Что такое SSD: история развития, особенности, перспективы, виды

SSD — электронный тип устройства, в котором цифровая информация хранится во flash-памяти формата NAND. В отличие от аналогов, Solid State Drive не имеет движущихся частей. За счет этого накопители становятся более быстрыми, надежными и выделяющими немного тепла. Флеш-диски предлагают значительные преимущества для 1С сервер. Они позволяют повысить производительность и уменьшить задержки — это ускоряет поиск данных и скорость работы персонала. Учитывая, что NAND-накопители потребляют меньше энергии, чем традиционные HDD, в долгосрочной перспективе они могут привести к заметной экономии.

История развития

Разработка флеш-накопителей началась в 1980-х годах, когда доктор Фуджио Масуока (Dr. Fujio Masuoka), инженер компании Toshiba, изобрел flash-память NAND в 1987 году. С того момента эти накопители прошли несколько поколений развития — от планарной NAND к 3D NAND, от интерфейса SATA к PCIe 5.0 и готовящемуся PCIe 6.0. Solid State Drive произвели революцию в мире хранения информации, обеспечив непревзойденную производительность, энергоэффективность и надежность. Независимо от того, хотите ли вы модернизировать ноутбук, настольный ПК или изучаете, что такое сервер, NAND-накопители стали стандартом для высокопроизводительных систем.

Форм-факторы и интерфейсы

Если вы хотите купить сервер, то важно знать о форм-факторах Solid State Drive. Современные серверы поддерживают 2,5-дюймовые U.2/U.3, компактные M.2, E1.S и новые форм-факторы E3.S для дата-центров. M.2 стал доминирующим для высокопроизводительных применений благодаря компактности и прямому подключению к PCIe слотам.

Интерфейс NAND-накопителя определяет скорость и возможности подключения. Современные серверные SSD используют NVMe over PCIe 4.0/5.0, U.2, U.3 и готовящийся PCIe 6.0. SATA практически вытеснен из серверного сегмента, SAS остается для специфических задач, а NVMe обеспечивает скорости до 14 ГБ/с на PCIe 5.0 и до 28 ГБ/с на готовящемся PCIe 6.0.

Архитектура и функционирование

Также необходимо учитывать объем памяти, который необходим, и количество операций, выполняемых в секунду (IOPS), на которые способен сервер. Архитектура и функциональность флеш-дисков играют решающую роль в повышении скорости чтения и его долговечности. Правильный выбор сервера поможет в полной мере использовать преимущества этой инновационной технологии и значительно повысить общую производительность системы.

Преимущества

SSD или NAND-накопители с момента своего появления произвели революцию в технологии накопления информации. В отличие от своих предшественников, флеш-диски используют для хранения особую память (flash). NAND-накопители имеют важное преимущество — они быстрее жестких дисков. Также такие накопители обеспечивают более быстрое время доступа и мегаскорость передачи. Это делает их идеальными для серверов, поскольку они способны справляться с большими нагрузками без задержек. Эти диски более долговечны. Они реже выходят из строя из-за вибрации или физического износа. Это делает их оптимальными для использования в ЦОДах, работающих в режиме 24/7/365.

Недостатки

NAND-накопители имеют некоторые ограничения. Разрыв в цене с HDD сократился, но для объемов свыше 4-8 ТБ HDD остается более экономичным. Ограниченное количество циклов записи остается фактором, но современные контроллеры с улучшенным выравниванием износа и Over-Provisioning значительно продлили срок службы. TBW (терабайты записи) современных SSD измеряются сотнями терабайт и петабайтами. Восстановление данных при отказе действительно сложнее, поэтому критически важны регулярные резервные копии.

Поддержка в различных ОС

Твердотельные накопители совместимы с широким спектром операционных систем, включая Windows, macOS и Linux. Однако важно отметить, что некоторые старые ОС могут не поддерживать SSD или отдельные функции, такие как TRIM. Она позволяет флеш-диску заранее удалять ненужные данные, что положительно отражается на производительности. Хотя большинство современных ОС поддерживают указанную функцию, важно перепроверить, если установлена старая система.

