Особенности работы современных SSD-дисков

IOPS (аббревиатура от англ. input/output operations per second  — количество операций ввода-вывода в секунду; произносится как «ай-опс») — количество операций ввода-вывода, выполняемых системой хранения данных, за одну секунду. Один из параметров, используемых для сравнения систем хранения данных (жёстких дисков (НЖМД), твердотельных накопителей (SSD), сетевых хранилищ SAN, NAS) и оценки их производительности.

Многоуровневые и одноуровневые ячейки флэш­памяти

Все рассмотренные до этого типы ячеек памяти способны сохранять только один бит информации в расчете на одну ячейку. Подобные ячейки памяти получили название одноуровневых (Single Level Cell, SLC). Однако существуют и такие ячейки, каждая из которых сохраняет по нескольку битов, — это многоуровневые ячейки, или MLC (Multi Level Cell).

Как уже отмечалось при описании однотранзисторной ячейки памяти, наличие логической единицы или нуля определяется по значению напряжения на битовой линии и зависит от наличия или отсутствия заряда на плавающем затворе. Если на управляющий затвор подается пороговое значение напряжения, то при отсутствии заряда на плавающем затворе транзистор открыт, что соответствует логической единице. Если же на плавающем затворе имеется отрицательный заряд, своим полем экранирующий поле, создаваемое управляющим затвором, то транзистор оказывается в закрытом состоянии, что соответствует логическому нулю. Понятно, что даже при наличии отрицательного заряда на плавающем затворе транзистор можно перевести в открытое состояние, однако для этого придется подать на управляющий затвор напряжение, превышающее пороговое значение. Следовательно, об отсутствии или наличии заряда на плавающем затворе можно судить по пороговому значению напряжения на управляющем затворе. Поскольку пороговое напряжение зависит от величины заряда на плавающем затворе, то можно не только определить два предельных случая — отсутствие или присутствие заряда, — но и по величине порогового напряжения судить о количестве заряда. Таким образом, если имеется возможность размещать на плавающем затворе разное количество уровней заряда, каждому из которых соответствует свое значение порогового напряжения, то в одной ячейке памяти можно сохранять несколько информационных битов. К примеру, для того чтобы с использованием такого транзистора сохранять в одной ячейке 2 бита, необходимо различать четыре пороговых напряжения, то есть иметь возможность размещать на плавающем затворе четыре различных уровня заряда. Тогда каждому из четырех пороговых напряжений можно поставить в соответствие комбинацию двух битов: 00, 01, 10, 11.

Для того чтобы иметь возможность записывать в одну ячейку 4 бита, необходимо различать уже 16 пороговых напряжений.

Ячейки MLC активно разрабатываются компанией Intel, поэтому технология памяти на основе MLC-ячеек получила название Intel StrataFlash.

Читайте также:  Выборочное подключение USB-накопителей в Windows

Отметим, что SLC-ячейки памяти обеспечивают более высокую скорость чтения и записи. Кроме того, они более долговечны, однако SSD-диски на их основе дороже, поскольку при равной емкости SSD-дисков на базе MLC- и SLC-ячеек памяти количество самих ячеек памяти в MLC-диске будет в два раза меньше (в случае четырехуровневых ячеек памяти). Именно поэтому SSD-диски на основе SLC-ячеек памяти используются главным образом в серверах.

Заключение

На основании результатов тестирования можно сделать вывод, что аппаратная СХД 3Par StoreServ 7450c действительно обеспечивает высокие показатели скорости дисковых операций. Но такая система не может обеспечить производительность, равную производительности решений, построенных на современном протоколе SAS3. Причина этого кроется в установленных в устройстве 3Par устаревших на текущий момент SAS-контроллеров (LSI 9205) со скоростью линии 6 Гигабит в секунду. А спроектированная и собранная IT-инженерами конфигурация на базе железа и ПО RAIDIX обеспечивает высокие показатели скорости дисковых операций, что позволяет использовать данное решение для нагруженных ИТ-систем. Тестирование в режиме реального времени подтверждает, что программное СХД RAIDIX на базе железа приблизительно в 4 или более раз производительнее. При этом такое решение в основе с конструктивом от обойдется в 2,5 раза дешевле, чем аппаратная СХД от любого известного вендора с аналогичными характеристиками. При этом вы не переплатите за лишние опции, что часто бывает при использовании современных и производительных аппаратных решений. Какие еще особенности программного СХД на базе железа подтвердились в результате сравнительного теста:

