35 سالگی NAND Flash

NAND flash از زمان اختراع در سال 1987، نحوه ذخیره و استفاده از اطلاعات را در سازمان‌ها متحول کرده است. Mordor Intelligence تخمین می‌زند که بازار حافظه‌های NAND flash تا سال 2027 به ارزش 94.24 میلیارد دلار خواهد رسید. سازمان‌ها به عملکرد بالای SSD ها (بررسی درایوهای SSD اچ پی) نیاز دارند اما به دلیل هزینه بالا و حجم اطلاعات رو به رشد، زیاد تمایل به استفاده از این تکنولوژی ندارند.

نوآوری‌ها در NAND flash به این معنی است که اکنون گزینه‌های ارزان‌تر با ظرفیت بالاتر در بازار وجود دارد که تا حدودی به سمت تامین تقاضای این صنعت برای کاهش هزینه‌ها و افزایش ظرفیت می‌رود. SSDهای سلول سه سطحی (TLC) که سه بیت داده در هر سلول ذخیره می‌کنند و SSD های سلول چهار سطحی (QLC) که چهار بیت داده در هر سلول ذخیره می‌کنند، دو گزینه اصلی رسانه فلش می‌باشند، که امروزه در دسترس هستند.

هزینه کمتر QLC باعث شده است که فلش در دسترس‌تر باشد و سازمان‌ها بتوانند آن را در زیرساخت‌های تفکیک شده در مقیاس بزرگ مستقر کنند. با این حال، با وجود قیمت جذاب‌تر، QLC ها قابل اطمینان نیستند و بیشتر مستعد خطا هستند، اما درایوهای TLC قابلیت اطمینان، استقامت و عملکرد بهتر و همینطور هزینه بالاتری دارند.

برای دستیابی به بهترین‌های هر دو جهان، راه حل‌های نرم افزاری که به طور هوشمند نحوه نوشتن داده‌ها در SSD ها را مدیریت می‌کنند، ظرفیت را به حداکثر می‌رساند و در عین حال استقامت، عملکرد و قابلیت اطمینان SSD های ارزان‌تر را برای مطابقت با دستگاه‌های فلش گران‌تر بهبود می‌بخشد. این معادل هزینه کل مالکیت (TCO) دلپذیرتر فلش است و در نتیجه باعث افزایش سود یک سازمان می‌شود.

پایداری :

اهمیت پایداری، برای افزایش طول عمر و کارکرد یک SSD، تعداد دفعات نوشتن، خواندن و پاک کردن (P/E) است که می‌توان روی سلول‌های یک فلش قبل از بروز خطاهای مکرر انجام داد. لایه اکسید موجود در سلول با هر چرخه P/E تخریب می شود و می‌تواند منجر به نشت شود. استقامت و طول عمر یک SSD تحت تأثیر روشی است که اطلاعات روی آن نوشته می‌شود. SSDها ترجیح می‌دهند که اطلاعات یکپارچه بزرگ را از بلوک‌های کوچکتر که به صورت تصادفی نوشته شده، دریافت کنند.
بارهای کاری برنامه‌های معمولی و نوشتن‌های تصادفی در اندازه‌ها و الگوهای مختلف باعث می‌شود که SSD‌ها سریعتر فرسوده شوند. متأسفانه، حتی برنامه‌های جانبی که برای مرتب سازی دیتا بر روی SSD‌ها برنامه‌ریزی شده‌اند، اثر مطلوب را ندارند زیرا وقتی با هم ترکیب می‌شوند توسط SSD به عنوان یک دستور کاری به صورت نوشتن تصادفی درک می‌شوند.
برای رفع این مشکل، تیم‌های فناوری اطلاعات می‌توانند نرم‌افزار مدیریت هوشمندی را قرار دهند تا بین فضای ذخیره‌سازی و برنامه‌هایی که نوشتن را نظم می‌دهند، قرار بگیرد تا SSD ها فقط نوشته‌های متوالی بزرگ را دریافت کند. این می‌تواند استقامت یک SSD را تا بیست برابر افزایش دهد.

کارایی: 

همچنین با نوشتن داده ها در SSD به روش بالا، عملکرد نیز افزایش می‌یابد. نوشتن‌های متوالی دیتاهای بزرگ را می‌توانند از پهنای باند پنج تا ۱۰ برابر بیشتر از نوشتن تصادفی استفاده کنند. این در حالیست که تأخیر را نیز کاهش می‌دهند. عملکرد بیشتر به این معنی است که برنامه‌های بیشتری را می‌توان با سخت افزار یکسان ارائه کرد. بنابراین یک سازمان می‌تواند تعداد دستگاه‌های که فلش استفاده می‌کنند را کاهش دهد و هزینه‌های خود را بهبود بخشد.
برای افزایش طول عمر یک SSD، استقامت در برابر تعداد دفعات نوشتن، خواندن/پاک کردن (P/E) قبل از تخریب لایه اکسید موجود در سلول و بروز خطا‌های مکرر، مهم است.
عنصر دیگری که باید در نظر گرفته شود، ثبات عملکرد است. مهم نیست میانگین عملکرد چقدر بالا باشد، نمی‌تواند نیازهای برنامه های کاربردی مدرن را بدون عملکرد ثابت برآورده کند. توانایی تضمین عدم تأخیر بسیار مهم است، زیرا حتی یک یا دو پاسخ با تاخیر در I/O می‌تواند به تجارت مالی یا خرده فروشی آنلاین آسیب برساند. استفاده از نرم‌افزار مدیریت فلش می‌تواند ثبات عملکرد را تضمین کند.

ظرفیت:

برای کاهش بیشتر TCO فلش،‌ ظرفیت فلش باید مدیریت شود. با استفاده از تکنیک‌هایی مانند فشرده‌سازی می‌تواند اطمینان حاصل کند که از ظرفیت SSD به طور موثر استفاده می‌شود. برای از بین بردن فضای تلف شده، نرم‌افزار مدیریت فلش، داده‌ها را فشرده می‌کند و چندین نوشته را جمع می‌کند تا با یک درخواست نوشتن بزرگ به SSD ارسال کند .

با تخصیص فضای ذخیره سازی به شیوه‌ای منعطف در بین چندین کاربر، بر اساس حداقل فضای مورد نیاز هر کاربر در هر زمان معین (Thin provisioning) می‌تواند ظرفیت را بیشتر بهبود بخشد. هنگامی که حجم داده در اختیار یک برنامه کاربردی قرار می‌گیرد، اندازه آن میبایست مشخص شود اگرچه حجم ممکن است برای مدتی به حد نصاب نرسد. با روش توضیح داده شده در بالا، ظرفیت فیزیکی استفاده شده از سیستم برابر با کل داده‌های نوشته شده است، نه آنچه فراهم شده است.

استقامت:

از دست دادن اطلاعات بالاخره اتفاق می‌افتد. در استقرار در مقیاس بزرگ، تیم‌های IT باید برای خرابی‌های سخت افزاری آماده باشند، به خصوص که درایوهای QLC (درایوهایی دارای چهار سطح که می‌توانند چهار بیت در هر سلول بنویسند) نسبت به سایر نسل‌های SSD کمتر قابل اعتماد هستند. بنابراین یافتن راه‌حلی که برای مدیریت اطلاعات از دست رفته بدون ایجاد اختلال در سازمان طراحی شده باشد، حیاتی است.

نرم افزار مدیریت فلش که ویژگی‌های خود ترمیم کننده را ارائه می‌دهد، می‌تواند از تعویض دستی SSD جلوگیری کرده و زمان خرابی که پرهزینه نیز می‌باشد را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این امکان، دسترسی به داده‌ها را فراهم می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که سیستم همچنان بر روی سخت‌افزارهای دیگر به درستی کار می‌کند، در حالی که SSD، در حال  تعمیر می‌باشد.

بنابراین، برای کاهش هزینه‌های بالای خرید فلش و کاهش هزینه های سازمان (TCO)، تیم‌های فناوری اطلاعات که فلش QLC NAND را به کار می‌گیرند باید راهکارهایی را با نرم‌افزار مدیریت هوشمند در نظر بگیرند که استقامت، عملکرد، ظرفیت و قابلیت اطمینان دستگاه ذخیره‌سازی را بهبود بخشد.

علاوه بر این، ارزش در نظر گرفتن یک راه حل نرم افزاری تعریف شده برای کمک به ساده سازی چالش‌های زنجیره تامین با ارائه انتخاب انعطاف‌پذیر سخت افزار را دارد. استفاده از نرم‌افزار مدیریت فلش، سازمان‌ها و ارائه‌دهندگان خدمات ابری را قادر می‌سازد تا سریع‌تر فضای ذخیره‌سازی را برای مشتریان و برنامه‌های خود فراهم کنند، ظرفیت رسانه‌های فلش کم‌هزینه را به حداکثر برسانند و زمان خرابی را به حداقل برسانند.

منبع خبر: https://www.datacenterdynamics.com/opinions/nand-flash-turns-35/