Носители HDD/SSD

Конспект вебинара HonorCup E=DC2 для сдачи HCNA Storage.

 

hdd

Это обычная вещь для Seagate: частота ошибок чтения сообщает любое значение, кроме нуля – это сбивает с толку и вы можете задаться вопросом, не сломался ли диск. https://s.i.wtf – Этот калькулятор поможет вам понять, как правильно интерпретировать эти числа.

Жесткий диск или HDD (hard disk drive) –  запоминающее устройство, основанное на принципе магнитной записи (на этом же принципе основано хранение на лентах и floppy). Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. Стандартный форм-фактор HDD уже унифицирован – 2,5 и 3,5 дюйма, раньше производили еще и другие. В общем случае 2,5 диски более скоростные, а 3,5 диски более объемные.

Seagate/Wester Digital – основные и, по сути, единственные оставшиеся в результате M&A/ухода из бизнеса производители ЖД. Вендоры серверов типа Huawei используют тоже их, а не свои диски.

 

Компоненты HDD

Head – читает/записывает данные
Actuator – перемещает головку в необходимое положение
Platter – хранит записанные данные
Spindle – вращает пластины диска
Control circuit – контролирует систему, скорость, регулирует вращение

Работа HDD

Так же тут можно сказать про перпендикулярную запись, которая позволила хранить значительно больше данных, в сравнении с продольной.

Sector – участок намагниченности, хранит 512-4096 байт

Track – дорожка из секторов по пути передвижения головки

Cylinder – параллельные дорожки на всех пластинах

Head – головка

 

Параметры HDD

Объем

Тут все понятно, чем больше, тем лучше.

Скорость (transfer rate)

Общая скорость (transfer rate) состоит из external и internal transfer rate.

Скорость интерфейса и кеша (external transfer rate) (меньше влияет)

  • интерфейса в IOPS (input and output per second), external transfer rate
    • SATA – 80-100 IOPS
    • SAS – 150-200 IOPS
  • кеша ЖД – по сути буффер (в случае если диск не справляется запись идет туда).

Скорость диска (internal transfer rate) (в основном влияет)

  • Скорость шпинделя в общем случае на ноутах 5400 оборотов в минуту, на обычных ПК 7200, серверах 10-15к. Плюс быстрых – скорость, минус – уровень шума и потребление питания.

Пример влияния скорости вращения на производительность (очень приблизительный по цифрам, последовательное чтение): 10к имеет скорость в 21МБ/с, а 15к в 31МБ/c. При рандомном чтении эти значения будут чудовищно меньше – 55Кб, 63КБ! Спасает только несколько головок и пластин, которые используются параллельно на современных дисках.

 

  • Среднее время доступа (access time) является суммой среднего времени перемещения головки на нужную дорожку (seek time, в среднем 3-15мс) и среднего времени перемещения по этой дорожке до нужного сектора (latency time, зависит в свою очередь от скорости вращения, 7200 – 4,17мс, 15к – 2мс)

 

Сравнение HDD с SSD

см. в статье SSD

 

Разное

Один битый сектор может привести к неработоспособности системы.

Случай из практики - на битом секторе оказался файл из system32 и система не загружалась даже в безопасном режиме. Обычные средства восстановления Windows не помогли. Сделал backup жесткого и запустил Victoria, она нашла битый сектор (как и Windows checkdisk) и починила его. После этого восстановление отработало штатно.

Выход из строя ЖД происходит в среднем за 5-7 лет эксплуатации.

 

Вопросы

When determining hard disk performance, which of the following are relevant.
A.Rotational speed.
B.Physical size.
C.Seek time.
D.Transfer time.
E.Transfer rate.

ACE

Which are not the approximate average rotational latency of a 7200 rpm HDD?
A.2 ms
B.3 ms
C.3.17 ms
D.4.17 ms

ABC

What is least likely to be considered when you are buying HDDs?
A.Capacity
B.Rotational speed
C.Cache size
D.Sector size

D

Given a seek time of 3 ms. How much IOPS can a 10,000 rpm disk handle?
A.142
B.200
C.167
D.223

C: 7200 - 140, 10k - 167, 15k - 200

 

ssd, ssd vs hdd
  • При выборе SSD нужно быть аккуратным, многие современные SSD в погоне за дешевизной имеют очень плохие характеристики надежности и производительности
    • использование QLC с небольшим кешем SLC для очковтирательства
    • все большее распространение TLC (мой новый SSD, старый был MLC)

Конспект вебинара HonorCup E=DC2 для сдачи HCNA Storage.

