SSD-накопители Samsung большой емкости для серверов

Популярность применения флэш-памяти в СХД и серверах стремительно растёт. Это связано с динамичным развитием решений на флэш-памяти и снижением её стоимости, ростом потребности в высокой скорости доступа к данным. Для СУБД, виртуализации и VDI количество операций чтения/записи (IOPS) куда важнее скорости последовательных операций с большими файлами. И здесь SSD проявляют свои лучшие качества.

Сегодня в линейках продуктов многих вендоров уже имеются накопители SSD ёмкостью более 1 Тбайта. Контроллеры стали достаточно продвинутыми, чтобы управлять такой ёмкостью, а флэш-память NAND – достаточно недорогой, чтобы подобные продукты сохраняли свою ценовую привлекательность. Следующий шаг – флэш-накопители ёмкостью в несколько терабайт. Подобные устройства уже появились — модели на 2TB Samsung 850 Pro и EVO.

Третье измерение: 3D V-NAND

За последние три года компания Samsung стала одним из ведущих игроков мирового рынка SSD. Результатом ее стратегии вертикальной интеграции стал накопитель SSD 840 – первый массовый продукт SSD на основе флэш-памяти TLC NAND, применение которой позволило Samsung снизить стоимость устройств. И сегодня накопитель 840 EVO остается единственным массово выпускаемым SSD на основе TLC NAND. 

Популярность у пользователей завоевала также линейка накопителей SSD 840 Pro емкостью 128, 256 и 480 Гбайт на памяти MLC. В них разработчики применили новый контроллер MDX. Он построен на базе трех ядер Cortex-R4 и использует восьмиканальную структуру, а также возросшую до 300 МГц тактовую частоту. Его вычислительная мощность позволили использовать некоторые дополнительные функции без потерь производительности, например, шифрование AES.

Емкость буферной памяти накопителя 840 Pro выросла 512 Мбайт. Память DDR2 сменила память LPDDR2, что позволило снизить потребление энергии.

Производительность накопителей серии 840 при использовании бенчмарка Samsung Magician.

Флэш-память MLC от Samsung в этих SSD выполнена по нормам 21-нм техпроцесса и имеет двухуровневую структура ячеек. Память MLC чаще применяется на производительных и дорогих решениях, а в бюджетных моделях используется флэш-память TLC с более низким числом циклов перезаписи и более медленной скоростью.

Два года спустя Samsung представила накопитель SSD 850 Pro на памяти 3D NAND.

Что представляет собой многослойная флэш-память, в чем ее особенности? Масштабируемость традиционной флэш-памяти NAND ограничена. Технологический процесс 20 нм стал препятствием, преодоление которого потребовало инноваций в дизайне NAND. В обычной флэш-памяти типа NAND ячейки, в которых хранится информация, плоские. Такую память просто изготавливать, но она обладает рядом недостатков – для увеличения ёмкости приходится уменьшать размеры ячеек, растет их влияние друг на друга и снижается надёжность хранения информации. Решением стала память 3D NAND или V-NAND, как ее называет Samsung. Разработчики добавили «третье измерение», расположив слои транзисторов друг над другом. В результате удалось вернуться к более удобному 40-нм техпроцессу.

В архитектуре Samsung 3D V-NAND ячейки имеют цилиндрическую форму, устраняющую влияние их друг на друга, а увеличение ёмкости достигается за счёт расположения ячеек друг над другом в 32 слоя без ущерба для надёжности хранения данных и скорости работы. Такая конструкция позволяет создать более ёмкую, быструю и надёжную память. Многослойная, трехмерная флэш-память постепенно становится все сложнее. В прошлом году инженеры смогли добиться максимального количества 36 слоёв, а в 2013 году рекордными были 24 слоя. Сейчас это уже 48 слоёв.

Плотность флэш-памяти MLC NAND и MLC V-NAND в Гбит/мм2.

Накопители Samsung PM863 и SM863

В июле компания представила PM863 и SM863 – новые SSD корпоративного класса с интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Их поставки начались в августе. В накопителях PM863 и SM863 применяется контроллер Samsung Mercury на процессоре ARM Cortex R4.

Накопители Samsung PM863 и SM863 Enterprise SATA имеют ёмкость до 3,84 Тбайт и используют флэш-память 3D V-NAND. Развернутый обзор обзор диска Samsung PM863.

