какие контроллеры лучше для ssd

реклама

Появившись намного ранее флэш-памяти, Solid State Drive стал накопителем информации, не содержащим каких-либо механических компонентов. Пионером в создании стала корпорация Dataram, представив для промышленных целей SSD Bulk Core в 1976 году. Он содержал в себе 8 планок энергозависимой RAM-памяти, каждая из которых имела объем 256 килобайт. Стоимость составляла 9700 долларов США. Работал, был востребован, но из-за уязвимости данных высокого авторитета в соответствующих кругах не заслужил.

Потребительский класс стали завоевывать в 1982 году, оснастив компьютер Apple II внешним накопителем RAM Disk, который стоил дороже самого компьютера, поэтому пользователями был принят с большой осторожностью, несмотря на агрессивную рекламу.

Далее, в силу собственного характера и темперамента, я пропущу историю создания и распространения флеш-памяти, пропущу и пересказ того, как был создан первый SSD на ее основе. Всю эту информацию с легкостью можно почерпнуть в сети, готовясь к какому-нибудь докладу или создавая презентацию по теме. А вот на видах и классификациях современных SSD мы с вами задержимся:

Память

реклама

Флеш-память различается методом соединения ячеек в массив. И имеет 2 конструкции: NOR и NAND.

NAND-тип флеш-памяти нам максимально интересен и он был анонсирован Toshiba в 1989 году на International Solid-State Circuits Conference.

1. Планарный тип или 2D.

реклама

реклама

Важной особенностью линии развития памяти в цепочке SLC-MLC-TLC является увеличение уровней ячеек. Но. резко падает выносливость, грубо говоря до серьезных цифр (на порядки) падает число циклов полной перезаписи. Да и скорость падает. Прямо регресс какой-то. Успокаивает то, что цена тоже падает и, как это ни странно, падает ощутимо. Плюс растет качество контроллеров, да всегда уменьшается техпроцесс. Впрочем, чтобы глубоко не погружаться в технические джунгли самому и не замучить вас, мои читатели, скажу, что эти страшные цифры снижения выносливости с переходом применения памяти от одной к другой вряд ли будут опасны для простого пользователя. Этих цифр хватит, чтобы мы с вами пользовались своим новым SSD много лет. Другое дело сервера и рабочие станции. Тут уж не грех и про эту самую «выносливость» подумать. Но и производители не дремлют. Линейка PRO некоторых производителей, например, говорит нам о том, что диск на основе MLC прослужит долго при максимальных нагрузках, но и стоить будет значительно дороже аналога на TLC. Подведя промежуточный итог на этапе рассказа о типах памяти скажем так: SLC получила распространение в корпоративном сегменте, TLC стала безусловным монополистом в рознице, а продукция на основе MLC ориентирована, в первую очередь, на тех, кто ценит надежность и при этом хочет выжать все возможное из своей машины.

Все бы так и оставить, но потенциал двумерной NAND оказался ограничен. С этого я начал свой рассказ о памяти. Когда возможности 15-нанометрового технологического процесса были практически исчерпаны, а дальнейшее совершенствование программной части перестало обеспечивать сколь-либо заметного прироста важнейших показателей, на смену планарным микросхемам пришла флэш-память 3D NAND.

2. 3D NAND

После того, как мы поговорим чуточку о другом, к видам памяти мы еще вернемся, да и у вас, мои дорогие читатели, появится повод дочитать мои размышления до конца.

А поговорим мы о физическом интерфейсе подключения и форм-факторе, что иногда одно и тоже, в свете разговора о пропускной способности. И здесь мы начнем с маленькой, но важной закономерности. Неважно сколько лет мы подключаем свои HDD к шине для накопителей, важно, что сможет позволить этот интерфейс нашей памяти. С какой скоростью он позволяет обмениваться информацией? Вспомним азбучные вещи:

1. IDE / SATA/

Кому-то интересно будет узнать, что IDE SSD тоже были как в форм-факторе 2,5 дюйма, так и 3,5, а вот список привычных интерфейсов пользовательского уровня для внутренних носителей: SATA 2 интерфейс обратно совместим и поддерживается на SATA 1 портах. SATA 3 интерфейс обратно совместим и поддерживается на SATA 1 и SATA 2 портах. Однако максимальная скорость диска будет медленнее из-за скоростных ограничений порта.

