Bu sitede, gelişmiş özellikler ve işlevler sunmak için tanımlama bilgileri (cookie) kullanılmaktadır. Bu siteyi kullanarak buna izin vermektesiniz. Gizliliğinize ve veri güvenliğinize önem veriyoruz. Her ikisi de yeni güncellendiğinden lütfen Tanımlama Bilgisi (Cookie) Politikasını ve Gizlilik Politikasını gözden geçiriniz.

Teknik Özet

R.A.I.S.E. nedir?

Şekil 1. SF-2500 Flash Veri Depolama İşlemcisi Blok Şeması [1]

Redundant Array of Independent Silicon Elements (R.A.I.S.E™) LSI® SandForce® DuraClass™ teknolojisi bileşeninde bulunan Flash Veri Depolama İşlemcisinin (FSP) Hata Düzeltme Kodu (ECC) yeteneklerini tamamlayıcı bir teknolojidir.

NAND Flash, kullanım sırasında bir dizi doğal olarak meydana gelen bit hataları (BE) yaşar. NAND Flash'ın Hayat Başlangıcı (Beginning of Life - BOL) ve Hayat Sonu (End of Life - EOL) sırasında bu bit hataları dahili Hata Düzeltme Kodu (ECC) bileşeni ile tespit edilir ve düzeltilir.

Şekil 2. Üssel NAND BER büyümesi örneği

Bit Hata Oranı (Bit Error Rate - BER) üretim sırasında NAND Flash üreticisi tarafından belirlenir ve büyük oranda üretim işlemine ve üretilen NAND türüne bağlıdır.

BER, NAND'da kalan programlama-silme döngüleri ile ters orantılıdır; bunun sonucunda NAND Flash aygıtına daha sık yazıldığından ya da silindiğinden Bit Hata Oranı, NAND EOL'a doğru orantısal olarak artar.

Şekil 2'de gösterildiği gibi düzeltilmemiş Ham Bit Hata Oranı (Raw Bit Error Rate - RBER) sıklığı, NAND Flash, kullanım ömrünün başlangıcından itibaren programlandığında (yazıldığında) ya da silindiğinde üssel olarak büyür ve sonunda üretici tarafından belirtilen Programlama/Silme döngüsü dayanıklılığını geçen bir kullanılamaz duruma yol açar.

Bir veri parçası için nadir de olsa bir bit hatası meydana geldiğinde, ilk savunma hattı ECC bileşenidir.

ECC karmaşıklığı, bit uzunluğunun geri kazanılabilirliğine (ör. 512 bayt için 1 bit, 2 bit ... 55 bit), kullanılan koda (ör. BCH, Reed Solomon) göre değişebilir ve Flash hatalarının düzeltilmesine ve ana bilgisayara geçerli verilerin gönderilmesine yardımcı olur.

ECC bileşeninin gücünü tanımlamak için Düzeltilemez Bit Hatası Oranı (Uncorrectable Bit Error Rate - UBER) terimi, ECC uygulandıktan sonra bile tek düzeltilemez bit hatasının gerçekleştiği oranı tanımlamak için kullanılır.

Şekil 3. LSI SandForce FSP ile Standart SSD Denetleyicisi UEBER değerlerinin karşılaştırması [2]

Şekil 3'te, standart bir SSD Denetleyicisi (Flash Veri Depolama İşlemcisi) üzerinde işlenen her 1 kuadrilyon bit (~0,11 Petabayt) için gerçekleşen Düzeltilemez Bit Hatası Oranı ve kullanıcı verilerinin düzeltilemez bit hataları ve sessiz hatalara karşı SandForce SSD İşlemciye (FSP) göre daha fazla risk altına aldığı görülmektedir. [2] [3]

BER, özellikle NAND Flash'ın kullanım ömrü sonunda olmak üzere Flash Veri Depolama İşlemcisi üzerindeki ECC yeteneklerini tükettiğinde, düzeltilemez hataların oluşma olasılığı artar ve veri bozulmaları gerçekleşebilir.

Bu durumda, ikinci savunma hattı Redundant Array of Independent Silicon Elements (R.A.I.S.E.) korumasının kullanılması için SSD sürücüsü kapasitesinden ayrılan küçük NAND Flash alanıdır.

