As diferenças entre SSD empresarial e SSD de consumidor

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Existe realmente uma diferença entre drives de SSD para empresas e consumidores? Por que não instalar unidades de SSD baratas de uso geral em hardware de classe empresarial?

Os SSDs não alcançam essa alta resistência somente por meio de uma grande reserva de superprovisão. A memória usada também desempenha um papel.

Os SSDs atuais para desktops e notebooks são extremamente rápidos, e podem suportar centenas de terabytes de dados gravados. Você pode pensar que eles também funcionariam bem no servidor da sua empresa. Mas isto pode não ser verdade. Então, qual é a diferença entre SSD empresarial e SSD de consumidor?

As unidades de estado sólido são conhecidas há muito tempo por duas coisas – serem rápidas e caras. Embora os preços estejam muito mais baixos do que antes, ainda há uma diferença considerável entre o preço de um SSD de nível de consumidor e uma unidade de SSD de nível empresarial.

TIPOS DE MEMÓRIA

Para entender por que SSD para consumidor e corporativos têm preços tão diferentes, é necessário entender um pouco sobre como funcionam os SSDs. Uma maneira de os fabricantes aumentarem as capacidades de seus SSDs é aumentando o número de bits que podem ser armazenados em cada célula.

Aumentar a quantidade de bits aumenta a capacidade, mas encurta consideravelmente a vida útil do dispositivo. SSDs de consumidor normalmente usam células de memória TLC (Triple Level Cell), o que significa que três bits podem ser armazenados em cada célula. Alguns SSDs de consumidor usam até células de memória QLC (Quad Level Cell) e armazenam quatro bits por célula.

Em contraste, os SSDs corporativos geralmente são do tipo SLC (um bit por célula) ou MLC (dois bits por célula). Mesmo se uma unidade de estado sólido de nível de consumidor e uma unidade de nível empresarial tivessem a mesma arquitetura (MLC, por exemplo), o SSD enterprise class certamente seria classificada para um número maior de ciclos de gravação.

Para efeito comparativo, uma célula SLC pode durar até 100.000 ciclos de gravações. Em contrapartida, numa célula barata TLC ou QLC, a estimativa de vida útil é de apenas 300 à 3000 ciclos.

RESISTÊNCIA E OVER PROVISIONING

Uma das maneiras de os fabricantes evitarem que os SSDs se desgastem prematuramente é provisionando em excesso (Over Provisioning) as unidades. Em outras palavras, apenas uma parte da capacidade da unidade está disponível para uso. A capacidade restante é reservada para uso pela controladora de memória.

Se você já teve a experiência de instalar um SSD de 1 TB (1024 GB), deve ter notado que pode haver apenas 960 GB disponíveis para formatação. Para onde foi os restantes 64 GB (6,2%) que faltam? Simplesmente desapareceu sem motivo?

Uma parte dessa capacidade não utilizada é usada como armazenamento de reserva. Conforme as células se desgastam, as células sobressalentes são usadas para estender a vida útil da unidade. SSDs de classe corporativa tendem a ter um número maior de blocos sobressalentes do que as unidades de consumidor.

O objetivo do super-provisionamento é estender a vida útil do SSD, aumentando consideravelmente a sua durabilidade. Para escolher o SSD correto, você também pode levar em consideração Terabytes gravados (TBW) ou gravações de unidade por dia (DWPD). Se você conhece a capacidade e o período de garantia de sua unidade, pode converter TBW em DWPD ou vice-versa com a seguinte fórmula:

TBW = DWPD X 365 X Garantia (ano) X Capacidade (TB)

DWPD = TBW / (365 X Garantia (ano) X Capacidade (TB))

Por exemplo, suponha que o TBW seja classificado como 1.400 para um SSD de 1,92 TB que vem com uma garantia de 5 anos. Então poderíamos chegar a um valor de 1400 / (365 X 5 X 1,92) = 0,4 DWPD. Isso significa que você pode usar 40% da capacidade da unidade por dia durante 5 anos, o que equivale a 768 GB.

Os fabricantes dos SSDs de servidor geralmente os oferecem em versões diferentes. Micron, por exemplo, tem as variantes Max e Pro da série 9300. As diferenças estão na resistência. Enquanto o Pro é otimizado para aplicações de leitura intensiva, a variante Max é mais adequada para operação com requisitos mistos de escrita e leitura.

A capacidade máxima do 9300 Pro é 15,36 TByte superior à do Max, que fornece apenas 12,8 TByte. O 9300 Max usa esses quase 20 por cento como uma reserva adicional de over provisioning. A partir daí, a Micron calcula uma resistência de 74,4 PByte para o 9300 Max, enquanto a garantia para o 9300 Pro expira após 33,6 PByte.

Ainda mais fácil de entender é a quantidade de dados que pode ser usada para gravada no SSD por dia dentro da estrutura do período de garantia geralmente de 5 anos. No máximo, isso é três vezes sua capacidade (3 DWPD, gravações de unidade por dia), enquanto o Pro apenas 1 DWPD tolera. Para tarefas particularmente intensivas de gravação, também existem SSDs que toleram até dez vezes sua capacidade por dia – é claro, a preços correspondentes.

GARBAGE COLLECTION (COLETA DE LIXO)

Outra diferença importante entre SSDs corporativos e de consumidor é que as unidades de nível corporativo geralmente oferecem um nível de desempenho mais previsível. Isso tem a ver com a maneira como os dados são gravados nas unidades.

Quando os dados são gravados em um HD tradicional, os novos dados podem ser sobrescritos sobre os dados antigos.

Este não é o caso dos SSDs. Antes que uma célula possa ser substituída por novos dados, seu conteúdo existente deve primeiro ser apagado. Este ciclo de apagamento leva um pouco de tempo para ser concluído. Normalmente, os fabricantes de SSD gravam novos dados em partes não utilizadas da unidade.

Em seguida, removem os dados “sobrescritos” posteriormente como parte de um processo de coleta de lixo (garbage collection).

Isso faz duas coisas: distribui as operações de gravação de maneira mais uniforme pela unidade, melhorando a longevidade da unidade. E ajuda a unidade a ter um desempenho melhor do que se fosse necessário um apagamento imediato.

À medida que os SSDs começam a ser preenchidos com novos arquivos, menos espaço fica disponível para acomodar os novos dados. O desempenho começa a diminuir devido à necessidade de apagar os dados existentes em tempo real.

Os drives de SSD de classe empresarial usam parte de sua capacidade para auxiliar neste processo (e também podem executar operações paralelas de gravação / exclusão) para fornecer desempenho de gravação mais previsível.

PROTEÇÃO CONTRA PERDA DE ENERGIA

Em cada SSD, há um cache disponível para otimizar as operações de gravação. Os comandos de gravação se acumulam no cache, antes que as operações de gravação ocorram após atingir um determinado número.

Acidentes acontecem. Se a energia acabar quando os dados ainda estiverem no cache, o SSD poderá sofrer perda de dados. É aqui que entra o buffer de capacitor. A maioria dos SSDs corporativos são equipados com capacitores, ou pequenas baterias, para garantir que os dados ainda possam ser gravados no SSD em caso de falhas repentinas de energia.

Capacitores de suporte (SuperCaps) são comuns, os quais ainda fornecem corrente por um curto período de tempo, e permitem que o controlador grave os dados da DRAM na memória flash. Entre outras coisas, isso inclui as informações administrativas, ou seja, qual bloco é preenchido com quais dados.

FORMATOS DE SSD EXISTENTES

Hoje, as placas-mãe de desktop têm pelo menos um, geralmente dois, e às vezes três slots M.2 para SSDs PCIe rápidos. Se isso não for suficiente, você pode usar uma placa de plug-in PCIe que pode acomodar até quatro SSDs PCIe adicionais. Com isso, você terá uma dúzia de TB de espaço de armazenamento rápido no PC.

No entanto, para uso em servidores, tal situação não é apropriada. Se um SSD falhar, você deve desligar o computador, e substituir o SSD. Você pode fazer isso com um PC ou notebook, mas não com um servidor que deve funcionar ininterruptamente porque centenas de funcionários o utilizam.

Os servidores e storages atuais acomodam discos rígidos em formatos de 3,5 e 2,5 polegadas. Devido a essa tradição, muitos SSDs de servidor de 2,5 polegadas também estão disponíveis. Na maioria das vezes, com 15 milímetros, eles são significativamente mais grossos do que os SSDs de desktop atuais, que geralmente têm 7 milímetros de espessura.

