SSD für den Server im 2025

SSDs wurden früher unterschätzt. Geringe Zuverlässigkeit, hohe Kosten, fehlendes Volumen. Dementsprechend werden immer häufiger Festplatten und RAID-Verbünde unterschiedlicher Komplexität eingesetzt, um höhere Geschwindigkeiten und größere Zuverlässigkeit zu erreichen. Jetzt hat sich die Situation deutlich geändert, und Flash-Speicher werden immer häufiger eingesetzt. Bei Personalcomputern ist der wichtigste Tipp bereits – SSD-Installation. Im Unternehmensbereich sind die Dinge jedoch deutlich komplexer und es werden flexiblere Lösungen benötigt.

Allerdings wird Flash-Speicher hier zunehmend verwendet. Für das Jahr 2024 wird erwartet, dass der prognostizierte Anteil an Solid-State-Laufwerken im Serversegment mehr als 42% des Gesamtvolumens ausmacht. Und es wird weiterhin wachsen. Daher ist es jetzt an der Zeit, über SSDs für Server zu sprechen.

Fokus auf Leistung

Das Festplatten-Subsystem, selbst wenn es mit RAID-Arrays ausgestattet ist, ist der Flaschenhals des Systems. HDDs sind langsam, und trotz des beträchtlichen Anstiegs des Volumens hat sich die Geschwindigkeit der Laufwerke im Laufe der Jahre kaum erhöht. Dementsprechend wird es schwierig, es für das Zwischenspeichern von Daten, die schnelle Bereitstellung virtueller Maschinen und in Systemen mit überwiegend zufälligen Zugriffen zu verwenden. Die Verwendung von RAID zur Erhöhung der Geschwindigkeit führt auch nicht zu ernsthaften Ergebnissen. Daher ist die Verwendung von SSDs in Servern unumgänglich geworden.

Dank des Flash-Speichers konnten die Besitzer von Server-Hardware endlich aufatmen, denn es wurde einfacher, produktive Disk-Subsysteme einzusetzen, die inzwischen recht zuverlässig sind, die Arbeit mit wahlfreiem Zugriff ermöglichen und keinen Flaschenhals in der Plattform darstellen. Moderne SSDs haben nach und nach begonnen, HDDs in allen Bereichen zu übertreffen.

HDDs sind derzeit sind nur geeignet als Speicherung oder in Systemen, bei denen die Geschwindigkeit des Disk-Subsystems nicht sehr wichtig ist. Aber selbst solche Server bevorzugen es, das Betriebssystem und die Hauptanwendungen auf Solid-State-Laufwerken zu speichern, da es sonst ewig dauert, bis der Rechner hochgefahren ist, und die Ausführung einer beliebigen Anwendung den Mitarbeiter in eine Rauchpause schickt.

Natürlich können SSDs für Server die Systemleistung spürbar beschleunigen, aber der Preis ist immer noch deutlich höher als bei Festplatten, so dass die Investition immer noch erheblich ist. Lassen Sie uns also über die Probleme der Wahl sprechen.

Welche SSD für Server wählen?

“Solid-State Drive” (SSD) – Festkörperlaufwerk basierend auf Flash-Speicher. Es gibt verschiedene Arten, wie zum Beispiel, auf der Grundlage verschiedeneх MethodenMethoden der Zellverbindung:

• NOR ist eine zweidimensionale Matrix von Leitern, miteinem Glied pro Schnittpunkt;

• Bei NAND handelt es sich um eine zweidimensionale Matrix von Leitern, bei der der Transistor einfach durch eine Spalte von in Reihe geschalteten Zellen ersetzt wird.

Moderne “Gedächtnisspeicher” verwenden häufiger die zweite Option, weil sie in vielerlei Hinsicht besser ist:

• hohe Aufzeichnungsdichte;

• Speicherlöschung in Blöcken wird sofort durchgeführt, in NOR müssen alle Bytes des Blocks zuerst auf Null gesetzt werden;

• geringere Leistungsaufnahme.

Im Jahr 2025 ist es sinnvoller, NAND zu verwenden. NOR-SSDs sind derzeit nicht auf dem Markt zu sehen und sind nicht einmal in den Plänen, daher ist es besser, sich auf die aktuellen Entwicklungen zu konzentrieren.

Es lohnt sich also, einen Blick auf die bestehenden klassischen NAND-Typen zu werfen (wir werden uns später mit 3D-NAND befassen):

Also, entschlüsseln wir:

• TDW – Anzahl der Schreib-/Löschzyklen der Speicherzelle, nach der angegebenen Anzahl von Zyklen wird dieVerbindung wahrscheinlich “sterben”;

• alle Zeitangaben beziehen sich auf eine Zelle. μs – Mikrosekunden, ms – Millisekunden.

Okay, jetzt ist es an der Zeit, über jeden Typ einzeln zu sprechen.

SLC

Verfügt über ein Bit pro Zelle, was die Belastung der Zelle verringert und somit die Lebensdauer der Verbindung verlängert. Außerdem führt die einstufige Struktur zu geringeren Latenzzeiten und höheren Lese-/Schreibgeschwindigkeiten.