Перспективы развития

SSD-технологии продолжают стремительно развиваться. Переход к 3D NAND с более чем 200 слоями, развитие QLC и готовящаяся PLC память обещают дальнейшее снижение стоимости за гигабайт. Интерфейсы эволюционируют к PCIe 6.0 с пропускной способностью до 64 ГБ/с, а технологии CXL открывают новые возможности для memory pooling. Вычислительные SSD (Computational Storage) встраивают процессоры для обработки данных непосредственно в накопителе. Новые типы памяти, такие как 3D XPoint (Intel Optane) и готовящиеся MRAM, ReRAM, обещают ещё более высокие скорости и долговечность. 

Особенности SSD

Стоит выделить важные особенности:

1. Скорость. Современные NVMe SSD достигают скоростей чтения свыше 7 ГБ/с (PCIe 4.0) и готовятся к 14+ ГБ/с (PCIe 5.0). Это в десятки раз быстрее традиционных HDD и обеспечивает мгновенную загрузку приложений.
2. Долговечность. Отсутствие механических частей делает SSD устойчивыми к ударам и вибрации. Современные накопители выдерживают падения до 1500G и работают при экстремальных температурах.
3. Энергоэффективность. Потребление энергии составляет 2-4 Вт в активном режиме против 6-15 Вт у HDD, что критично для дата-центров и мобильных устройств.
4. Емкость. Доступны потребительские модели до 8 ТБ, а серверные достигают 30+ ТБ. Развитие QLC памяти делает большие объемы всё более доступными.

Конструкция

Центральным узлом является контроллер, который служит «мозгом» устройства. Контроллер управляет потоком инфоданных, поступающих в микросхемы flash-памяти, и выполняет различные операции (коррекция ошибок, удаление мусора). Он также взаимодействует с системой через интерфейс (например, SATA). Чипы flash-памяти собраны на печатной плате. При этом одна ячейка хранит несколько битов данных.

Существует два основных типа флеш-памяти: одно- (SLC) и многоуровневые ячейки (MLC). Первый тип хранит один бит на выделенном месте, что делает его более быстрым. MLC хранит несколько битов в отдельной ячейке, что делает его дешевле, но теряется скорость.

Твердотельный накопитель SSD – что это такое

NAND-накопитель — сложный, но эффективный тип устройств, который имеет множество преимуществ. Благодаря использованию микросхем во flash-памяти и сложных контроллерах, эти устройства ускоряют время доступа, а также обеспечивают высокую надежность. По мере дальнейшего совершенствования технологий флеш-накопители станут еще более доступными и повсеместно распространенными в цифровой индустрии. Если вы ищете высокопроизводительное, надежное и долговечное решение для хранения данных, SSD определенно стоит рассмотреть.

Виды жестких твердотельных дисков

На рынке представлено множество типов SSD с различными форм-факторами и интерфейсами. Основные категории: внутренние (M.2 NVMe, 2.5" SATA, U.2, U.3) и внешние (USB 3.2, USB4, Thunderbolt 4). M.2 NVMe стал стандартом для новых систем благодаря компактности и высокой скорости.

По интерфейсам: SATA III (до 6 Гбит/с) морально устарел, его сменили NVMe over PCIe. PCIe 3.0 обеспечивает до 32 Гбит/с, PCIe 4.0 — до 64 Гбит/с, а PCIe 5.0 — до 128 Гбит/с. Готовящийся PCIe 6.0 удвоит скорости до 256 Гбит/с.

Какой SSD диск лучше купить

При выборе NAND-накопителей стоит учитывать следующее:

1. Величина емкости. Устройства бывают разной емкости, начиная от 128 Гб до нескольких терабайт. Подумайте, для каких целей вы будете использовать флеш-диск и сколько места потребуется. Например, если вы собираетесь использовать его для игр, то понадобится емкость от 1 ТБ.
2. Скорость. Этот параметр зависит от типа памяти и подключаемого интерфейса. Предпочтительнее выбирать модели с высокой скоростью чтения и записи. Это обеспечит быструю загрузку компьютера и программ.
3. Надежность. Не стоит вкладывать деньги в дешевую модель, которая выйдет из строя через несколько месяцев. Ищите накопители с хорошей репутацией в плане надежности.
4. Бренд. Некоторые фирмы имеют репутацию производителей высококачественных и надежных твердотельных накопителей. Проведите исследование и прочитайте отзывы, чтобы определить, какие компании являются лучшими.
   