Спецификации Samsung PM863:

Накопитель PM863 стал развитием линейки Samsung 845DC EVO: 

Применение флэш-памяти 3D V-NAND позволило повысить производительность на 40-50%, увеличить долговечность и ёмкость накопителя. Последняя выросла до 1,92 и 3,84 Тбайт, что позволяет сделать системы хранения и серверы более компактными, например, оснастить такими накопителями серверы в корпусе 1U и обойтись без внешних массивов и подключаемых по FC СХД.

Спецификации Samsung SM863:

Если накопитель PM863 стал наследником 845DC EVO, то SM863 – преемник его старшей версии PRO. В 845DC PRO разработчики перешли на память 3D V-NAND, в то время как в SM863 для экономичности модернизировали первое поколение NAND с 24 слоями до 32-слойной версии. Поэтому у SM863 несколько ниже производительность. Однако благодаря более долговечной памяти MLC V-NAND модель SM863 хорошо подходит для приложений с интенсивной записью. PM863 же предназначен в большей степени для смешанных нагрузок, например, медиастриминга, хранения редко изменяемых данных, таких как медиа-файлы и справочники БД. 

 

Накопители Samsung 850 Pro и EVO

В связи с растущим спросом на накопители SSD большой ёмкости Samsung также выпустила в июле две модели SSD ёмкостью 2 Тбайта с новым контроллером MHX. Конструктивно контроллер MHX аналогичен контроллеру MEX, но для работы с флэш-памятью большой ёмкости в нем увеличена ёмкость памяти DRAM.

Для оптимальной производительности таблица адресов NAND требует около 1 Мбайта памяти DRAM на 1 Гбайт флэш-памяти NAND. С точки зрения архитектуры увеличение ёмкости DRAM контроллера – не проблема, но при этом растет и стоимость устройства. Поэтому считается, что SSD ёмкостью 2 Тбайта займут относительно небольшую нишу.

Контроллер MHX поддерживает до 2 Гбайт памяти LPDDR3, в то время как прежний контроллер MEX – лишь 1 Гбайт памяти LPDDR2. В накопителях серии EVO ёмкостью 120, 250 и 500 Мбайт используется облегченная версия MEX под названием MGX с двумя вычислительными ядрами вместо трех, но работающими на более высокой тактовой частоте.

В накопителе 850 EVO применяется та же 32-слойная 128-гигабитная флэш-память TLC V-NAND, что и в моделях 850 EVO меньшей ёмкости, но в 850 PRO используется новая 128-гигабитная 2-битовая подложка MLC.

Samsung 850 Pro: снаружи и внутри.

Спецификации накопителя 2TB 850 Pro почти идентичны его собрату ёмкостью 1 Тбайт. Производительность в точности такая же, но энергопотребление в режиме DevSleep немного выше, что объясняется наличием дополнительной памяти DRAM, несмотря на большую энергоэффективность LPDDR3 по сравнению с LPDDR2. Единственное фундаментальное изменение в 850 Pro – переход на V-NAND.

Накопитель 850 Pro имеет тот же интерфейс SATA 6 Гбит/с и контроллер MHX, что и 840 EVO. Samsung пока воздерживается от выпуска PCIe SSD – этот рынок относительно невелик. Микропрограммное обеспечение 850 Pro адаптировано к особенностям V-NAND.

Сравнение спецификаций Samsung 2TB SSD:

Память в 850 Pro используется по-прежнему 32-слойная, то есть Samsung увеличила ёмкость при том же техпроцессе. Это упрощает производство и дает лучшую производительность при небольших ёмкостях. Компания Samsung довела расчетный объем данных – ресурс накопителей этой серии – до 300 Тбайт, а гарантия увеличена до 10 лет.

Спецификации моделей линейки Samsung SSD 850 Pro

Производительность 850 Pro флэш-память V-NAND обладает высокой скоростью записи, превышающей производительность шины SATA 6 Гбит/c. Еще одно ее качество – долговечность. Для всей ёмкостей, исключая 128 Гбайт, гарантийный ресурс составляет 150 Тбайт. При типовой нагрузке такой ресурс означает продолжительный срок службы SSD — более 56 лет при ёмкости 1 Тбайт. 

Однако от более дорогих накопителей корпоративного уровня модель 850 Pro отличает отсутствие защиты от сбоя питание и комплексной защиты данных.