SSD nei data center: comportamento e problematiche delle unità

Uno studio ha cercato di capire quali sono le principali problematiche relative all'utilizzo degli SSD 24/7, ecco le conclusioni del test

SSD sotto esame nei data center

Gli SSD sono sempre più popolari nella fascia consumer e in quella enterprise: sebbene gli hard disk restino ancora più convenienti in rapporto allo storage messo a disposizione, un SSD consumer da 1TB può costare tra i 400 e i 600 euro, le unità con memoria flash stanno lentamente abbassando i propri prezzi di listino. Attualmente reperire un SSD da 60 o 120GB da dedicare al sistema operativo ed ai programmi richiede un esborso non superiore agli 80 euro – nella fascia di prezzo poco superiore ai 100 euro troviamo unità da 256GB.

I motivi che spingono all’acquisto di un SSD sono ben noti, dall’affidabilità  alle prestazioni velocistiche maggiori rispetto alle controparti meccaniche – valori di scrittura e lettura anche 4-5 volte superiori. Per ragioni molto simili anche nel settore enterprise gli SSD si stanno rapidamente diffondendo e i data center ospitano ormai numerose unità SSD.

Come si comportano tuttavia le unità flash quando sono sottoposte a considerevoli carichi di lavoro e si trovano in condizioni di operatività permanente, quindi in attività 24 ore su 24 e 7 giorni su 7? La risposta arriva da un approfondito studio, il cui paper è consultabile al seguente link, condotto dall’università di Carnegie Mellon e Facebook, nota per essere una delle prime compagnie ad aver adottato unità SSD PCIe (una variante delle classiche unità SSD destinata principalmente al settore enterprise, attualmente raggiungono i 3.2TB di capienza)

SSD, le principali conclusioni dello studio

Lo studio ha analizzato l’hardware annotando le condizioni e le modalità in cui gli SSD andavano incontro a guasti (failure): tale definizione non è però intesa come rottura irreparabile dell’unità quanto come il verificarsi di errori di lettura tali da portare alla perdita dei dati – esclusivamente quelli registrati dal server, gli SSD non trasmettono infatti gli errori interni che possono essere corretti dal controller; quando tuttavia il controller non ha potuto porvi rimedio, è il server ad essere intervenuto direttamente sugli errori.

Vediamo a questo punto quali sono state le principali conclusioni alle quali è giunto il test dopo la lunga sessione di analisi:

  • Sensibilità alle temperature. In particolare gli SSD di prima generazione restituiscono una media di errori maggiore quando si trovano ad operare ad elevate temperature. Gli SSD di seconda generazione, grazie alla funzione di throttling (operano al di sotto delle specifiche standard per contenere le temperature), riescono invece a diminuire la percentuali di errori pur andando incontro ad un calo generale delle performance.
  • Consumi energetici sopra la media. Gli SSD sono particolarmente esigenti, in particolare gli SSD PCIe oscillano tra gli 8 ed i 14.5 watt. Più i consumi salgono e più le possibilità che si verifichino degli errori aumentano.
  • Operazioni di scrittura faticose. Le operazioni di scrittura comportano un elevato dispendio energetico e portano ad un incremento del numero di errori. Si parla naturalmente di pesanti sessioni di scrittura. Lo studio suggerisce di affidare tali compiti ad unità meccaniche.
  • Gli errori di lettura sono frequenti, ovvero tra il 4 e il 33% circa delle unità ha avuto tali problemi. Inoltre il 99.8% degli SSD che sono andati incontro ad un errore nella prima settimana di test, hanno avuto problemi anche in quella successiva.
  • Ciclo vitale delle unità. Le unità meccaniche hanno un tasso di “mortalità iniziale” più alto, superato il primo periodo si rivelano affidabili per alcuni anni. Gli SSD d’altra parte riscontrano alcuni errori già dalle prime fasi di utilizzo, mano a mano che le celle difettose sono identificate; successivamente offrono un grado di affidabilità superiore agli hard disk ma con la dismissione delle celle gli errori aumentano considerevolmente.

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