   
   

Емкость и скорость диска

Емкость и скорость — критически важные факторы при выборе. Для базовых задач достаточно 512 ГБ - 1 ТБ, но современные приложения, игры и рабочие данные требуют 2 ТБ и более. При выборе учитывайте правило: заполнение SSD более чем на 75-80% снижает производительность.

Скорость измеряется в ГБ/с для современных NVMe накопителей. Помимо последовательного чтения/записи важны случайные IOPS — для повседневных задач критичны именно они. Обращайте внимание на скорость записи при заполненном накопителе — у бюджетных моделей она может значительно падать.

Тип микросхем памяти

ипы flash-памяти определяют характеристики и стоимость SSD:

1. SLC — хранит 1 бит/ячейку. Максимальная скорость и выносливость, но очень дорогая. Используется в критически важных серверных применениях.
2. MLC — 2 бита/ячейку. Хороший баланс производительности и цены, популярна в производительных накопителях.
3. TLC — 3 бита/ячейку. Стандарт для потребительских SSD. Современные контроллеры компенсируют ограничения TLC.
4. QLC — 4 бита/ячейку. Самая доступная память, подходит для массового хранения. Требует качественных контроллеров для приемлемой производительности.
5. PLC (в разработке) — 5 бит/ячейку. Обещает дальнейшее снижение стоимости при сохранении приемлемых характеристик.

Особые правила эксплуатации

Современные SSD значительно менее требовательны к специальному обслуживанию:

TRIM включен по умолчанию в современных ОС и работает автоматически. Over-Provisioning (резервная область) встроена в современные накопители. Рекомендуется оставлять 10-20% свободного места для оптимальной производительности.

Большинство ограничений прошлого сняты: гибернация безопасна, файл подкачки можно размещать на SSD. SuperFetch и ReadyBoost автоматически отключаются Windows при обнаружении SSD. Современные накопители с высоким TBW рассчитаны на годы интенсивного использования без специальных ограничений.

Чем SSD отличается от HDD

SSD (Solid-State Drive) является надежной и быстрой технологией хранения инфоданных на сегодняшний день. Флеш-диски оснащены микросхемами памяти, в отличие от Hard Disk Drive, которые используют вращающиеся магнитные диски. NAND-накопитель выносливее, поэтому лучше выдерживает случайные падения. Он компактнее и надежнее по сравнению с HDD. Благодаря новой технологии Negative-AND, заметно ускоряет работу системы. Память быстрее и выдерживает большое количество циклов перезаписи в зависимости от типа: QLC, TLC или MLC.

Что такое TRIM в SSD

TRIM — команда, которая используется для оптимизации производительности флеш-дисков и продления срока их службы. Когда данные удаляются, оставшиеся сведения могут оставаться в виде «мусора», который занимает место на диске и замедляет процесс чтения и записи данных. Задача TRIM – удалить мусор, позволяя тем самым увеличить скорость чтения и перезаписи, а также улучшить производительность флеш-накопителя. Когда ОС отправляет TRIM-команду на NAND-накопитель, контроллер использует для пометки блоков памяти, содержащих удаленные данные («свободные» кластеры). Это позволяет контроллеру задействовать такие блоки для новых инфоданных, не оставляя на диске мусора и улучшая производительность.

Купить сервер с SSD — отличный выбор для тех, кто ищет надежное хранилище данных с высокой скоростью доступа. При выборе обязательно учитывайте форм-факторы, интерфейсы и тип памяти для получения наилучшей производительности. IT-специалисты ittelo.ru отлично разбираются в данной теме, поэтому могут предложить оптимальное решение в разумном бюджете.