Как эти азбучные данные применить к размышлениям о SSD? А вот как:
Например, SanDisk Extreme SSD поддерживает интерфейс SATA 6 Гбит/с и при подключении к портам SATA 6 Гбит/с может доходить до 550/520MБ/s последовательного чтения и последовательной записи соответственно. Однако, когда диск подключен к порту SATA 3 Гбит/с, она может доходить до 285/275MБ/s последовательного чтения и последовательной записи соответственно. В любом случае, это будет много быстрее, чем использование даже самого скоростного HDD.

Дальше возник совершенно простой вопрос. Поскольку память для SSD способна работать и на гораздо больших скоростях, а развитие и физические возможности интерфейса SАТА и всех его итераций исчерпали себя, то надо дать что-то другое данным носителям информацми. Дать новое или уже имеющееся и применяемое. Кстати, несмотря на то, что SАТА для HDD вполне достаточный интерфейс, задумывались о новом, как раз для HDD дисков. А применять стали для SSD. Что же нашли? А вот что:

Далее я просто приведу пример других известных форм-факторов без комментариев. Потом вернемся к обсуждению новейших видов памяти с привязкой ее к этим форм-факторам и их интерфейсам. Мне кажется, что так нам будет легче внести ясность в предмет обсуждения:

Экзотику лишь упомянем. Это, например, накопитель, который вставляют прямо в слот оперативной памяти

Еще один, который сейчас редко встретишь. SATA-Express, с интерфейсом, использующим 2 линии PCI-Express, что позволяет достигать максимальной пропускной способности в 2 ГБ. Реализации не нашел. Сейчас SSD-диски M.2 (забегая немного вперед) могут использовать 4 линии PCI-Express с пиковой пропускной способностью 4 ГБ/с. Для подключения используется специальный кабель.

2. mSATA

3. PCI-E AIC (add-in-card)

4. U.2

двигаемся дальше и поговорим о

это новый стандарт SSD-накопителей. Обычные SSD различных форм-факторов работают по интерфейсу SATA, который передает информацию медленнее, чем на это способен сам накопитель. NVMe работает по интерфейсу PCI Express, производительности которого нам за глаза хватает. Диск NVMe выдает бо́льшую скорость чтения-записи данных.

Плывя по течению простых рассуждений о твердотельных накопителях, мы приближаемся к финалу повествования и вновь вспоминаем мою короткую историю в самом начале. OPTANE+QLC. Надо разобраться. Для этого мы мысленно возвращаемся в раздел Память. Начнем с несколько противоречивого лично для меня этапа развития памяти:

3D NAND QLC.

OPTANE. Intel Optane. Optane Memory.

Что сказать? Младшая версия обойдется нам от 25000 рублей, старшая в 2 раза дороже. Еще раз подчеркну, что здесь мы имеем бескомпромиссную скорость, заявленную надежность, хорошую гарантию и тот объем, который мы захотим себе позволить (из имеющихся).

Я, начиная свой рассказ c прочтенной когда-то рекламы, и поверхностно погрузив вас в тонкости информации о SSD, принял для себя решение о том, какой SSD я бы хотел иметь в своем компьютере. И я приобрел его. Это «всего лишь»:

Безусловно пора заканчивать. В самом финале скажу следующее:

2. Мною не тестировался приобретенный накопитель. Такие тесты уже есть. Плюс, я даже не сказал, какой накопитель у меня был до этого. Не было такой цели.

3. Попытался рассказать попроще о довольно сложном. Возможно, данный материал здесь, учитывая высокий уровень теоретической и практической подготовки наших читателей, поможет кому-то ответить на еще не возникшие вопросы.

Источник

Какие бывают контроллеры в SSD и какой лучше выбрать?

Всем привет! Тема сегодняшней публикации — контроллеры SSD: виды контроллеров, какой лучше, какого производителя стоит выбрать. Это не рейтинг и не ТОП: я не отдаю предпочтение конкретному бренду, просто делаю обзор. О том, какой SSD лучше, PCI-E или SATA, можно почитать здесь (скоро на блоге).

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Зачем нужен контроллер в SSD

Компонент предназначен для обмена данными с шиной SATA или PCI E, а также управления процессом записи информации в ячейки памяти. По сути, это «мозги», которые решают, как pci e ssd m 2 или любой другой тип должен правильно функционировать.

От эффективности контроллера во многом зависит эффективность всего твердотельного накопителя. Даже если самые быстрые ячейки снабдить тормознутым контроллером, нормально работать такой девайс не будет. Поэтому какой выбрать — не последний вопрос при покупке ССД.

