SSD 전원 손실 보호에 대한 면밀한 검토

SSD에서 전력 손실 보호(PLP)는 새로운 개념이 아니지만, 최신 SSD 설계에서 전력 손실 발생 중 그리고 발생 후 SSD를 보호하는 애플리케이션과 기법이 크게 개선되었습니다. 전력 손실 보호의 목표는 두 가지 주요 목적을 달성하는 것입니다.

  • 이동 중인 데이터를 영구적으로 비 휘발성 플래시 메모리(또는 드라이브의 DRAM나 SRAM 캐시 버퍼에 상주한 데이터)로 안전하게 플러시하고
  • SSD시스템 재부팅시 다시 인식하고 사용할 수 있도록 SSD 맵핑 테이블의 무결성을 유지합니다.

참고: 플래시 전환 계층(FTL)이라고도 알려진 SSD 맵핑 테이블은 SSD 상에서 데이터의 물리적, 논리적 맵핑을 담당합니다.

정상적인 시스템 종료 상태에서, SSD는 호스트 ATA 드라이버로부터 시스템이 종료 중이라고 알리는 명령(즉시 대기 명령)을 수신하고 SSD는 전력 제거를 준비합니다. 정상적인 시스템 종료 시, SSD는 캐시 버퍼를 플러시하고 맵핑 테이블을 업데이트하는 데 충분한 시간을 가집니다.

잘 설계된 SSD는 SSD에 온보드 전력 유지 커패시터를 갖춘 하드웨어 기반 설계 및/또는 다음에 전원을 켰을 때 SSD에서 성공적으로 복구하도록 보장하기 위해 플래시 메모리에 중요 메타데이터 정보를 작성하는 펌웨어 PLP 구현을 채택하게 됩니다. Kingston은 현재 PLP용 탄탈 폴리머 커패시터를 사용하고 있습니다.

초기 세대 SSD는 오늘날의 모델처럼 갑작스런 전력 손실에 탄력적으로 반응하지 않았습니다. 갑작스런 전력 손실 발생을 겪은 SSD는 다음 전력 주기에 응답하지 않게 되는 경우가 일반적이었습니다. 이렇게 초반에는 전력 손실 발생으로 인해 SSD를 복구할 수 없게 하고, 데이터 손실이 일어나는 사례가 많았습니다.

2가지 PLP 접근법 자세히 알아보기

하드웨어 PLP – 하드웨어 PLP은 SSD의 캐시 버퍼에 상주하는 데이터를 플래시 메모리에 쓰고 맵핑 테이블을 업데이트할 수 있도록 충분히 오래동안 온보드 전력 커패시터(Power Cap)로 SSD에 전력을 유지함으로써 데이터 손실을 줄이는 것에 일차 목적을 두고 설계되었습니다. SSD에서의 일반적인 하드웨어 기반 PLP 이벤트에 대한 개념적 개요는 이와 같습니다.

SSD 컨트롤러를 통해 갑작스런 전력 손실이 감지됨

  1. 온보드 전력 커패시터로 SSD에 전력 유지
  2. 컨트롤러에서 내부 명령을 내려 캐시 버퍼에 대해 플러시 수행
  3. 컨트롤러는 전력 제거에 대한 준비로 맵핑 테이블 업데이트
  4. 드라이브가 적절하게 전원 종료

펌웨어 PLP – 펌웨어 PLP 보호 또한 마찬가지로 전력 손실 발생 이후 전원을 켰을 때 맵핑 테이블을 재구축하는 펌웨어의 기능을 보장하여 데이터 손실 가능성을 줄이도록 설계되었습니다. 펌웨어 기반 PLP 보호의 개념적 개요는 이와 같습니다.

  1. SSD의 맵핑 테이블이 플래시 메모리에 저장되고 DRAM에 업데이트됨
  2. 새로운 데이터가 SSD에 쓰여질 때, 펌웨어가 맵핑 테이블을 업데이트함
  3. 작성된 새로운 데이터는 항상 LBA, EEC 및 기타 구조 데이터 정보를 포함하는 태그(또는 예비 바이트)와 함께 작성됨
  4. 갑작스런 전력 손실 발생
  5. 본래의 맵핑 테이블과 결합된 데이터 구조 정보가 담긴 예비 바이트는 SSD 펌웨어가 다음에 전원을 켰을 때 SSD의 맵핑 테이블을 재구축하도록 보장

펌웨어 PLP 보호는 기업용 스토리지 애플리케이션에서 데이터 손실을 방지하는 매우 효과적인 수단입니다. 예를 들어, RAID 어레이에 구성된 SSD는 RAID 어레이의 무결성을 유지하도록 전력 장애 발생 이후에 온전한 상태로 복구 및 복귀할 수 있는 기능이 필수적입니다. 어레이 구성원 중 한 개 이상의 장애가 발생하면 데이터 손실 가능성이 높은 오프라인 어레이로 이어질 수 있습니다.

또 다른 기업 시나리오는 SSD를 포함하여 물리적 SSD가 여러 LUN으로 분할되고 여러 호스트 간에 공유되는 대규모 "공유 풀" 스토리지를 구성할 수도 있습니다. 고가용성은 이러한 예시에서 중요한 설계 고려 사항이며 펌웨어 기반 PLP 보호는 이러한 LUN 및 호스트를 서비스하는 SSD의 성공적인 복구를 보장합니다.

Kingston은 갑작스런 전력 손실 탄력성을 최우선순위로 삼습니다.

Kingston®은 표준 적격성 평가 프로세스의 일환으로 SSD(고객 및 기업용)에 대해 매우 엄격한 엔지니어링 전력 주기 테스트를 거칩니다. 호환성, 성능 및 내구성 테스트와 더불어, Kingston SSD는 수많은 불안정 전력 손실 발생을 성공적으로 통과하여 부팅한 다음 완전히 기능하여 적격성 평가 프로세스를 통과해야 합니다. 만약 SSD가 전력 손실 테스트 중 "벽돌"이 된 경우, 엔지니어링 적격성 테스트가 중지되고, 문제를 해결한 다음 적격성 평가 프로세스를 처음부터 다시 시작합니다.

결론

각 애플리케이션 및 환경은 고유하며 어떤 PLP 유형이 여러분의 환경에 적합한지 결정할 때 일부 고려 사항을 검토해야 합니다.

오늘날 대부분의 기업 애플리케이션은 이중화 전원 공급 장치, 배터리 백업 시스템 및 발전기로 보호되어 예상치 못한 전력 손실의 상황에서도 데이터센터가 계속 실행되도록 유지합니다. 소프트웨어 및 고속 네트워크는 데이터 복제 아키텍처 수의 증가를 위한 기반이 되었고, 단일 장애 지점으로써의 하드웨어를 제거했습니다.

고가용성(HA) 사례와 함께 데이터센터 전력의 안정성은 스토리지 애플리케이션에 어떤 SSD PLP 보호 유형이 가장 적합한지 결정하는 데 있어서 중요한 요소여야 합니다.