingston définit la résilience après coupure de courant imprévue comme une priorité maximale

Le processus de qualification standard des SSD Client et Entreprise de Kingston® inclut des cycles de tests de mise sous et hors tension particulièrement rigoureux. Outre les tests de compatibilité, de performance et d'endurance, les SSD de Kingston doivent survivre à de nombreux événements de coupure de courant imprévus, avec redémarrage et vérification de fonctionnalité totale, pour réussir le processus de qualification. Si un SSD bloque pendant un test de coupure de courant, le test de qualification est interrompu, la cause est identifiée, la solution appliquée et le processus de qualification redémarre.

Conclusion

Chaque application ou chaque environnement est unique. Par conséquent, une évaluation est nécessaire pour déterminer le type de PLP adapté à votre scénario.

La plupart des applications d'entreprise actuelles sont protégées par des systèmes d'alimentation ininterrompus, des systèmes de secours sur batteries, et des générateurs d'énergie pour garantir la continuité opérationnelle des centres de données en cas de coupure de courant imprévue. Les réseaux à haut débit et les logiciels ont ouvert la voie à un nombre croissant d'architectures de réplication des données, et le matériel n'est plus un point de défaillance unique.

En conjonction avec les pratiques de haute disponibilité, la stabilité de l'alimentation électrique des centres de données fait partie des principaux critères de sélection du type de protection PLP SSD le mieux adapté à une application de stockage.