Их выпускает гораздо меньше брендов, чем сами твердотельные накопители. Часть из них производит компоненты для SSD экстра-класса, остальные ориентируются на массового потребителя. Однако разделение это скорее условное: и у «бюджетных» брендов есть высокотехнологичные разработки.

JMicron

Один из самых старых игроков на рынке. Отметился производством откровенно провальных устройств, понеся репутационные потери. Впрочем, «было это давно и неправда», и сегодня компания успешно производит контроллеры для SSD SATA 3. Единственное «Но»: доля этого бренда на рынке очень низкая, так как существуют более достойные альтернативы.

Marvell

Американский бренд, один из старейших на рынке. Не путать с Marvel, американским же издателем комиксов про Капитана Америку и его друзей. Модификации на базе одного-единственного контроллера рассчитаны на прихотливого потребителя, которого в первую очередь интересует качество.какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssdВозможность «Поиграть» с прошивкой на Марвел дает производителям SSD возможность добиться самых разных показателей быстродействия при аналогичной аппаратной составляющей. По результатам тестов, твердотельные диски на этом контроллере одни из самых «шустрых». Можно брать — жалеть не будете.

SandForce

Старый уважаемый бренд, который в последнее время «Пропал с радаров». Даже партнеры, отдающие предпочтение этим контроллерам для ССД дисков, нашли альтернативу. Ожидание выпуска новых девайсов несколько затянулось — настолько, что об этой марке успели забыть.

Тем не менее, все еще можно найти твердотельные накопители на старом проверенном контроллере SF-2281. Бренд перешел в собственность компании Seagate. Возможно, наработки выпускаются уже под другой маркой.

Silicon Motion

Молодой подающий надежды бренд, делающий упор на бюджетном сегменте. Тем не менее, линейка девайсов постоянно обновляется, при этом поддерживаются самые актуальные технологии.

Компания выпускает полный набор, на базе которого можно создать собственный ССД накопитель. Фактически, продукты всяких «Ноунеймов», а также именитых брендов, использующих такую начинку, ничем кроме лейбла на корпусе не отличаются.

Phison

Еще один «молодой, да ранний» производитель. Выпускает откровенно бюджетные девайсы, однако в этой нише конкурентов у него мало. Если стоит выбор — какой лучше взять недорогой твердотельный накопитель, берите с таким контроллером, жалеть точно не будете.

Realtek

Древнючий тайваньский бренд, который фактически стал монополистом во всем, что касается компьютерного звука: конкурентов в этой нише у него больше нет. Любая материнская плата независимо от года выпуска оборудована Реалтековской звуковой картой.какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssdТакже фирма выпускает Ethernet адаптеры (доля рынка более 70%), кардридеры, USB концентраторы. В нише носителей памяти играет недавно, проектируя решения различных ценовых категорий. Интересно, что эта компания не имеет собственных производственных мощностей.

Samsung

Один из «китов», на которых держится индустрия электроники и бытовой техники. Компания имеет все необходимое для полного цикла разработки и производства девайсов любой сложности, при этом может себе позволить демпинговать цены. Контроллеры этой марки технически совершенны, как любой девайс производства Самсунг.

Toshiba

Хотя бренд производит много всякого, с контроллерами ситуация довольно интересная. Они выпускаются этой фирмой под брендом OCZ. Фактически, это модификации продуктов Marvell, Phison и SandForce.

Принимая во внимание технологические возможности компании, доработка чужих продуктов позволяет получить в итоге весьма достойный результат. Такие накопители в своих классах признаны одними из лучших.

Какой контроллер лучше

А вот это уже очень спорный вопрос и один из предметов для очередного холивара. Не буду давать никаких рекомендаций: все перечисленные бренды по своему хороши. Поэтому, покупая SSD, обращайте внимание в первую очередь на них: при обилии ноунеймов на рынке ошибиться несложно.

Также для вас будут полезны статьи о температуре SSD диска (скоро на блоге) и о проверке скорости SSD. Не забывайте делиться постами из моего блога в социальных сетях. До скорой встречи!

Источник

Эволюция контроллеров SSD-дисков

Привет, Geektimes! Уже давно на компьютерном рынке появились твердотельные накопители. Эти бесшумные и быстрые хранилища данных начали завоевывать популярность еще до начала 2010 года, но много ли дисков сохранилось в рабочем состоянии? Надежность первых партий SSD оставляла желать лучшего. Что изменилось с тех пор? Как эволюционировали контроллеры твердотельных накопителей? Куда шел технический прогресс и почему некоторые производители выбрали свой собственный путь – расскажу под катом.

