Olcsó vállalati SSD érkezik a Samsungtól

A világ legnagyobb memóriagyártója bejelentette az MLC, vagyis a cellánként két bitet tároló chipekkel szerelt vállalati meghajtóinak próbagyártását. A 3 Gbps sebességű SATA felülettel rendelkező, 2,5 hüvelykes formátumú SSD a nagyvállalati felhasználásnál sztenderdnek elfogadott, 100, 200 és 400 GB kapacitásokban érhető el. Az új meghajtók csúcssebessége 43 ezer olvasási és 11 ezer írási művelet másodpercenként, ami alatt vélhetően véletlenszerű, 4 kilobájtos transzfereket ért a Samsung. A Samsung új SSD-i a cég 30 nanométeres osztályú, 32 gigabites DDR NAND flash chipjeire épülnek.

A koreai vállalat a tervek szerint januárban kezdi meg a vállalati MLC SSD-k tömegtermelését, kiegészítve SLC (egybites cellákból felépülő) chipekkel szerelt meghajtóinak portfólióját, amelyekből 2,5 hüvelykes formátumban eddig 120 gigabájt volt a legnagyobb kapacitás. A Samsung célja a magasabb kapacitássűrűségű chipekkel egyértelműen az, hogy javítsa a vállalati SSD-k árazásának versenyképességét. Egységnyi kapacitás előállítása MLC chipekkel lényegében fele annyiba kerül, mint az SLC variánssal.

MLC vagy SLC?

Az MLC chipeket az IT-szakmából sokan hagyományosan alkalmatlannak minősítették vállalati szintű felhasználásra az elmúlt évek folyamán, tekintve, hogy azok az SLC-nél kevesebb törlési-írási ciklust képesek elviselni. Az MLC-nek négy töltési szintet kell tudnia megkülönböztetnie a két bit kiolvasásához, míg az SLC-nek kettőt, így a használat során a csapda elektronokkal történő elszennyeződése sokkal hamarabb lehetetlenné teszi a középső szintek megkülönböztetését. A szórakoztatóelektronikai eszközökben és otthoni PC-kben ez nem jelent problémát, ugyanis viszonylag kevés az adatmozgás, egy memóriakártyánál vagy USB kulcsnál elfogadható, ha csak néhány százszor vagy ezerszer tudjuk teljesen teleírni, vagy ha egy PC-meghajtó naponta átlagosan csak néhány gigabájt írás tud huzamosabb ideig elviselni.

A folyamatosan üzemben lévő szervereknél és tárolóknál azonban egészen más terhelés és követelmények lépnek fel, ami különösen igaz az elmúlt években eluralkodó konszolidációval, és a hardverek átlagos kihasználtságának fokozódásával. Az SSD nem veszít adatot a fáradás miatt, mindössze az írható kapacitás kezd el csökkenni, ez a tulajdonsága akár szoftveres üzemzavarokat is előidézhet, a leállás és szervizelés költsége pedig valószínűleg az SSD árának sokszorosára rúgna.

Az MLC chipek alkalmazása a legtöbb estben úgy sem bizonyult ésszerűnek, hogy a jelentős költségelőnyt kihasználva azokba rejtett tartalékkapacitást mellékeltek volna a gyártók a fáradás elosztása érdekében, ugyanis az SLC chipek tipikusan egy nagyságrenddel több törlési-írási ciklust képesek elviselni, vagyis a költség-tartósság mutatójuk jóval kedvezőbb. A gyártók a vállalati SSD-k esetében csak SLC chipekkel tudják garantálni azokat a teljesítménybeli és garanciális jellemzőket, amelyek ezeket a meghajtókat áruk ellenére is eladhatóvá teszi. A cellánként néhány százezer írási ciklus több petabájt adatmennyiség kiírását teszi lehetővé a fáradás minden jele nélkül.

A Samsung nem az első cég, amely MLC vállalati SSD-vel lép piacra, az erre a területre specializálódott STEC, amely sok nagy IT-vállalatnak is elsődleges SSD-beszállítója, szintén rendelkezik ilyen meghajtókkal. A fentebb részletezett okok miatt a vezető gyártók azonban a mai napig tartózkodtak az MLC chipek felhasználásától, a Seagate, Hitachi, Toshiba, Intel és Micron szerverekbe és tárolókba szánt SSD termékei mind SLC chipeket használnak. A megkérdőjelezhetetlen minőség egyúttal ahhoz is elengedhetetlen, hogy az új technológiát el tudják fogadtatni a hagyományosan konzervatív nagyvállalatokkal, ami magyarázhatja, hogy miért nem kínálnak olcsóbb, alacsonyabb terhelésre szánt MLC szerver SSD-ket.

Három érv az MLC mellett

Az MLC chipeknek azonban a jövőben reális esélyük lehet a vállalati térnyerésre, sőt, mivel az SSD-k előnyei sokkal inkább számszerűsíthetőek a vállalatok számára, mint otthoni felhasználásban, ezért penetrációban akár nagyobb népszerűségre is számíthatnak a szerverek és tárolók terén. Ezt leginkább az magyarázza, hogy a félvezetőtechnológiai fejlődés eredményeként egyre olcsóbb az egységnyi flash kapacitás, mára a több száz gigabájtos SSD-k is gazdaságossá váltak. Ezzel az SSD-k már nemcsak az extrém terhelésű területekre, kvázi gyorstárként történő alkalmazásra megfelelőek, a tárolóhierarchiában a merevlemezek előtt helyezkedve el, hanem akár elsődleges tárolóként is.

Márpedig az eltárolt adatmennyiség nagy része ritkán változik vagy teljesen statikus, és a hozzáférés olvasásorientált, ahol az MLC SSD-k is hatalmas gyorsulást hoznak a merevlemezekhez képest. Az MLC SSD-k kiolvasási sebessége megközelíti az SLC változatokét, különösen ha azt az alkalmazás szintjén mérjük, ugyanis a SATA, SAS és más interfészek már szűk keresztmetszetként lépnek fel, ahogyan a processzormagok száma és sebessége is kevés lehet ahhoz, hogy lépést tartson az I/O műveletek kezelésében. Leginkább azonban a szoftveres logika nehézkessége emészti fel a gépidőt, miközben idejük nagy részében az SSD-k csak malmoznak - vagyis az SLC magasabb ára nem indokolt.

A technológia működéséből fakad az is, hogy a magasabb kapacitás ellenállóbbá teszi az SSD-t az  írásokkal szemben, ugyanis több mozgástere adódik a vezérlőnek a fáradás elosztására, egy-egy cella lassabban használódik el. A mechanizmus hatásosságát úgy fokozzák a gyártók még tovább, hogy jelentős mennyiségű, a szoftverek számára nem látható tartalékkapacitásokkal rendelkeznek az SSD-k. Tekintve, hogy a tárolóiparban az eladott kapacitást decimálisan határozzák meg, a flash chipek viszont binárisak, a kettő közti különbség gigabájtonként 7,4 százaléknyi tartalékot képez az ügyfél által megvásárolt névleges mérethez képest. A kapcsolat nem lineáris, ezért a jövőben, a terabájtokra történő áttéréskor 10 százalékra növekedhet, ha a gyártók tovább folytatják ezt a gyakorlatot. Amennyiben ezt nem találnák elégségesnek, úgy tartalék NAND chipekkel tovább fokozhatják az SSD tartósságát, ahogyan teszik is ezt az extrém terhelésre szánt SLC-modellek esetében már most is.

A második magyarázó tényező, hogy az elmúlt évek során a gyártók alapos ismeretekre tettek szert a NAND flash fáradásának természetével kapcsolatban szerverkörnyezetben is, aminek birtokában egyre hatékonyabb hibajavító és fáradáskiegyenlítő algoritmusokat implementálnak az SSD-k vezérlőibe. A kontroller feladata ugyanis, hogy kövesse az egyes cellák ciklusszámát, és ennek függvényében mozgassa át az újabb írási műveleteket kevésbé fáradt cellákra, valamint hogy értelmezze a visszaolvasott adatokat, és ellenőrizze azok helyességét.

Egyes induló vállalatok, mint például az izraeli Anobit olyan hibajavító technológiát ígérnek, amellyel drasztikusan megnövekszik az MLC-k által tárolt adatok kiolvasásának pontossága, kitolva ezzel az effektív ciklusszámot, akár egy nagyságrenddel is. A holisztikus megközelítés koncepciója az, hogy nem kell egy vagy néhány, a specifikáció szerint már elfáradt cella miatt kivonni egy teljes memórialapot a használatból, fejlett hibajavító algoritmussal továbbra is ki lehet nyerni az adatokat. A Micron szerint a jövőben ezt alacsony szinten, a NAND flash chipekhez közel, azok ismeretében kell elvégezni, tokon belül, ezzel mentesítve az SSD vezérlőjét ennek komplexitása alól.

Hyperscaler vagy hazai felhő? Lehet, hogy nem kell választani! Egy jól felépített hibrid vagy multicloud modellben a különböző felhők nem versenytársai, hanem kiegészítői egymásnak.

A harmadik tényező, hogy a chipgyártók erőfeszítéseket tesznek, hogy kifejezetten vállalati felhasználásra alkalmassá tegyék MLC NAND chipjeiket, amit részben a gyártástechnológia iteratív finomhangolásával, és a chipek felépítésének optimalizációjával érnek el, felhasználva a halmozódó tapasztalatokat. A Micron 34 nanométeres csíkszélességű NAND flash chipek első generációja, azok 2008 végi termelésének megindulásakor mindössze 1500 ciklusra kaptak minősítést. Nagyjából 2009 közepére a Micron elérte az 5 ezer ciklust, ami lehetővé tette, hogy azokat PC SSD-kbe építsék, majd 2009 végére a vállalat már 30 ezer ciklusnál járt, ami hússzoros strapabíróságot jelez.

Ha az 5 ezer ciklusos chipekkel megjelent Intel X25-M SSD-k specifikációt vesszük alapul, akkor a ciklusszám megnövekedésével 5 éven keresztül napi 120 gigabájt adatot írhatnánk ki a fáradás következménye nélkül, de 400 gigabájtos kapacitás mellett ez az érték 600 gigabájt volna, ami a szerverfeladatok túlnyomó része számára bőségesen elegendőnek ígérkezik. Az SSD-ket a gyártók eddig elsősorban a merevlemezekkel vetették össze, igazolva magas árukat, de egyre elkerülhetetlenebbnek látszik, hogy előbb-utóbb egymással is versenyezzenek, ami fokozza majd az árazási nyomást is, ezzel pedig a vállalati MLC SSD-k elterjedése elkerülhetetlennek látszik.