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華為解決固態硬盤致命弱點:延長30~50%的SSD壽命

來源: 責編: 時間:2024-06-30 07:14:22 157觀看
導讀 快科技6月29日消息,如今的SSD容量越做越大,企業級SSD容量已達30TB、60TB的、甚至120TB。但SSD壽命一直是“致命傷”,越大容量的盤,出現故障后,丟失的數據就越多。近日, 華為數據存儲發文,揭開華為全閃分

快科技6月29日消息,如今的SSD容量越做越大,企業級SSD容量已達30TB、60TB的、甚至120TB。但SSD壽命一直是“致命傷”,越大容量的盤,出現故障后,丟失的數據就越多。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

近日, 華為數據存儲發文,揭開華為全閃分布式存儲讓SSD大盤更“長壽”的秘訣。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

首先,為什么SSD會有壽命問題?go728資訊網——每日最新資訊28at.com

SSD閃存實際是由半導體元件、NAND Flash顆粒組成。通過對盤上顆粒不斷的擦和寫,來完成對數據的增、刪、改、查。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

這個過程中,顆粒捕獲電子的能力會逐漸減弱,當減弱到一定程度后、也就是超過顆粒大擦寫次數,便可能出現“電子逃逸”現象,也就是硬盤寫穿、數據錯誤、壽命耗盡。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

盤上全部顆粒可支持的總擦寫次數 和 使用期間用戶寫入的數據量。只要后者小于前者,那么就能保證壽命無憂!go728資訊網——每日最新資訊28at.com

因此,下面這個公式就能一目了然:go728資訊網——每日最新資訊28at.com

兩大絕招!華為將SSD壽命提升一個量級:延長30-50%go728資訊網——每日最新資訊28at.com

所以,想延長SSD壽命,就要減少“寫放大”。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

為了降低分母,就要減少罪魁禍首——“寫放大”。寫放大的意思是,比如,在寫入16KB的業務數據時,呈現到盤上卻變成寫入64KB物理數據量,被放大了,消耗了數倍的擦寫次數,加速顆粒老化。“寫放大”的源頭來自于以下三點:go728資訊網——每日最新資訊28at.com

后臺垃圾回收go728資訊網——每日最新資訊28at.com

SSD是無法覆蓋寫的,要想修改數據必須擦除顆粒、重新寫入,Block就是擦除的小單元。當少量數據修改時, SSD就會將原Block上的全部有效數據讀取后,寫入新的Block位置,再擦除原Block。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

這個過程,就像整理房間一樣,要先把老房間的東西全部搬出來,再放到新房間里重新布置。換句話說,少量的數據更新,會引發更大面積顆粒的擦寫。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

小I/O補齊go728資訊網——每日最新資訊28at.com

SSD可讀寫的小單元是Page(一般是512個byte)。在用戶層面寫入數據時,當用戶寫入的I/O大小不足一個Page容量,為了能管理它,就需要額外尋找另一份數據,來和原數據拼湊成一整個Page的大小,再寫入到顆粒中。“這個不夠、別的來湊”,這用來湊齊的無效數據,就會造成寫放大。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

元數據變化go728資訊網——每日最新資訊28at.com

在SSD上,元數據是描述數據的索引,一般緊密地存放在一些Block區域。當用戶在頻繁修改數據時,對應的每份元數據也必須跟著被修改、重定向,造成多次讀寫、擦寫,牽一發而動全身。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

華為OceanStor Pacific分布式存儲采用了一個創新的機制——小I/O聚合,將小I/O在寫盤前聚合在保電內存中,只有達到一定粒度后才會寫入SSD,消除了小I/O補齊導致的寫放大。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

這對元數據變化也非常友好。聚合后的小I/O更容易被集中修改,極大減少元數據被頻繁擦寫的概率。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

同時,華為還采用了業界獨創的多流技術,即智能識別數據的冷熱程度并優化數據布局,減少不必要的重復擦寫和數據搬移。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

除了分母,也要增大分子。華為是采用額外的編碼糾錯技術,在達到顆粒的標稱擦寫次數后,對數據持續校驗或修正,徹底避免數據錯誤、業務出錯,變相地增大了顆粒的總擦寫次數。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

華為開發了一套更加強大的組合拳——LDPC(Low Density Parity Check)算法與SmartFSP 3.0算法,一方面對Flash介質進行監測,尋找更精確的讀取電位,另一方面保證高性能的校驗糾錯性能,提供更加精準的盤內冗余糾錯精度。go728資訊網——每日最新資訊28at.com

一個糾得正,一個查得準,二者配合,華為就將SSD數據的誤碼率從10-17降低至10-18,整整降低一個數量級,延長30~50%的SSD壽命go728資訊網——每日最新資訊28at.com

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