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Порядок перечисления производителей контроллеров абсолютно случайный и не подлежит анализу на предмет выявления закономерностей.

JMicron

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Один из пионеров рынка SSD-контроллеров и завсегдатай рынка контроллеров SATA. Вышедший в 2009 году, JMF612 был одним из самых популярных и в течении 2010 года завоевал изрядную долю рынка. JMicron были популярны у компаний ADATA, Western Digital, а сейчас они являются основным поставщиком для Silicon Power – JMicron JMF667H – современный четырехканальный контроллер с поддержкой SATA III используется не только в обычных SATA дисках, но и в mSATA, например, у Transcend. Репутация, однако, у производителя подмочена неудачными JMF616, которые часто умирали без предварительного уведомления.

Marvell

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Один из самых известных производителей контроллеров для SSD-накопителей. Многие производители используют эту продукцию в своих дисках: Crucial, Intel, Plextor. Ключевыми параметрами являются надежность и невысокая цена, но для достижения реально классных результатов требуется серьёзная доработка прошивки. В свое время контроллеры Marvell стали физической основой для первых контроллеров OCZ Everest. Кроме того, контроллеры Marvell до сих пор используются в серии корпоративных накопителей OCZ Intrepid 3000 серии. Текущая версия контроллера – Marvell 88SS9189 – основа многих популярных моделей, например Crucial MX100. Новинки контроллеров для PCI-E SSD накопителей, представленные на выставках говорят нам о том, что Marvell идут правильным путем и готовы к конкуренции на рынке.

Samsung

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Будучи специалистами широкого профиля, инженеры Samsung вывели на рынок свою продукцию достаточно быстро, но не совсем удачно. Первая проба пера обладала низкой производительностью, но вот дальше корейская компания, которая обладает огромнейшими мощностями и производством NAND и DRAM памяти, сделала правильные ходы. Текущий флагман контроллерного ряда – MEX вкупе с мощными наработками в области чипов памяти превратил Samsung в одного из лидеров индустрии и даже Apple уже несколько лет заказывает твердотельные накопители для своих MacBook у злейшего конкурента.

Indilinx (OCZ)

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

До банкротства компании Indilinx они поставляли свои контроллеры Corsair, Crucial, G.Skill и естественно компании OCZ. После возникновения финансовых трудностей Indilinx были выкуплены OCZ Technology Group и затем обе они вошли в состав Toshiba. Ключевыми особенностями контроллеров нового поколения является надежность. Сейчас сайт KitGuru проводит эксперимент на пяти дисках OCZ ARC100 — по состоянию на 24 февраля 3 диска уже умерло, но при норме на каждый диск в 22 терабайта: первый из них умер на отметке — 322 терабайта, второй — на 352 терабайта, третий на 384 терабайтах. Еще два диска продолжают работу.(пруфлинк). Также важно понимать, что OCZ по сути производит память и контроллеры самостоятельно, а стало быть не зависит от рыночной ситуации с компонентами.Стоит отметить качественные прошивки последних контроллеров, которые обеспечивают качественную «приборку» диска, даже если команда TRIM выключена.

Intel

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

До того как приступить к выпуску собственных контроллеров, компания Intel выпускала SSD диски на базе сторонних чипов, например Marvell и SandForce. Немного странно видеть такую ситуацию от одного из лидеров индустрии, но вышедшие на собственных контроллерах диски Intel S3500 показывают, что точек роста еще много. Например, в области линейной записи.

SandForce (LSI)

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Пожалуй, самый популярный контроллер у производителей, не имеющих собственных разработок. SF-2281 стал хитом по многим причинам: невысокая стоимость, высокие цифры тестов в начале эксплуатации. При использовании качественной прошивки и быстрой синхронной памяти можно получить очень неплохие результаты, но…к сожалению SandForce поставляется в комплекте с базовой (не лучшей) прошивкой, что позволяет практически любому производителю собирать «собственные» диски. Если бы все производители уделяли должное внимание ПО и подбору компонентов, SF-2281 наверняка не получил бы репутацию “кукурузного” контроллера. Впрочем, к контроллерам Marvell тоже нужно уметь писать ПО, а то получится не то, что ожидают пользователи.

Phison

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Новая звезда на небосклоне контроллеров для SSD-накопителей. Компания является поставщиком многих ОЕМ-производителей, но до SandForce пока еще далековато. Лидеры среди клиентов Phison – Corsair, Kingston, Patriot. Стоимость контроллера играет важную роль, но достоинством контроллеров Phison является оптимизированное ПО и хорошая работа с мусором на накопителе. В дальнейшем, эти контроллеры вполне могут стать заменой SandForce, так как последние перешли под крыло Seagate и останутся ли независимым производителем контроллеров — пока что не известно.

Итоги

К чему, собственно говоря, весь сыр-бор? Этот пост носит справочный характер и если вам захочется повыбирать SSD исходя из контроллера у вас будет прекрасная возможность оценить возможности производителей и получить нужную информацию. Конечно, я охватил не всех производителей контроллеров на рынке IT, но вышеописанные занимают лидирующую долю рынка и по праву считаются лучшим выбором.

Источник

Введение в SSD. Часть 5. Контроллерная

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

В прошлых частях цикла мы рассказывали про историю накопителей, о применяемых интерфейсах и форм-факторах, а также про организацию на физическом уровне. Пятая же часть посвящена «мозгу» современного твердотельного накопителя.

Контроллер современного накопителя — маленький компьютер, который принимает стандартизированные команды и выполняет соответствующие действия с подконтрольным ему хранилищем. При этом внутреннее устройство контроллера может быть любым.

У Intel есть накопитель P4618 6.4 TB, который представляется системе как два накопителя по 3.2 TB. Аналогичное встречается и среди жестких дисков. Накопители Seagate с технологией MACH.2 — это два диска, «заключенные» в одном корпусе и объединенные единым контроллером.

Контроллер — достаточно сложное устройство, которое в зависимости от предназначения диска выполняет различные задачи по управлению данными. Например, базы данных часто требуют от накопителя запись непосредственно в энергонезависимую память, минуя кэш, и в этом случае серверный SATA SSD будет быстрее, чем пользовательский NVMe. Из-за большой вариативности контроллеров не будем вдаваться в детали конкретных устройств, а поговорим об общих принципах работы современного твердотельного накопителя.

Особенности записи

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Блоки и страницы в NAND-памяти. Источник
Хранилище твердотельного накопителя состоит из множества полевых транзисторов, соединенных друг с другом. При таком подходе чтение и запись выполняются страницами данных, размер которых обычно 4 КиБ. Таким образом, изменение одного бита на диске приводит к необходимости перезаписать всю страницу данных. Эта проблема называется усилением записи (Write Amplification).

Кроме того, твердотельные накопители не могут обновить данные в странице. Обновление страницы производится в четыре шага:

Износостойкость

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Выравнивание износа. Источник
Современные накопители построены на базе ячеек TLC, ресурс которых в разы меньше, чем у накопителей с ячейками SLC и MLC. Если какая-то программа в ОС будет постоянно перезаписывать маленький файл, а контроллер будет «наивно» обновлять одну страницу данных, то вскоре блок с этой страницей исчерпает ресурс. Исчерпание ресурса будет отображено в показателях накопителя, что неизбежно приведет к беспокойству системного администратора.

Во избежание сильного износа единичных блоков накопителя применяются технологии выравнивания износа (Wear Leveling). При этом обновление данных выполняется без очистки страницы накопителя и выглядит так:

Балансировка износа

В каком-то смысле производитель накопителей обманывает нас дважды. Первый раз использует десятичные приставки вместо двоичных: 480 ГБ — это 447 ГиБ. А второй раз, когда фактический объем накопителя больше, чем доступно пользователю. Часть объема зарезервирована производителем для внутренних нужд контроллера. Такой резерв называется запасной областью (spare).

Таким образом, у контроллера всегда есть немного свободного пространства, которое может быть использовано для внутренних процессов. Хотя точных данных нет, в различных источниках утверждается, что для контроллера резервируется от 7 до 28 % объема накопителя.

Как бы то ни было, вернуть зарезервированную производителем область в собственное пользование не получится.

какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть фото какие контроллеры лучше для ssd. Смотреть картинку какие контроллеры лучше для ssd. Картинка про какие контроллеры лучше для ssd. Фото какие контроллеры лучше для ssd

Процесс «сбора мусора». Источник
Помимо балансирования износа, в контроллерах в фоновом режиме часто проходит процесс «‎сбора мусора» (garbage collection). В ходе него с нескольких блоков собираются актуальные страницы и помещаются в один блок. Затем исходные блоки очищаются, так как в них не осталось страниц с данным.

