| בפוסט הקודם הכרנו את שחקן החילוף של ההארד דיסקים – דיסק מבוסס צ'יפים SSD – Solid State Drive, ופגשנו בדילמה של התקני ה-SSD : האם סוג רכיבי הזכרון צריך להיות מסוג DRAM או מסוג NAND פלאש?
להמשך קריאת הבלוג המלא |
השנה היא 2020 בחברת תוכן מובילה. פעם נהגנו לקרוא להן תחנות שידור. ההתקן הסובב היחיד בחדרי איחסון השרתים יהיו מאווררי התקרה. אם נפתח את אחד הכוננים נגלה בו מערך של שבבי זיכרון (צ'יפים), ללא חלקים נעים. 60 שנות זיכרון בסיבוב הסתיימו להן.
העובד החדש בשכונה הוא ה Solid State Drive) SSD) שמחליף בהדרגה את אחיו הוותיק המוכר והטוב Hard Disk Drive) HDD).
מה זה בכלל SSD ובמה הוא שונה מ HDD ?
כונן דיסק קשיח HDD (גם כונן קשיח או דיסק קשיח) הוא התקן אחסון מגנטי בלתי נדיף, בעל גישה אקראית לנתונים דיגיטליים. הוא כולל מגשים נוקשים הסובבים על ציר המונע בתוך מארז מגן. הנתונים נקראים באופן מגנטי מן ונכתבים אל המגש על ידי ראשי קריאה/כתיבה הצפים על גבי שכבת אוויר מעל מגשים. מאז הוצגו לראשונה על ידי IBM בשנת 1956, ירדו הכוננים הקשיחים במשך השנים בגודלם הפיזי ובעלות מחד, תוך הגדלה משמעותית בקיבולת, מאידך והיו המכשיר הדומיננטי עבור אחסון נתונים במחשבים מאז שנות ה-60 המוקדמות.
HDD פועלים כיום ע"י ממשקים סדרתיים בעלי מהירות גבוהה למשל Serial ATA) SATA) או Serial Attached SAS) SCSI). תהליך הייצור של ה HDD כולל כתיבה על גבי דיסק מאסטר מגנטי בקרן אלקטרונים של מיליארדי גבשושיות סיליקון המסודרות קונצנטרית במרחקים של כ 100nm זו מזו. ראש הקריאה/כתיבה שנע מעל אותן גבשושיות בדיוק מירבי, דומה למחט הפטיפון שהיתה "מנגנת" על פני השטח של תקליט וויניל ישן של סינטרה. הביקוש העולמי הגובר לאיחסון דיגיטלי ממשיך להניע פיתוח טכנולוגיות שיגדילו את הצפיפות האזורית של אותן גבשושיות על גבי הדיסקים הקשיחים. כיום כבר ניתן לייצר בשיטות המאפשרות רזולוציה של 25nm בין הגבשושיות. אם ניקח בחשבון שכל גבשושית סיליקון קטנטונת יכולה לאחסן ביט אחד של זיכרון מגנטי ברגע נתון ואת אפשרות השיכפול המוזילה בצורה ניכרת את תהליך ייצור הדיסקים, נבין מדוע קיימת דחיפה משמעותית של יצרני ההארד דיסקים למכור כונני איחסון זיכרון סובבים.
מפת הדרכים של היצרנים המובילים נותנת מענה לצפיפויות בסדר גודל של 1Tb/in2 , כלומר 1 טרה-בייט של אינפורמאציה לכל אינץ' רבוע. למעשה הדיסקים הקשיחים (ה HDD) נותנים את המענה הטוב ביותר מבחינת קיבולת, עלות, וצפיפות נתונים לדרישות האיחסון הקיימות כיום. אך האם יהיה זה נכון גם בעוד 5 שנים ?
עלות הייצור של דיסק מדיה מגנטית מודפסת גם בטכנולוגיות המתקדמות היא כ 5$ בממוצע. בכדי לשמר, למשל, רוחב פס של 6Gbps (שישה ג'יגה ביט בכל שניה) נדרשים יצרני הכוננים הקשיחים להוסיף זיכרון מטמון בו מאוחסנים רק הנתונים הרלוונטיים ביותר בתוך סקטורים דחוסי אינפורמאציה הנקראים אל המחשב המארח בכל פעם. על פי עיקרון התפוקה השולית הפוחתת קיימת נקודה שמעבר לה בניית "מטמון" ענק אינה עוד יתרון. הרעיון המרכזי של תוספת הזיכרון שהינה לאפשר זמן איחזור מידע קצר ביחס לרוחב פס גדול הולכת לאיבוד, פשוט מכיוון שנדרש יותר זמן לחפש את המידע שבו ויותר מסורבל לשמר אותו. ככל שהכונן יהיה יותר זמן עסוק בלשמר מידע מעודכן ומלא במטמון, קיים סיכוי רב יותר שמשתמש הקצה יחוש בירידה בביצועים. ההתפתחות הטכנולוגית של תעשיית המוליכים למחצה הביאה לאפשרות שימוש בהתקני איחסון מסוג חדש.
SDD מורכב משבב זיכרון בתוספת בקר שנועד לנהל את זרימת הנתונים בין כונן האיחסון לבין המחשב, ללא חלקים מכנים נעים. השאלה הראשונה שנשאלת היא האם זכרון המבוסס מוליכים למחצה (צ'יפ למעשה) יהיה מסוג DRAM או מסוג פלאש NAND. הוויכוח בין שימוש בשבב זיכרון מסוג DRAM לבין Flash – מהירות - היא שם המשחק.
ידוע כי כתיבה לזיכרון פלאש איטית יותר מאשר כתיבה לזיכרון DRAM. האין מהירות הינה המטרה העיקרית של התקנת SSD מלכתחילה? - כן ! יחד עם זאת, לומר כי התקן איחסון בטכנולוגיית הפלאש איטי יותר מאשר ה DRAM היא למכור את הטכנולוגיה בזול. ראשית, נתוני הקריאה לזיכרון פלאש דומים מאוד למהירות הקריאה של ה DRAM. שנית, היצרנים הטובים יותר של פלאש SSD נוהגים לשלב זיכרון מטמון מסוג DRAM בכוננים בכדי להאיץ את הכתיבה. למיטב היצרנים יש אלגוריתמים במכשירים אשר מסוגלים לשטוף את הנתונים מזיכרון המטמון לזיכרון הפלאש ברקע מבלי להשפיע על הביצועים.
אם נשווה בגרף אחד את ביצועיהם היחסיים של שני סוגי ה SSD לעומת דיסקים מסורתיים מסתובבים, זה ייראה כך:
[מבוסס על נתוני יצרני התקנים שונים]
ניתן לראות שאפילו אם התקנים מבוססי DRAM מהירים פי- 3 מהתקנים מבוססי Flash עדיין שניהם מהירים בשלושה סדרי גודל מממהירות הכתיבה לדיסק הסובב. אם כך, האם הבדלי המהירות בין השבבים משמעותית מספיק בכדי שתהיה אבן הבוחן היחידה העומדת לרשות ראשי מחלקת ה IT בחברה גדולה בבואם לבחור התקן איחסון אחד על משנהו ?
בפוסט הבא נבחן את מכלול ההבדלים הטכנולוגיים בין התקני SDD מבוססי DRAM לבין אלו המבוססים על NAND פלאש ונבין (אולי) לאן נושבת הרוח… |
