تعرف الى الفرق بين محركات الأقراص الصلبة و SSD

الأداء ، السعة ، التكلفة ؟

في السنوات الأخيرة، نمت بشكل متزايد سعة تخزين الفلاش (SSD) غير الميكانيكية مع توفير قدرات هائلة بتنسيقات أصغر حجمًا، يمكن الاعتماد عليها للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحمولة الأخرى. كما أنها أكثر استجابة بكثير من محركات الأقراص الصلبة وتقدم بشكل عام إنتاجية أعلى عند مقارنة عمليات الإدخال / الإخراج (IOPS). من ناحية أخرى، ركزت محركات الأقراص الصلبة على سعة التخزين الكبيرة، حيث وصلت أحجامها إلى 20 تيرابايت لكل قرص وربما أكثر في المستقبل. إدخال الهيليوم كغاز يستخدم داخل محرك الأقراص، بالإضافة إلى التحسينات المستمرة في تقنية التحكم في المحرك و الأقراص، الضوضاء واستهلاك الطاقة والأداء، تتحسن باستمرار. ومع ذلك، فمن الواضح أن محركات الأقراص الصلبة لن تتنافس مع SSD فقط على أساس هذه العناصر الأخيرة.

المقارنة لا تأخذ في الاعتبار أحد أهم العناصر، التكلفة. تمثل SSD حاليًا ما يصل إلى عشرة أضعاف تكلفة محركات الأقراص الصلبة لكل TB عند مقارنة الأجهزة من نفس النطاق. سوف تبرر بعض التطبيقات هذه النفقات، مثل الخادم أو تطبيقات المستوى 0 الأخرى. بالطبع، هذا يقودنا أيضًا إلى التفكير في إمكانية تصميم نظام مزود بكل من محركات الأقراص الصلبة و SSD لتقديم أفضل ما في الإثنين، مما يوفر مزيجًا من الأداء العالي وسعة التخزين.

ومع ذلك، على نطاق واسع، فإن الواقع يبدو مختلفًا، لا سيما عند العمل ضمن حدود ميزانية محددة. تحتاج معظم تطبيقات التخزين إلى تحقيق توازن بين إجمالي السعة والأداء، خاصة في مجالات التطبيقات الشائعة لاستضافة الويب والبريد الإلكتروني والتخزين العام والافتراضي والسحابة والنسخ الاحتياطي و الأرشفة. بميزانية محدودة.

إختبارات توشيبا : 

أجرت شركة Toshiba استطلاعًا لمعرفة ما إذا كان الإنتقال إلى محركات الأقراص الصلبة يوفر أداء أكثر من نظام يعتمد فقط على SSD للمؤسسات (eSSD).

تم تصميم نظام يعتمد على ثمانية أجهزة eSSD بسعة 1.6 تيرابايت متصلة بوحدة تحكم Microsemi Adaptec SuperRAID في هيكل Supermicro. تم تكوينه كصفيف RAID6 لتوفير أكبر قدر ممكن من التخزين الكلي، يوفر النظام سعة تقارب 10 تيرابايت ولكن مع سعة مزدوجة لحماية البيانات.

بنفس المنوال، تم بناء نظام مشابه مع 24 محرك أقراص ثابتة SAS من 10500 دورة في الدقيقة، 2,4 تيرابايت، وتم تكوينهم في صفيف RAID10. أعطى هذا التكوين مساحة تخزينية تقارب 25 تيرابايت.

تم إنشاء اختبارات مختلفة على أنظمة التخزين هذه. هذا يوفر طريقة لمقارنة أوجه التعامل بأحجام كتل مختلفة على النظامين. كما هو متوقع، يوفر حل eSSD أداء وإنتاجية أعلى لأحجام الكتل الصغيرة بين 4000 و 32000 بايت. تقع أنظمة التخزين HDD بين 1.6 و 7 مرات خلف منصة eSSD لـ IOPS في هذا النطاق.

ومع ذلك، بالنسبة للكتل التي يبلغ حجمها 64 كيلو بايت فما فوق، يبدأ التأثير على أداء SSD في الظهور. تم تحقيق تحسينات IOPS بنسبة 14 ٪ وزيادة تصل إلى 86٪ إذا كان حجم الكتلة يزيد عن 512 كيلو بايت.