Твердотельный накопитель или SSD (solid-state drive) – высокоскоростное немеханическое запоминающее устройство, основанное на flash памяти.

SSD становятся популярны как в домашних, так и в серверных решениях по хранению данных – SSD могут использоваться в СХД (у Huawei есть Huawei OceanStor Dorado 2100/5100 с поддержкой только SSD), SSD можно объединять в RAID. Объем поставок SSD уже сопоставим с объемом поставок SAS-дисков и продолжает расти. Стоимость на мегабайт данных снижается, а объем SSD и их параметр изнашиваемости (wear) улучшаются.

Плюсы SSD (в сравнении с HDD)

    • Скорость быстрее (в 2-10 раз). До появления SSD жесткие диски зачастую являлись узким местом для серверных систем.
    • Меньший шум, нагрев и потребление питания за счет отсутствия механической части (в 2-3 раза)
    • Потенциально лучшая долговечность/надежность за счет отсутствия механической части

Минусы

  • Соотношение цена к объему значительно хуже
  • Текущая надежность – технология развивается

SSD по сути есть flash-память с SSD-контроллером и интерфейсом SATA/SAS/PCI-e. Объем SSD бывает – до 50ТБ (до 4ТБ распространены широко, прайс ~150-400к рублей). Размер у SSD в общем случае 2,5 дюйма. PCI-e SSD (NVMe) самые быстрые, но и самые дорогие (есть в том числе производства Huawei). Они помимо более быстрого интерфейса имеют поддержку технологий (в оптимизированной под SSD реализации) для ускорения обработки i/o request NCQ/TCQ. Для работы технологий должна быть поддержка не только со стороны диска, но и со стороны интерфейсов на материнской плате. У PCI-e SSD энергопотребление чуть больше обычных SSD.

Типы чипов SSD (тут подробнее)

Существует три основных типа SSD, различающихся по количеству данных, которые может сохранить NAND circuit (что-то вроде транзистора):

  • SLC (Single Level Cell) – каждая ячейка в SSD может представлять один бит информации. С этого типа началось развитие SSD, сейчас его редко встретишь. Характеристики: малый объем, хороший показатель wear (количество записей ячейки до выхода ее из строя), дорог
  • MLC (Multi Level Cell) – каждая ячейка в SSD может представлять два бита информации.
    • eMLC (enterprise) – реализация для компаний. Характеристики: средний объем, wear выше среднего, средняя цена (новый тип)
    • cMLC (consumer) – реализация для обычных пользователей. Характеристики: средний объем, средний wear, дешев (доминирующий тип)
  • TLC (Triple Level Cell) – каждая ячейка в SSD может представлять три бита информации. Характеристики: большой объем (до 4ТБ), плохой показатель wear, низкая цена

 

SSHD – гибридные ЖД (HDD + SSD). В коммерческих системах не используются. Встроенный HDD используется для долговременного хранения данных, а SSD как кэш-память. Пример устройства от Seagate.

 

Вопросы

SLC type SSD’s are ideal when large amounts of data need to be stored and read many times (T/F).

F

Name the three types of Solid State Disks.

SLC, MLC, TLC

Describe what is meant with the term SSD wear.

Максимальное количество физических записей ячейки до выхода ее из строя

What are the differences between hard disk drives and solid state disks? (2)

  1. Hard disks can fail due to physical damage, while solid state disks cannot fail.
  2. Hard disks have a motor and moving parts, solid state disks do not.
  3. Solid state disks can store many times as much data as hard disk drives.
  4. ./dev/sda is a hard disk device while /dev/ssda is a solid state disk.
  5. Solid state disks provide faster access to stored data than hard disks.
@ 
1 - Hard disks have a motor and moving parts, solid state disks do not.
2 - Solid state disks provide faster access to stored data than hard disks.

Оба типа дисков могут выйти из строя из-за физического повреждения.
Обычно жесткие диски могут хранить во много раз больше данных, чем твердотельные диски.
У жестких дисков (HDD) есть моторчик и движущиеся части, а у твердотельных дисков (SSD) их нет.
Твердотельные диски (SSD) обеспечивают более быстрый доступ к хранимым данным, чем жесткие диски (HDD).

Leave a Reply