Ja, vermutlich wurde erkannt, dass NAND-Speicher als die beste Art angesehen wird. Zuverlässig, produktiv. Erwartungsgemäß die teuerste. Die Kosten können den Preis ihrer “jüngeren” Geschwister um ein Vielfaches übersteigen.

Das Transcend 500TS64GSSD500-Laufwerk zum Beispiel ist auf SLC aufgebaut. Der Preis für 64 GB beträgt etwa 45.000 Rubel. Nicht billig. Selbst auf Servern ist das selten zu sehen. Es gibt bequemere Alternativen, die praktisch genauso gut sind wie alle anderen. Außerdem wird sich die geringe Dichte der Aufnahme bemerkbar machen. Hier müssen wir jedes Bit einem separaten Element zuordnen, so dass die physische Größe des Geräts mit der Anzahl der Bits zunimmt. Mit großen Speicherkapazitäten bei gleichzeitiger Kompaktheit gibt es also keinen Grund zu reden.

QLC

Geräte der NAND-Klasse dieses Speichertyps wurden bisher nur experimentell entwickelt. Der Hauptunterschied besteht in den 16 Ladungsstufen pro Zelle, d. h. 4 Bits pro Zelle. Leider wurde die Zuverlässigkeit so schlecht, dass die Freigabe eines solchen Solid-State-Laufwerks keinen Sinn machte. Aber die Implementierung von QLC in3D-NAND war viel zuverlässiger, so dass es dort eingesetzt wurde.

3D-NAND

Die Aufgabe, schnelle und kompakte “Speicher” mit höherer Kapazität zu schaffen, hat mit der Einführung früherer Arten von “Flash-Laufwerken” nicht an Bedeutung verloren. Wie kann man die Zuverlässigkeit erhöhen und gleichzeitig die Kosten des Produkts senken?

Natürlich hat die Wissenschaft die Antwort auf diese Frage gefunden, schließlich können Menschen sehr einfallsreich sein, wenn sie unter Druck stehen. Und die Entwicklung ging allmählich in eine vielschichtige Struktur über. Natürlich gab es immer noch die Herausforderung, in die Formfaktoren zu passen, so dass man die Größe des Laufwerks nicht erhöhen konnte. Aber es ist sehr wohl möglich, einen “Pfannkuchen” zu machen.

Wie lässt sich die Kapazität erhöhen?

1. Wir addieren die Anzahl der Bits für jede Speicherverbindung. Geringere Zuverlässigkeit, höherer Stromverbrauch. Das Ergebnis wird nicht gut sein. Und eine physische Vergrößerung kommt auch nicht in Frage, da der Markt Kompaktheit verlangt.

2. Techprocess. Wenn die physische Größe der Verbindung minimiert wird, können mehr Zellen auf einer einzigen Platine untergebracht werden. Ich habe beschlossen, diesen Weg zu gehen.

Reduziert, aber das war auch schade. Es stellte sich heraus, dass es physikalisch unmöglich ist, die Größe unter 15 nm zu reduzieren, und je näher die Grenze liegt, desto exorbitanter wird die Anzahl der Defekte. Ich musste mich nach einer anderen Möglichkeit umsehen, um meine Ziele zu erreichen.

Es wurde beschlossen, die Anzahl der Elemente nicht horizontal, sondern vertikal zu erhöhen. Dementsprechend konnte auf einem Chip mehr Speicher untergebracht werden, und einige der Probleme, die für frühere Speicherklassen charakteristisch waren, traten in den Hintergrund. Es sind zwar neue hinzugekommen (die Wahrscheinlichkeit von Rückweisungen hat sich erhöht, einige Zellen funktionieren nicht richtig), aber man munkelt, dass sie erfolgreich behandelt werden. UPD: 2019 wurde das Problem der defekten Zellen erfolgreich gelöst, und die neuen Antriebe sind um eine Größenordnung besser und zuverlässiger.

3D MLC NAND kann zum Beispiel zwischen 6.000 und 40.000 Wiederbeschreibungszyklen haben, und das ist noch nicht alles. 3D TLC und QLC haben leider weniger TBW, aber hier gibt es keine Ausnahmen. Die Intel DC P4600 hat sich mit einem beeindruckenden TBW von 11080 hervorragend bewährt. Tatsächlich verfügt diese SSD über 11080 Schreib-/Löschzyklen, bevor ein Ausfall auftritt. Das Ergebnis ist hervorragend. Die Kosten sind natürlich hoch, aber es geht um Server und Rechenzentren, etwas anderes sollte man nicht erwarten. Teuer wegen der geringen Latenzzeit pro Aufnahme. Der Durchschnittsverbraucher braucht das nicht. Bei Verbraucher-SSDs sind 3.000 bis 6.000 Zyklen die Regel.

Im Allgemeinen ist eine3D-NAND-basierte SSD für einen Server die sinnvollste Option. Günstiger als die klassischen Modelle, aber mit hoher Zuverlässigkeit und hervorragenden Aussichten.