Важно отметить, что сборщик мусора занимается перекладыванием данных в хранилище, чтобы было как можно больше чистых блоков. При этом он не может понять, что на файловой системе какой-то файл отмечен удаленным, так как контроллер накопителя не умеет работать в терминах файловых систем.

Для решения этой проблемы в каждом из протоколов есть команда, позволяющая уведомить контроллер об удалении файла. Для NVMe — это deallocate, для SATA — TRIM, а для SCSI — unmap. Суть каждой их этих команд одинакова: пометить страницы с удаленным файлом как «грязные».

Контроллеру приходится постоянно беспокоиться о состоянии страниц хранилища. При этом напрашивается очевидная оптимизация: если операционная система пытается считать данные со страниц, на которых нет данных, то вместо операции чтения можно просто генерировать необходимое количество нулей.

Это легко подтверждается с помощью эксперимента. Проводим Secure Erase для накопителя и запускаем тесты на случайное чтение с глубиной очереди 64. Затем «забиваем» накопитель с помощью последовательной записи, желательно дважды. И повторяем тесты.

Размер блокаЧистыйЗабитый
4M3400 MiB/s3376 MiB/s
8M3399 MiB/s3336 MiB/s

В наших тестах использовался SSD-накопитель Micron 7300 1.92 TB, подключенный по PCIe 3.0 x4. Третья версия PCI Express по четырем линиям способна пропускать 3940 МБ/с или 3757 МиБ/с. Мы, конечно, не достигли предела, но надо полагать, это из-за накладных расходов на протокол NVMe. Тем не менее, видно, что чтение с диска без данных «упирается» в предел 3400 МиБ/с. После заполнения диска на 15% результаты тестов стали хуже.

Несмотря на то, что контроллер накопителя всегда пытается сделать как лучше, иногда системному администратору стоит взглянуть на показатели диска своими глазами.

Показатели

Вне зависимости от интерфейса накопителя SSD имеют набор показателей состояния, которые могут быть считаны системным администратором. Для SATA-накопителей используются показатели S.M.A.R.T., которые не стандартизированы. Отсутствие стандарта приводит к появлению различных трактовок одного показателя.

Рассмотрим вывод утилиты smartctl на примере Intel S4510.

Для нашего диска интересны следующие параметры:

С точки зрения износа исправного диска интересен показатель 233 Media_Wearout_Indicator, так как при достижении числа 1023 накопитель программно заблокируется и будет доступен в режиме только для чтения.

Показатели S.M.A.R.T — это особенность протокола SATA. Для NVMe-накопителей есть NVMe log, который также считывается программой smartctl. Аналогичный вывод можно получить с помощью команды nvme smart-log.

В выводе NVMe накопителя меньше непонятных показателей, но все равно есть место разночтениям. Легко предположить, что параметр percentage_used отвечает за объем занятого пользователем пространства на диске, но это не так. Этот параметр эквивалентен Media_Wearout_Indicator и обозначает износ накопителя.

Не стоит забывать, что предоставляемые показатели и поведение контроллера реализуется прошивкой, которая может быть обновлена.

Перепрошивка

О прошивке твердотельных накопителей задумываются нечасто. В лучшем случае после покупки «накатывают» свежую версию и забывают до конца жизни накопителя.

Как бы то ни было, обновления прошивки редко приносят какие-то значительные и заметные для пользователя нововведения. Прошивка, как и любое другое программное обеспечение, может содержать ошибки, в том числе критические. К счастью, это происходит редко, а потому нет надобности постоянно поддерживать актуальность прошивок на всех используемых накопителях.

Хотя NVMe можно перепрошить через команды fw-download и fw-commit, чаще всего обновление прошивки производится через утилиты, предоставляемые производителем накопителя. Во избежание потенциально деструктивных действий мы не будем публиковать точные команды, а порекомендуем обратиться к официальной инструкции от производителя.

Заключение

Контроллеры накопителей — сложные устройства, которые управляют не менее сложными процессами, которые проходят внутри твердотельных накопителей. Мы рассмотрели только самые интересные процессы в общих чертах.

Если вам хочется больше погрузиться в особенности работы с NVMe, рекомендуем статью про пространства имен NVMe.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *