SSD Endurance: тренд на снижение ресурса

Когда SSD вышли на корпоративный рынок хранения в конце нулевых, ими стали замещать HDD. Однако, пользователей смущал механизм износа флэш-памяти. Пока работали с HDD, ограниченность жизненного цикла носителей не была предметом беспокойства. С флэш-памятью пришлось обращать внимание на особенности записи в структуре нагрузки, чтобы убедиться: приложение не затрет диск до конца его гарантийного периода. В результате, многие выбирали дорогие SSD на памяти SLC (самой устойчивой к перезаписи) — чтобы не испытывать судьбу.

С развитием индустрии вырос спрос на более доступные устройства, SSD на памяти MLC. Все еще опасаясь за преждевременный износ ячеек и судьбу данных, пользователи брали диски с 10 DWPD (Drive Writes Per Day), или даже 25 DWPD. Это имело смысл — в ходу были SSD на 100-200GB. Для диска такой небольшой емкости быстрый износ весьма вероятен.

Постепенно наметился переход на устройства с более низким ресурсом перезаписи, по всем интерфейсам SSD: NVMe, SAS и SATA.

Рынок SSD идет к меньшему ресурсу

Расширение применения флэш-памяти породило спрос на недорогие диски с небольшим ресурсом. Сложилась тенденция к снижению показателей endurance. Для промышленных SSD пик потребностей сместился в область 1-3 DWPD — так называемую категорию Read Intensive SSD (Рис. 1).

Рис.1. Тренд по ресурсу SAS SSD.

Этому есть два пояснения:

1. Благоразумие пользователей. На практике, многие приложения не так агрессивны по записи, как о них думают. Данные не настолько динамические. Реальный опыт пользователей подсказывает им не гнаться за повышенным ресурсом и не переплачивать за SSD.

2. Рост средней емкости дисков. Раньше SSD емкостью 100-200GB были дорогим удовольствием. Удешевление флэш-памяти привело к увеличению объема используемых SSD до нескольких терабайт (Рис. 2).

Рис.2. Тренд по объему SAS SSD.

Добиться износа емких дисков тяжело

Выработать ресурс ячеек емких SSD довольно трудно, даже в нагруженных приложениях. Представим себе довольно интенсивное по записи (30% операций ввода/вывода) приложение, с короткими запросами случайного доступа (блок 4KB), при полной загрузке диска. Это наихудший с точки зрения быстрого износа сценарий для SSD.

В таблице ниже приведены расчеты для HGST Ultrastar SS200 SAS SSD (с ресурсом 1 и 3 DWPD). Предполагается, что приложение записывает данные на максимальной скорости SSD — 37,000 IOPS для диска с 1 DWPD и 86,000 IOPS для диска с 3 DWPD.

Показатели HGST Ultrastar SS200 SAS SSD и потребности приложений

Как видно, емкие диски не изнашиваются до конца гарантийного срока даже при тяжелой непрерывной нагрузке. Большинство приложений нагружают диски слабее, а, значит, данные таблицы применимы к SSD меньшей емкости.

Типичные запросы к ресурсу дисков популярных приложений

Оценим износ SSD в популярных серверных приложениях. Предположим, приложения записывают данные на максимальной скорости дисков, в цикле с неполной нагрузкой, например, 20% — типичной величине для дата-центров.

Ниже приведены требования к минимальной емкости HGST Ultrastar SS200 SSD, при которых гарантируется запись при пятилетней эксплуатации, в разных классах приложений.

Рис. 3. Требования к емкости Ultrastar SS200 SAS SSD в приложениях.

Заключение

За последнее десятилетие типичные показатели ресурса SSD снизились с 45 DWPD до <0.5 DWPD для SATA SSD. Рынок SAS, с его установкой на устройства ~ 10 DWPD, тоже меняется. Как видно из трендов на Рис.1, показатели между 1 и 3 DWPD становятся мейнстримом в 2017, с тенденцией к дальнейшему снижению. Пользователи анализируют нагрузки своих приложений, средний объем SSD растет. Ранний износ флэш-памяти кажется меньшей угрозой, чем раньше. Большинство приложений прекрасно работает во всем гарантийном сроке SSD для большинства емкостей ~1TB и выше (Рис. 3).

Например, Ultrastar SS200 SAS SSD, в диапазоне емкостей до 7.68TB и с ресурсом 1-3 DWPD — хороший выбор для основных корпоративных приложений.

По материалам HGST