Schnittstellen

Okay, also, ähm. SSDS и HDD es gibt viele Schnittstellen. Die häufigsten sind:

• SATA;

• SAS;

• NVMe.

Lassen Sie uns jede einzelne aufschlüsseln, denn es gibt grundlegende Unterschiede. Natürlich gibt es in Bezug auf die technische Architektur fast keine Unterschiede, aber es gibt einen gravierenden Unterschied in der Herangehensweise an die Anwendung. Deshalb empfehle ich Ihnen die Lektüre, wenn Ihnen das Folgende noch unbekannt ist. Zumindest die billigsten und langsamsten – SATA, SAS ist 2 bis 3 Mal schneller. NVMe kann die Leistung um das Zehnfache übertreffen.

SATA

Diese Schnittstelle ist für serielle E/A-Anfragen vorgesehen. Tatsächlich lässt der Bus nur eine Anfrage hintereinander zu, bis eine Antwort eingegangen ist. Eine klare Abfolge. Es funktioniert schlecht mit asynchronen Anfragen. Für parallele Arbeiten mit einer großen Anzahl von Referenzen ist es praktisch nutzlos. Es folgt ein starker Geschwindigkeitsverlust. Auch Flash-Speicher können hier versagen, aber das Hauptproblem ist die Bus-Bandbreite. Mehr als 6 Gbit/s sind einfach nicht verfügbar, und selbst dann nur für Streaming-Lesevorgänge.

SAS

Seriell angeschlossenes SCSI ist ebenfalls für die Bearbeitung serieller Anfragen ausgelegt, aber bereits mit zwei Kanälenund daher sind zufällige E/A-Anforderungen schlecht realisiert, aber spürbar besser als die Vorgängerversion, allerdings nur auf Kosten von 2 Kanälen, nicht mehr. Die Bandbreite beträgt bis zu 12 Gbps.

Bei gemischten Prozessen ist es besser, sie nicht zu verwenden, auch wenn die Ergebnisse merklich besser sind. gefälligerals SATA. Darüber hinaus ist der Preis für eine SAS-SSD recht hoch, manchmal höher als der der leistungsfähigeren NVMe-Laufwerke, die ich als nächstes besprechen werde.

NVMe

Eine neue logische Schnittstelle, die speziell für den Umgang mit gemischten Prozessen entwickelt wurde. Obwohl seriell, hat der PCI-E-Bus eine Art Punkt-zu-Punkt-Verbindung, die es erlaubt, eine Anfrage Bit für Bit zu unterbrechen und sie durch mehrere Sequenzen auf einmal zu senden und auch eine Antwort zu erhalten.

Tatsächlich ist Non-Volatile Memory Express (NVMe) der schnellste unter den existierenden Schnittstellen. Es gibt keine Beschränkungen der vorherigen Schnittstellen, und es können beliebige Mengen paralleler Zugriffe auf das Laufwerk verarbeitet werden. Leider ist der Preis deutlich höher als bei den beiden anderen Optionen.

Die vielversprechendste Schnittstelle ist derzeit jedoch NVM Express . Während die vorherigen Modelle Geschwindigkeitsbegrenzungen auf Schnittstellenebene hatten, ist hier die einzige Begrenzung PCIe . Jetzt wird der Bus feinabgestimmt, um noch mehr Bandbreite zu haben. Dann wird die Leistung des Prozessors und des Arbeitsspeichers die Grenze darstellen.

Intel Optane DC Persistenter Speicher

Neuer Speicher von Intel. Wird in denselben Sockeln wie DDR4-Speicher untergebracht. Nicht flüchtig, so dass der Speicherinhalt erhalten bleibt, wenn das Gerät stromlos ist. Die maximale Kapazität beträgt derzeit 512 GB, wobei Modelle mit höherer Kapazität in Entwicklung sind. Es handelt sich zwar nicht mehr um eine klassische Server-SSD, aber abgesehen von den neuen Intel Xeon Scalable 2nd-Prozessoren werden diese Laufwerke ohnehin nicht mehr unterstützt.

Er verfügt über eine DDR-T-Schnittstelle, d. h. das Laufwerk ist anstelle des RAM installiert, wodurch die “Schicht” zwischen dem Laufwerk und dem Prozessor entfällt. Sehr nützlich in Bereichen, in denen Sie Speicherplätze so schnell wie möglich lesen und neu schreiben müssen. Ich bin sicher, dass diese Technologie in großen Analysesystemen und allgemein bei der Arbeit mit Datenbanken Anwendung finden wird, aber die Zeit wird es zeigen.

Schlussfolgerung

Wie Sie sehen können, gibt es viele Server SSDS. Die Wahl hängt von Ihren Zielen und den Mitteln ab, die Sie bereit sind, in dieses Vorhaben zu investieren. Viel Glück, ich hoffe, Sie können sich eine aussuchen Komponentendie sich schließenюum alle Bedürfnisse zu decken.