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Avantages de l'over-provisioning (OP)
Comment l'OP améliore l'endurance des SSD

Pour comprendre pourquoi un disque SSD est configuré avec de l'over-provisioning et les avantages apportés au contrôleur SSD, il est nécessaire de comprendre le fonctionnement interne d'un disque SSD et les limitations d'une mémoire Flash NAND rémanente.

Chaque cellule Flash NAND a une durée de vie limitée. Celle-ci est déterminée par son endurance, qui est mesurée en cycles d'écriture/effacement (E/E). L'endurance E/E est spécifiée par le fabricant des composants Flash NAND pendant le processus de fabrication. En effet, chaque opération d'écriture/effacement exécutée sur une cellule Flash NAND use sa capacité à stocker une charge électrique en tout fiabilité. Ceci peut présenter un risque croissant pour l'intégrité des données.

Cependant, comme la géométrie NAND migre de 2D à 3D, l'endurance NAND s'améliorera, les densités des matrices augmenteront et les coûts de production diminueront, améliorant l'accessibilité économique des SSD.

En résumé, les trois principaux facteurs qui déterminent l'endurance d'un disque SSD sont :

  • Endurance (nombre de cycles d'écriture/effacement Flash NAND), complexité des opérations de lecture/écriture/effacement, liée à la géométrie (dans ce cas la géométrie inclut la technologie de fabrication en deux et trois dimensions).
  • Capacité SSD
  • Capacité et efficacité du contrôleur SSD (nettoyage de la mémoire, amplification d'écriture, gestion des blocs, répartition d'usure, code de correction d'erreur).
Comment l'OP améliore la performance des SSD

Chaque matrice Flash NAND est composée d'un grand nombre de blocs qui contiennent chacun une multitude de pages.

Les matrices Flash NAND peuvent être lues et écrites au niveau des pages, mais peuvent uniquement être effacées au niveau des blocs.

Si une seule page déjà écrite doit être modifiée ou effacée dans une page déjà programmée dans un bloc, le contenu total de ce bloc, constitué de pages multiples, doit d'abord être lu dans une mémoire temporaire, puis effacé, avant que le nouveau contenu du bloc puisse être programmé à cette même adresse de bloc.


Références

Le seul scénario où une page peut être écrite directement dans un bloc Flash NAND sans ce cycle fastidieux de lecture-modification-écriture est celui où la page est déjà vide.

Conserver une grande quantité de blocs vides réservés via l'over-provisioning aide à préserver un niveau de performance constant, en particulier pour les scénarios d'écriture aléatoire qui nécessitent les plus hauts facteurs d'amplification d'écriture (FAE).[1]

  1. JESD219: Charges de travail d'endurance pour disques semi-conducteurs (SSD), Comité JEDEC (http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a). Ces charges de travail sont une référence industrielle. Elles permettent d'étalonner les SSD et de dériver leur TOE. Précisons que votre charge de travail peut varier dans le temps et que les spécifications du TOE peuvent être supérieures ou inférieures à votre charge de travail, du fait du FAE unique de votre application.

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