  • Высокая пропускная способность;
  • Возможность получения доступа к данным даже в случае технического сбоя за счет резервирования данных;
  • Обеспечение абсолютной работоспособности сервиса (сайта, CRM-системы, программного обеспечения) клиента даже при поломках, аварийных отключениях и прочем, что невозможно в случае использования аппаратных решений СХД.

Для достижения такого многократного превосходства программной СХД над аппаратным решением команда IT-инженеров провела масштабную работу. Специалисты компании проводили множество предварительных тестов, чтобы подобрать оптимальную конфигурацию и способ его интеграции с программным обеспечением. Так как на данный момент не существует универсального решения программной СХД. Поэтому для достижения заявленной производительности пришлось потратить месяцы работы, привлекая лучших экспертов компании. Полученные результаты стали возможными за счет компетенции инженеров , так как обычное применение программной СХД на унифицированных устройствах не дало бы 4-х кратного увеличения производительности. Тем более, что при таком решении специалисты обеспечивают постоянную техническую поддержку, что нивелирует переплаты заказчиков на дальнейшее обслуживание. Все эти преимущественные технологии имеют огромное значение для стратегических решений, которые касаются всей серверной архитектуры. И когда речь идет о возможной экономии сотен тысяч и даже миллионов рублей на построении инфраструктуры хранения данных с преобладанием производительности, то здесь не может быть и речи о компромиссах.

Заключение

В результате наших изысканий нашлось довольно простое, но эффективное решение, которое позволяет выполнить сразу три необходимых условия: мы получили производительную дисковую систему, обладающую высокой надёжностью, при этом за весьма разумные деньги, которая полностью соответствует требованиям к записи видеоархива в крупных системах видеонаблюдения. Использование мощного по производительности RAID-контроллера является большим подспорьем в решении нашего вопроса.

Читайте также:  Настройка сети в Ubuntu Server 16.04.4 LTS

В готовых решениях VIDEOMAX серии Pro дисковая подсистема для видеоархивирования собрана в RAID-массив на базе новейших высокопроизводительных RAID-контроллеров Adaptec. Это обеспечивает гарантированную запись архива даже в крупных комплексах безопасности при решении самых ответственных задач, когда важен каждый зафиксированный кадр. Система настроена и оптимизирована специально для потоковой записи и хранения видеоданных.

В завершении стоит все же заметить, что проектирование подсистемы хранения в целом — это сложная инженерная задача, которая требует знаний специфики систем видеонаблюдения и в каждом отдельно взятом случае необходим индивидуальный подход, ибо нет двух одинаковых проектов, систем и технических заданий, но есть методология решений, опыт и творческий взгляд на проблему. Специалисты компании Видеомакс готовы помочь в решении самых сложных и нестандартных задач, в том числе, связанных с записью и хранением видеоданных в современных системах видеонаблюдения. Обращайтесь!

Частично, тема скорости записи на HDD освещена в нашем видео

Настройка SSD диска в Windows для оптимизации работы

  windows | система

Если вы приобрели твердотельный диск или купили компьютер или ноутбук с SSD и хотите настроить Windows так, чтобы оптимизировать скорость работы и продлить срок работы SSD, основные настройки вы найдете здесь. Инструкция подойдет для Windows 7, 8 и Windows 8.1. Обновление 2016: для новой ОС от Microsoft смотрите инструкцию Настройка SSD для Windows 10.

Многие уже оценили производительность твердотельных дисков SSD — пожалуй, это один из самых желанных и эффективных апгрейдов компьютера, который может серьезно улучшить производительность. По всем параметрам, связанным со скоростью SSD выигрывает у обычных жестких дисков.

Однако в том, что касается надежности не все так однозначно: с одной стороны, они не боятся ударов, с другой — имеют ограниченное количество циклов перезаписи и другой принцип работы. Последнее нужно учитывать при настройке Windows для работы с SSD диском.

А теперь переходим к конкретике.

Следует проверить, что функция TRIM включена

По умолчанию, Windows, начиная с версии 7 поддерживает TRIM для SSD по умолчанию, однако лучше проверить, включена ли эта функция.

Смысл TRIM в том, что при удалении файлов, Windows сообщает диску SSD, что данная область диска больше не используется и ее можно очистить для последующей записи (для обычных HDD этого не происходит — при удалении файла данные остаются, а потом записываются «сверху»). Если данная функция отключена, это со временем может привести к падению производительности твердотельного диска.

Как проверить TRIM в Windows:

  1. Запустите командную строку (например, нажмите Win + R и введите cmd)
  2. Введите команду fsutil behavior query disabledeletenotify в командной строке
  3. Если в результате выполнения вы получите DisableDeleteNotify = 0, значит TRIM включена, если 1 — отключена.
Читайте также:  Решаем проблемы со службой аудио в Windows 10

Если функция отключена, см. Как включить TRIM для SSD в Windows.

Отключите автоматическую дефрагментацию дисков

Прежде всего, твердотельные SSD диски не нужно дефрагментировать, дефрагментация не принесет пользы, а вред возможен. Об этом я уже писал в статье про вещи, которые не нужно делать с SSD.

Все последние версии Windows«знают» об этом и автоматическая дефрагментация, которая по умолчанию включена в ОС для жестких дисков, обычно не включается для твердотельных. Однако, лучше проверить этот момент.

Нажмите клавишу с эмблемой Windows и клавишу R на клавиатуре, после чего в окне «Выполнить» введите dfrgui и нажмите Ок.

Откроется окно с параметрами автоматической оптимизации дисков. Выделите ваш SSD (в поле «Тип носителя» будет указано «Твердотельный накопитель») и обратите внимание на пункт «Оптимизация по расписанию». Для SSD следует отключить ее.

Отключите индексацию файлов на SSD

Следующий пункт, который может помочь оптимизации SSD — отключение индексации содержимого файлов на нем (которая используется для быстрого поиска нужных файлов). Индексирование постоянно производит операции записи, которые в перспективе могут сократить срок службы твердотельного жесткого диска.

Для отключения, проделайте следующие настройки:

  1. Зайдите в «Мой компьютер» или «Проводник»
  2. Кликните правой кнопкой мыши по диску SSD и выберите «Свойства».
  3. Уберите отметку «Разрешить индексировать содержимое файлов на этом диске в дополнение к свойствам файла».

Несмотря на отключенное индексирование, поиск по файлам на SSD будет происходит практически с той же скоростью, что и раньше. (Имеется также возможность продолжить индексацию, но сам индекс перенести на другой диск, но об этом я напишу в другой раз).

Включите кэширование записи

Включение кэширование записи на диск может повысить производительность как HDD, так и SSD дисков. При этом, при включении данной функции, для записи и чтения используются технология NCQ, которая позволяет более «интеллектуально» обрабатывать поступающие от программ обращения. (Подробнее об NCQ на Википедии).

Для того, чтобы включить кэширование, зайдите в диспетчер устройств Windows (Win + R и ввести ), откройте «Дисковые устройства», кликните правой кнопкой мыши по SSD — «Свойства». Разрешить кэширование вы можете на вкладке «Политика».

Файл подкачки и гибернации

Файл подкачки (виртуальная память) Windows используется при недостаточном количестве оперативной памяти. Впрочем, по факту он используется всегда, когда включен. Файл гибернации — сохраняет все данные из оперативной памяти на диск для последующего быстрого возвращения к рабочему состоянию.

Для максимальной продолжительности работы SSD рекомендуется минимизировать количество операций записи на него и, если отключить или уменьшить файл подкачки, а также отключить файл гибернации, это также приведет к их сокращению. Однако, прямо рекомендовать это сделать я не стану, могу посоветовать прочитать две статьи про данные файлы (там же указано, как их отключить) и самостоятельно принять решение (отключение этих файлов не всегда хорошо):

Возможно, вам есть что добавить на тему настройки SSDна оптимальную производительность?

А вдруг и это будет интересно: