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OP による性能と耐久性の維持

SSD が無効なページで一杯になるような状況を避けるために、SSD のガーベジコレクション機能により、一時的な作業スペースとして性能設定領域が用いられ、予定された有効なページのマージを管理し、無効な (または削除された) ページで満たされたブロックが取り戻されます。

取り戻されたページ/ブロックはその後で性能設定の容量に追加され、SSD コントローラからの書き込み動作に対応し、またトラフィック負荷のピーク時にパフォーマンスを最大化します。読み取り、イレーズ、変更、および書き込みの性能上の影響として、すでに無効なページで満たされて部分的に一杯になったブロックに戻されたすべての有効なページは、実行速度が遅くなる可能性があります。

ガーベジコレクションはオペレーティングシステムとは独立して動作し、活動性が低い時に定期的に、自動的にトリガーされるか、またはガーベジコレクションの予定を決めるために、対応する ATA データセット管理の TRIM コマンドの発行によりトリガーされます。

SSD コントローラはトラフィック負荷のピーク時に SSD の全体性能に影響を与えずに、すべての NAND フラッシュメモリセル間で書き込み動作のインテリジェントな再分配を行うため、性能設定機能を介して常に利用可能な空きブロック数が、NAND フラッシュの有効なウェアレベリングの維持を支援することになります。

また ATA データセット管理の TRIM コマンドは、無効なページや使用しないユーザーの容量を取り戻すことにより、SSD の利用可能な領域に追加することができます。

OP の効果を理解するために、イラストの Kingston 製エンタープライズ SSD の DC400 SSD を検討します。これらの SSD は最大容量が 1.8TBで、各ユーザーは Kingston SSD Manager ツールを使用して、オーバープロビジョニングを調整できます。OP のサイズを調整することにより、7% 以上の OP レベルで、パフォーマンスと耐久性向上の効果を得ることができます。

初期化済ドライブの容量 OP (オーバープロビジョニング) のサイズ 順次読み取り/書き込み帯域 (Mb/秒) 定常状態 4K 読み取り/書き込みランダム IOPS TBW
(JEDEC Enterprise [1])
DWPD[2]
400GB 28% OP 555 / 535 85K / 35K 422TB 0.57
480GB 7% OP 555 / 535 85K / 11K 257TB 0.30
800GB 28% OP 555 / 530 78K / 32K 860TB 0.58
960GB 7% OP 555 / 520 78K / 11K 564TB 0.32
1600GB 28% OP 555 / 510 78K / 32K 1678TB 0.57
1800GB 14% OP
(大きな読み取り負荷)*
555 / 500 67K / 18K 1432TB 0.43

図 3. 性能設定用に割り当てられたディスク容量と、アプリケーションクラス

図 3 では、異なる OP レベルでの、DC400 (400/480GB、800/960GB、1600/1800GB) の異なるペアの容量を比較しています。

各ペアの容量を比較すると、次のようになります。

  • 各ペア内の大容量ドライブ (低い OP) は、同じ転送速度 (帯域) を維持できますが、IOPS (ランダム書き込み IO/秒) は大きく低下します。これは、OP が低い各ドライブは読み取りが集中するアプリケーションにおいて良好でも、28% OP のドライブで比較した場合、書き込みが集中するアプリケーションにおいては動作が遅くなる可能性があることを意味します。
  • またオーバープロビジョニングが低いことは、各ドライブの書き込みバイト総数 (TBW) が低下することを意味します。OP のパーセント値が大きくなるほど、SSD の寿命は長くなります。960GB の DC400 は、最大 564TB のデータ書き込みが可能で、800GB の DC400 は 860TBW を達成可能です。Kingston の書き込みバイト総数 (TBW) は、JEDEC Workload Reference [1] に基づきます。
  • 保証期間を通じて TBW 値を DWPD (1日あたりのドライブ書き込み数) に変換した場合、28% の OP を持つドライブは、1 日あたりの書き込み数の約 2 倍に達します。書き込みが集中するアプリケーションで、28% の OP が推奨されるのはこのためです。

参照

  1. JESD219: Solid-State Drive (SSD) Endurance Workloads, JEDEC Committee (http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a).これらのクライアントおよびエンタープライズの作業負荷は、業界が SSD を評価し、SSD でサポートされている定格 TBW を得るための標準値を示します。ユーザーの作業負荷は変化する可能性があり、またユーザーアプリケーションからの固有の WAF のために、関連する TBW の仕様は時間の経過と共にユーザーの作業負荷より上昇または下降する可能性があります。

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