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Vantaggi dell'Over-Provisioning (OP)
Vantaggi apportati dall’OP alla resistenza dei drive SSD

Per comprendere le ragioni per cui gli SSD richiedono l'over-provisioning, e quali sono i vantaggi per il controller di un drive SSD, è necessario approfondire la conoscenza dei principi di funzionamento tipici degli SSD e dei limiti che caratterizzano le memorie NAND Flash non volatili.

Ogni cella di memoria NAND Flash ha un ciclo di vita limitato, basato sul numero di cicli di programmazione e cancellazione (P/E) definito durante il processo di produzione dal produttore della memoria NAND Flash, in quanto ogni funzione di programmazione o cancellazione eseguita su una cella NAND Flash, riduce la capacità della cella di preservare una carica elettrica, con conseguenti rischi per l'integrità dei dati.

Tuttavia, a seguito della progressiva migrazione della geometria NAND dal 2D al 3D, si registrerà un aumento della resistenza della memoria NAND e un incremento delle densità della matrice a fronte di una riduzione dei costi di produzione, il che renderà i drive SSD molto più accessibili.

Riassumendo, i tre principali fattori che influenzano la durata di un disco SSD sono:

  • Durata in termini di cicli di programmazione/cancellazione della memoria NAND Flash e complessità di geometria in termini di lettura/programmazione/cancellazione (per geometria in questo caso deve intendersi tecnologia di produzione bi-dimensionale o tri-dimensionale).
  • Capacità unità SSD
  • Capacità ed efficienza dell'FSP (garbage collection, fattore di amplificazione in scrittura, gestione dei blocchi, livellamento dell'usura, codice di correzione degli errori)
Vantaggi apportati dall’OP alle prestazioni dei drive SSD

Ogni matrice di memoria NAND Flash è costituita da blocchi multipli, che a loro volta contengono molteplici pagine.

La memoria NAND Flash può essere letta e scritta a livello di singole pagine, ma può essere cancellata solo a livello di intero blocco.

Se una singola pagina deve essere modificata o cancellata da una pagina precedentemente programmata all'interno di un blocco, l'intero blocco composto da pagine multiple dovrà prima essere letto mediante una memoria temporanea e successivamente cancellato, prima di poter programmare i nuovi contenuti nel medesimo indirizzo di allocazione di tale blocco.

Riferimenti

L'unico scenario in cui una pagina può essere scritta direttamente all'interno di un blocco di memoria NAND Flash, senza dover ricorrere a questa tediosa procedura di lettura-modifica-scrittura, si verifica quando la pagina è già vuota.

Mantenere grandi quantità di blocchi vuoti e riservati mediante l'over-provisioning contribuisce a garantire la continuità delle prestazioni, specialmente in scenari caratterizzati dalla presenza di scritture casuali che richiedono la massima amplificazione in scrittura (WAF). [1]

  1. JESD219: Solid-State Drive (SSD) Endurance Workloads, JEDEC Committee (http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a). I carichi di lavoro indicati rappresentano uno standard di settore in ambito Client ed Enterprise per la classificazione dei drive SSD e la determinazione del valore TBW nominale supportato dagli stessi. Ovviamente il vostro effettivo carico di lavoro potrebbe non coincidere con questi e trovarsi quindi al di sopra o al di sotto rispetto al valore di TBW nominale, a seconda del fattore di amplificazione in scrittura (WAF) specifico dell’applicazione utilizzata.

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