torstai 27. tammikuuta 2011

Analysointia kiintolevytekniikoista

HDD & SSDRobin Harris joka analysoi tallennustekniikkaa on ottanut tarkkailtavakseen kiintolevyjen nykyisen tilan. Hän vertaa tuoreimmassa jutussaan perinteistä kiintolevyä SSD-levyyn.

Kerron hieman hänen analysoinnistaan ja lopputuloksesta että myös lisään omaan juttuuni sopivia lisäyksiä.

Perinteisellä HD-levyllä on pitkä yli kymmenien vuosien kehitystyö takanaan ja ideaa on paranneltu pitkään joka on tarjonnut meille yhä laadukkaampia, nopeampia ja kestävimpiä kiintolevyjä.

HD-levyssä kuluu kuitenkin mekaniikka joka taas tarkoittaa entistä enemmän korruptoituneita kirjoituksia ja lukuja jotka taas tarvitsevat enemmän tehoa vaativia ECC-korjauksia, kiintolevyn lämpötila kasvaa ja virtaa menee enemmän ja lopulta levy on käyttökelvoton, tähän on neuvoksi SMART-diagnostiikka joka osaa kertoa levyn tilasta ja varoittaa teknisistä virheistä ja levy on näin ajoissa mahdollista siirtää järjestelmästä syrjään ja vaihtaa uuteen.

SSD-levylle käy myös samoin, siellä tosin ei ole mekaanisia osia jotka pettävät, vaan ainoastaan elektroninen tekniikka pettää liiallisella kirjoitustahdilla jossakin vaiheessa, tähän on toki erilaisia tekniikoita jo kehitetty joilla kestävyyttä koitetaan parantaa, viimeisin tekninen parannus on ns. TRIM joka parantaa käytettyjen tilojen uudelleenkäyttöä, tämä on tosin vaatinut erillistä tukea käytettävältä käyttöjärjestelmältä.

Ongelma tällä hetkellä on SSD leirissä, levyjen tekninen kirjavuus, siellä on todella hyviä ja laadukkaita komponentteja ja tekniikoita että myös edullisempia ja heikkoja komponentteja jotka eivät millään pysty kilpailemaan kiintolevyjen ja parempien SSD-levyjen kanssa keskenään.

Tunnetuin SSD-ongelma on Flash tekniikassa käytössä olevat kirjoituskerrat, Flashiin ei voi kirjoittaa kuin tietyn määrän dataa samalle solulle, tästä selitän hieman enemmän jutun lopussa jossa keskityn kertomaan tekniikoista.

15 vuotta sitten kiintolevyillä oli samantapaisia eroja keskenään kun taas nykyisin levyt muistuttavat rakenteeltaan ja tekniikaltaan pitkälle toisiaan ja antavat näin paremman käsityksen siitä mitä järjestelmäänsä on saamassa.

Kuitenkin SSD-levyt ja tekniikat kehittyvät jatkuvasti ja Harris uskookin että tästä syystä SSD-levyt pystyvät tarjoamaan viiden vuoden sisään 30-40 prosenttia paremman virheenkestävyyden, minäkin uskon että tekniikoiden kirjavuus saadaan viimeistään tuohon aikajanaan mennessä rauhoittumaan.

Hän myöskin uskoo että levyjen hinnat putoavat jo ensivuodelle yli 50 prosenttia vaikka uudempia ja parempia  virheenkorjaustekniikoita niihin lisättäisiinkin.

Tämän vuoden aikana hän uskoo että SSD-tallennusratkaisut lisääntyvät palvelinpuolella huomattavasti.

Vallallaan olevat tallennustekniikat:

SSD-levyillä on kaksi vallallaan olevaa tekniikkaa MLC sekä SLC joissa SLC on kalliimpi ja nopeampi vaihtoehto, se tarjoaa nopeammat kirjoitusajat sekä useamman kirjoituskerran, tarjoten yli 5 miljoonaa kirjoituskertaa samalle solulle.

MLC taas on edullinen ja hitaampi ja tarjoaa kirjoituskertoja samalle solulle noin 100 tuhatta kertaa, MLC on pikku hiljaa poistumassa kiintolevymarkkinoilta mutta sitä vielä löytää helposti mikäli edulliselle SSD-levylle on tarvetta.

MLC tekniikkaa käyttävät myös USB-muistitikut sekä muistikortit.

HD-puolella on vallallaan nykyisin myös kaksi tekniikkaa, tai tarkemmin väylätekniikkaa SCSI sekä SATA (serial ata) joista on tullut vuosien aikana uudempia versioita, SCSI-levyt ovat väylältään edelleen erilaisia SATA-levyihin nähden eikä ne ole sellaisenaan yhteensopivia keskenään. Kumpikin väylä on ns. laiteriippumaton, johon voi periaatteessa asentaa myös muita laitteita kuin vain kiintolevyjä.

SCSI-levyt ja liitännät ovat tunnetusti vahvoja suurien palvelinten levyjärjestelmissä tarjoten kehittynyttä virheensietokykyä ja korjaustekniikoita myöskin luku- ja kirjoitusnopeus on SCSI-levyissä on nopeampaa muihin mekaanisiin tekniikoihin verrattuna.

SATA-levyt ja itse väylä ovat kuitenkin kehittyneet huimaa vauhtia ja osaavat jo osaltaan samankaltaisia virheenkorjaustekniikoita kuin kilpailijansa, myöskin nopeudessa SATA on kehittynyt jatkuvasti ja uusimmassa 3.0 versiossa siirtonopeus on jo huimat 600MB/s ja on erittäin lähellä nopeinta SCSI-tekniikkaa.

SCSI-väylä on tosin tullut jo tiensä päähän ja sille on kehitetty siitä tehokkaampi SAS-väylä jonka liitäntä muistuttaa erehdyttävästi SATA-levyjä, sen tekniikka on myös osaltaan samankaltaista kuin SATAn mutta se on ikäänkuin SATA-väylä steroideilla jossa siihen on otettu kummankin väylän parhaat puolet käyttöön.