Şekil 4. Tek bozuk sayfa, yedek bilgilerden yeni bilinen iyi bloğa dönüştürülüyor [2] [4]

R.A.I.S.E. SSD NAND Flash cihazlarındaki birden fazla sayfada saklanan yedek bilgilerden oluşturularak, şekil 4'te gösterildiği gibi sayfayı ya da blok seviyesi verileri şeffaf biçimde bir bilinen iyi NAND Flash bloğuna dönüştürür.

Bu teknoloji, eşlik bitinin ikinci kez yazılması için gereken masraflar olmadan tek SSD sürücüsünde RAID 5'in (Redundant Array Of Independent Disks) korumasını ve güvenilirliğini sağlar ve R.A.I.S.E™ içermeyen standart bir SSD Flash Veri Depolama İşlemcisine göre yaklaşık bir katrilyon kat daha az Düzetilemez Bit Hatası Oranına (UBER) sahiptir, ya da diğer bir deyişle her 100 oktilyon (10^-29) bit ya da her ~111022302462515,66 Petabayt işlenen veri için 1 bit hatası oluşur.

Sayfa ve blok seviyesi kurtarma (şerit başına tek bit), 50-100 ms içinde gerçekleşir ve kullanıcı tarafından fark edilebilecek bir etkiye sahip değildir. Böylece sorunsuz veri kurtarma işleminin yanı sıra garantili veri bütünlüğü sunar.

Her yeni nesilde litografinin küçülmesiyle, daha küçük NAND Flash geometrilerinin yönetilmesi karmaşıklığı artar ve Programla/Sil dayanıklılığı azalır. • Dolayısıyla R.A.I.S.E. koruması, NAND Flash üreticileri tarafından, NAND Flash güvenilirliğini yönetmede ve geliştirmede önerilen çözüm haline gelmiştir.

Şekil 5. ECC, R.A.I.S.E. ve CRC-32'nin kullanıldığı NAND veri koruması katmanları

ECC bileşeni tarafından düzeltilemez bit hatasının algılanmaması nedeniyle sessiz hataların meydana geldiği durumlarda, ana bilgisayara geçersiz veri gönderilebilir ve kullanıcı veri bütünlüğünden ödün verilmesi riski ortaya çıkar.

FSP ECC bileşeni tarafından hiçbir hata tespit edilmediğinden R.A.I.S.E. yardımcı olamaz ve Uçtan-Uca 32 bit CRC kontrolü kullanılarak gelmekte olan veriler, geçersiz verilerin ana bilgisayara geçerli olarak gönderilmesi nedeniyle veri bütünlüğünden ödün verilmeden yakalanır.

Hisse senetleri işlemleri gibi görev açısından kritik uygulamalarda, ana bilgisayara bir tane bozuk veri bitinin geçerli olarak gönderilmesi riski, hatanın hemen tespit edilememesi durumunda tüm ekonomiyi mahvedebilir.

Sonuç

NAND Flash yönetiminin karmaşıklığı, kullanım ömrünün başlangıcından sonuna kadar üssel olarak artar.

Giderek artan Bit Hatası Oranının (Bit Error Rate - BER) yönetilmesi,NAND Flash cihazın sonlu programlama-silme dayanıklılığının ötesinde veri korumasını garanti etmek için LSI SandForce R.A.I.S.E. gibi yenilikçi çözümlerin kullanılmasını gerektirir.

Zaten karmaşık olan hata düzeltme sisteminin (ECC) ve LSI SandForce DuraClass Flash yönetimi teknolojisini tamamlamak için R.A.I.S.E.'den daha düşük bir sistemin kullanılması, kullanıcı verilerinin bütünlüğünün yanı sıra, SSD kullanım döngüsü sırasında istemci, kurumsal ve endüstriyel uygulama sınıflarında tüm SSD'nin bütünlüğünü risk altına sokar.

Referanslar:
  1. SandForce SF-2600 and SF-2500 Enterprise Flash Storage Processors, LSI Corporation (http://www.lsi.com/downloads/Public/Flash-Storage-Processors/LSI_PB_SF-2500_EnterpriseFSP.pdf)

  2. RAISE™ - Redundant Array of Independent Silicon Elements, LSI Corporation (http://www.lsi.com/technology/duraclass/Pages/RAISE.aspx)

  3. LSI DuraClass™ Technology, LSI Corporation (http://www.lsi.com/technology/duraclass/Pages/default.aspx)

  4. SF-2000 Family SSD Processors New Enterprise and Industrial Products, LSI Corporation October 2010 (http://www.lsi.com/)

        Back To Top