A maior vantagem de um servidor ou storage montado em rack é que você pode retirar os discos rígidos ou SSDs durante a operação. Por exemplo, para substituir uma unidade com defeito por uma nova – chamada de hot-swap. A controladora RAID do sistema de armazenamento reconhecerá isto, e iniciará a operação de rebuild.

Os SSDs de servidor também estão disponíveis na forma de placas PCIe, que têm as mesmas desvantagens dos SSDs M.2 individuais.

NOVOS BARRAMENTOS (FORM FACTORS) DE SSD'S EMPRESARIAIS

O espaço em uma sala de servidores é escasso. Quanto mais capacidade de armazenamento caber em um rack, melhor, porque o espaço custa dinheiro. Para data centers com um requisito de armazenamento muito alto, dois novos formatos de SSD foram desenvolvidos para permitir uma maior densidade de embalagem: NF1 e E1 / E3.

NF1, originalmente desenvolvido sob o nome de NGSFF (Next Generation Small Form Factor), e por um tempo sob o nome de M.3, é semelhante ao formato M.2 e a conexão também é a mesma. A placa tem 110 milímetros de comprimento e 30,5 milímetros, significativamente mais larga do que os SSDs M.2. Isso significa que dois chips flash cabem lado a lado na placa, a capacidade possível é mais do que o dobro.

Com o SSD PM983 NVMe, a Samsung já tem um SSD com quase 4 TB de capacidade de armazenamento. E até 16 TB devem surgir em breve. Até 36 SSDs cabem lado a lado em um gabinete típica de 19 polegadas com uma altura de 44,45 milímetros (1 U, 1 unidade de altura). A capacidade máxima de armazenamento de uma caixa NF1 pode ser superior a 550 TB no futuro.

Os Ruler SSDs da Intel competem na área, desenvolvidos sob o rótulo EDSFF (Enterprise & Datacenter Storage Form Factor), padronizados pela SNIA (Storage Networking Industry Association) como E1.L (38,4 mm × 318,75 mm), E1.S (31,5 mm × 111,5 mm) e E3 (76 mm × 104,9 ou 142,2 mm). Esses SSDs também cabem em um gabinete de 1U.

Um E1.L-SSD deve conter até 32 TB de memória flash, 32 desses SSDs cabem lado a lado na caixa. A capacidade total é, portanto, de 1 PByte – cerca de oito vezes de um servidor 1U equipado com SSDs U.2. No entanto, apenas versões com 8 TB de memória estão atualmente no mercado.

Comum aos novos fatores de forma são os LEDs na frente, por meio dos quais sinalizam seu status. Assim, podem levar rapidamente ao administrador um SSD com defeito. Eles também podem ser conectados a quente (hot plug), portanto, podem ser trocados durante a operação.

CRIPTOGRAFIA

Se um SSD falhar, ele deve ser substituído. Mas se o SSD com defeito for enviado para conserto, nenhum dado pode sair da empresa. Para aumentar a segurança, muitos SSDs corporativos armazenam dados em formato criptografado.

Todos os dados gravados nos SSDs que não são mais necessários são automaticamente ilegíveis. As unidades também podem ser excluídas manualmente por meio do software de armazenamento, trocando a chave usada para criptografia em questão de segundos.

CONCLUSÃO

Com a tecnologia SSD amadurecendo e se tornando mais popular, os SSDs são fabricados em diferentes formatos, funções, capacidades, etc. É essencial que você selecione o SSD certo para o seu negócio.

Leve em consideração o desempenho sustentado, a resistência do SSD e a proteção contra perda de energia. E, com sorte, você encontrará um SSD que melhor atenda às suas necessidades.

Mesmo que literalmente não houvesse nenhuma diferença perceptível entre unidades corporativas e de consumo, ainda seria prudente para as empresas usarem unidades de nível empresarial, apesar da diferença de custo.

A razão é simples: ninguém vai querer explicar por que perderam dados usarando uma unidade barata e sem suporte. Os drives SSD de classe empresarial quase sempre vêm com garantia estendida, e suporte voltados para ambientes de negócios.

Quando você precisar recuperar dados de servidores ou storages baseados em SSDs, consulte a E-Recovery para saber os custos do serviço.

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