Dyski SSD z technologią Multi-stream

Z jednej strony duża wydajność i energooszczędność dysków SSD wykorzystujących pamięci NAND Flash, pozwala już dzisiaj na coraz częstsze ich wdrażanie w centrach przechowywania danych. Niższy koszt użytkowania (Total Cost of Ownership) dodatkowo przyspiesza wymianę dysków HDD na SSD w aplikacjach wykorzystujących pamięć masową. Z drugiej jednak strony, stosowane układy NAND okazały się być, jednym z największych problemów w dalszym wzroście wydajności pamięci. Z pomocą przychodzi opracowana przez Samsunga technologia Multi-stream. Stosowanie układów NAND nie pozwala na szybkie nadpisywanie danych. W pierwszej kolejności muszą przejść przez cykl defragmentacji, tak aby móc odzyskać potrzebną przestrzeń. W tym celu, proces zbierania niepotrzebnych danych – tzw. śmieci (Garbage Gollection) kopiuje dane użytkowników do nowych bloków pamięci a następnie usuwa nieaktualne dane, umożliwiając tym samym na zapisywanie przez nośnik nowych danych, w nowo wykasowanym bloku. Takie przetwarzanie kolekcji śmieci zmniejsza wydajność odczytu i zapisu danych na dysku SSD. Dodatkowo zmniejsza również jego żywotność, ponieważ każdy chip NAND wytrzymuje określoną liczbę cykli zapisu, zanim zostanie uszkodzony. Problem rozwiązała firma Samsung poprzez opracowanie nowej technologii Multi-stream, w której przechowywanie powiązanych lub podobnych danych, odbywa się w tym samym bloku usuwania (erase block). Czym są strumienie? Strumienie są wskazówkami hosta, które odpowiednio znaczą dane powiązane ze sobą lub mające podobną żywotność. Oznacza to, że grupa indywidualnych danych tworzy tak zwany strumień zbiorczy, który posiada własny identyfikator strumienia. W ten sposób, każde dane oznaczone takim samym, unikatowym identyfikatorem strumienia, zostaną zgrupowane w tym samym bloku usuwania. W konsekwencji, w osobnych blokach pamięci znajdą się dane opisane jako: „Hot”, „Warm” i „Cold”. Rysunek 1. Proces gromadzenia danych w technologii Multi-stream i obecnie używanej. Dane w bloku usuwania są powiązane z innymi danymi lub mają podobny czas życia. To powiązanie zwiększa szanse na zwolnienie całego bloku usuwania, w momencie gdy dane zostaną usunięte przez system operacyjny. W rezultacie, kiedy zbierane są śmieci, znacznie mniej danych lub praktycznie żadne dane nie muszą być przenoszone. To prowadzi do oczekiwanego wzrostu wydajności. Południowo koreański koncern przeprowadził testy wydajności technologii Multi-Stream, przy wykorzystaniu benchmarka Fio (Flexible I/O tester). Zmierzone rezultaty na dysku SSD PM953S M.2 z protokołem NVMe (Non-Volatile Memory Express) wykazały nawet dziewięciokrotną poprawę przepustowości zapisu danych w porównaniu do starszych rozwiązań SSD. Rysunek 2. Przepustowość zapisu danych w technologii Multi-Stream w porównaniu do obecnych rozwiązań. Na podstawie wyników oszacowano również, że przewidywany czas życia dysku SSD może zostać zwiększony nawet trzy krotnie, w stosunku do obecnych rozwiązań. Rysunek 3. Wytrzymałość dysku w technologii Multi-Stream w porównaniu do obecnych rozwiązań. Obecnie aplikacje potrzebują odpowiedniej pamięci do wydajnego przetwarzania dużych ilości danych. Zapewnienie całodobowej ochrony danych i ich przechowywania, możliwe jest tylko dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych centrów danych. Innowacyjna technologia Multi-Stream została ustandaryzowana w maju 2015 roku przez komitet techniczny T10 i wdrożona w centrach danych SSD firmy Samsung. Z całą pewnością jest to duży krok na przód, który pozwala uniknąć fragmentacji dysku, zmniejsza lub całkiem eliminuje niepotrzebne dane, zwiększa wydajność oraz żywotność dysków SSD poprzez wzrost liczby cykli zapis/odczyt. Kompleksowe rozwiązania SSD firmy Samsung pozwalają już dzisiaj spełnić podstawowe wymagania dotyczące prędkości i ochrony danych, eliminując wąskie gardła wydajności i przepustowości. © Samsung