بالطبع، يمكننا القول أن تطبيقات العالم الحقيقي لا تتألف من حجم 512 كيلو بايت واحدة، ولكن حتى بتقسيم النظام إلى كتل 20k و 64k و 256k على التوالي، يواصل خادم الأقراص الصلبة توفير IOPS أعلى بنسبة 37٪ من نظيره eSSD.

تظهر الأبحاث الإضافية أيضًا أنه بنفس الميزانية، يمكن تنظيم 60 محرك أقراص ثابتة SATA دو 7200 دورة في الدقيقة ؤسعة 2 تيرابايت في صفيف RAID10 أن يعطي IOPS أعلى. مقارنةً بتكوين eSSD.عندما يبلغ حجم الكتلة 64 كيلو بايت، فإن IOPS أعلى بنسبة 69٪ وحتى توفر تحسينًا بنسبة 48٪ مقارنة بالخادم المجهز بالأقراص الصلبة بسرعة 10500 دورة في الدقيقة بدلاً من 7200 دورة. كل ذلك بسعة إجمالية تبلغ حوالي 60 تيرابايت، أي ضعف محرك الأقراص الصلبة السابق وست مرات من حل eSSD.

ماذا عن إستهلاك الطاقة : 

بطبيعة الحال، تهتم مراكز البيانات على نحو متزايد باستهلاك الطاقة، ومن الواضح أن الكميات الكبيرة من محركات الأقراص الصلبة لا يمكنها منافسة متطلبات الطاقة المنخفضة في eSSDs. ومع ذلك، بشكل عام، لا يبدو حل محرك الأقراص الصلبة سيئًا للغاية إذا اعتبرنا أيضًا أن أداء eSSD قد تم تحسينه وأن هناك سعة تخزينية متاحة أكبر بكثير. بالعودة إلى المثالين الأصليين، سيتطلب حل eSSD حوالي 788 كيلو واط ساعة في السنة مقارنة بـ 2015 كيلو واط ساعة في السنة للقرص الصلب.

لا يتم إنشاء مراكز البيانات أو ترقيتها كل يوم، لذلك يجب على المدير الدؤوب أيضًا مراعاة التحسينات التكنولوجية التي قد تحدث في المستقبل المنظور. يبدو أن تقنية الفلاش تتطور بوتيرة سريعة ومن العدل أن نتساءل عما إذا كانت SSD يمكنها الوصول إلى سعر يجعلها أكثر جاذبية في هذه الفترة الزمنية. والحقيقة هي أن الصناعة أنتجت حوالي 800 Exabyte أي حوالي 800Mio TB من سعة التخزين لمحركات الأقراص الصلبة في عام 2018. ولكن لم يتم تصنيع سوى حوالي 100 Exabyte من قبل مزودي SSD.

في الوقت الحالي، تستثمر شركات تصنيع الفلاش في طرق تكبير السعة، لكن التوقعات الحالية تشير إلى أنه ستكون هناك حاجة إلى ما يتراوح بين 100 و 200 مليار دولار لمضاعفة سعة ذاكرة الفلاش الحالية. بالمعدلات الحالية، سيغطي هذا فقط ربع الاستهلاك الحالي. مع توقع أن تصل محركات الأقراص الصلبة إلى 20 تيرابايت لكل محرك خلال شهور، من الواضح أن SSD لن تحصل على تخفيضات كبيرة في تكلفة كل تيرابايت في المستقبل المنظور، كما أنها لن تعمل على تحسين تكلفتها بشكل كبير من خلال مسألة السعر لكل تيرابايت.

من الواضح أن هناك تطبيقات محددة وحالات استخدام تتمتع فيها SSD بميزة واضحة على محركات الأقراص الثابتة، ومن المحتمل أن يرتفع هذا الرقم بمرور الوقت. لكن ما هو مؤكد الآن هو أن محركات الأقراص الصلبة لها دور واضح تلعبه لفترة طويلة. إن التحسين المستمر في استهلاك الطاقة والأداء على الرغم من محدوديته، هو لصالح SSD، في حين أن السعر لكل تيرابايت والسعة لكل قرص ستظل تستفيد منها محركات الأقراص الصلبة. ما يوضحه هذا البحث هو أنه يمكن أن تتفوق محركات الأقراص الصلبة بشكل كبير على SSD في السعات التخزينية الكبيرة مع الحد الأدنى من نفقات الطاقة الإضافية.