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Relazione tecnica

Guida alla comprensione dell’over-provisioning (OP)

Sebbene i drive a stato solido (SSD) siano spesso simili agli hard disk (HDD) di tipo meccanico in termini di dimensioni fisiche (ossia altezza, larghezza e lunghezza) e di interfacce esterne (SATA o SAS), il funzionamento a un livello più profondo, così come i componenti interni di un SSD differiscono notevolmente dalla tecnologia a piatti magnetici rotanti che contraddistingue le unità HDD.

Terminato l’assemblaggio di un SSD, il produttore può riservare una percentuale aggiuntiva della capacità totale alle funzioni di over-provisioning (OP). Tale operazione viene eseguita durante la fase di programmazione del firmware. L’over-provisioning migliora le prestazioni e spesso incrementa la resistenza dei drive SSD, che possono durare più a lungo proprio grazie alla maggiore quantità di storage NAND Flash a disposizione del controller SSD, così da ridurre l’usura a carico della memoria NAND Flash durante tutto il ciclo di vita operativa.

Per calcolare la percentuale di capacità da riservare alle funzioni di over-provisioning (OP) su un disco SSD, è possibile utilizzare la formula riportata in Figura 1.

Percentuale per over-provisioning =

Capacità fisica - Capacità utente


Capacità utente

Figura 1. Formula per il calcolo della percentuale per over-provisioning.

Di solito, il valore percentuale di over-provisioning riscontrabile in molti drive SSD è 7%. La figura 2 mostra il rapporto tra la capacità fisica di un drive SSD e la capacità a disposizione dell’utente dopo l’over-provisioning.

Capacità fisica Capacità utente % capacità per over-provisioning Classe applicazione
64 GB 60 GB 7% Prevalenza di lettura
96 GB 90 GB 7% Prevalenza di lettura
128 GB 120 GB 7% Prevalenza di lettura
128 GB 100 GB 28% Prevalenza di scrittura
256 GB 240 GB 7% Prevalenza di lettura
256 GB 200 GB 28% Prevalenza di scrittura
512 GB 480 GB 7% Prevalenza di lettura
512 GB 400GB 28% Prevalenza di scrittura
1.024GB 960GB 7% Prevalenza di lettura
1.024GB 800GB 28% Prevalenza di scrittura
2.048GB 1.800GB 14% Prevalenza di lettura
2.048GB 1.600GB 28% Prevalenza di scrittura

Figura 2: over-provisioning in base alla capacità e alla classe di applicazione

Le applicazioni possono caratterizzarsi per la prevalenza delle operazioni di lettura, come avviene nel caso dei carichi di lavoro in ambito Client in cui mediamente si registra il 20% di scritture a fronte dell’80% di letture. Le applicazioni in ambito Enterprise che utilizzano un dispositivo di storage per la cache di lettura si considerano a prevalenza di lettura; se invece queste applicazioni scrivono più dati nel dispositivo di storage, saranno considerate a prevalenza di scrittura.

La capacità di OP impostata dal produttore dell'SSD può variare in termini di dimensioni, in base alla classe di applicazione dell'SSD e alla capacità totale di memoria NAND Flash disponibile.

Drive di capacità maggiore, e con classi di applicazione differenti, sono normalmente configurati con capacità di over-provisioning superiori, in ragione dei maggiori requisiti di risorse richiesti per la gestione di quantità superiori di memoria NAND Flash, associata all'uso delle funzioni di garbage collection, blocchi di riserva (spare block) e funzionalità ottimizzate per la protezione dei dati.

Questa capacità di over-provisioning non è accessibile all'utente ed è invisibile per il sistema operativo host. Si tratta di uno spazio esclusivamente riservato all’utilizzo da parte del controller SSD.

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