Твердотельная память – теперь и для хранения «холодных» данных
Четырехуровневая твердотельная память QLC NAND позволяет записать в одной ячейке NAND не три, а четыре бита, что увеличивает плотность записи и снижает стоимость хранения данных. Такое увеличение плотности размещения имеет свои минусы, но при хранении редко используемых данных они не столь важны.
Твердотельные накопители, обеспечивающие по сравнению с жесткими дисками значительно более высокую скорость доступа к данным, а также сниженное энергопотребление, широко используются в системах хранения корпоративного класса, предназначенных для обслуживания бизнес-критичных приложений. Однако в отрасли есть сектор, где основным типом накопителей по-прежнему остаются жесткие диски: это системы для хранения так называемых холодных данных, т.е. данных, которые редко используются (пример – электронные архивы документов и резервные копии). При выборе системы для хранения холодных данных не так важны показатели скорости чтения и записи, как в случае транзакционных данных, и на первый план выходит стоимость хранения в расчете на единицу емкости.
Еще недавно считалось, что СХД на базе твердотельной памяти плохо подходят для таких задач, поскольку стоимость хранения на них существенно выше, чем на жестких дисках. Поэтому для хранения холодных данных применялись либо массивы, полностью построенные на жестких дисках большой емкости Nearline, обеспечивающих низкую стоимость хранения 1 Гбайт, либо гибридные системы, в которых основной объем данных записан на винчестерах Nearline, а твердотельные накопители используются только в качестве высокоскоростной кэш-памяти.
Ситуация стала меняться в начале нынешнего десятилетия в появлением технологии четырехуровневой твердотельной памяти Quad-level cell (QLC) NAND. В отличие от твердотельной памяти Triple-level cell (TLC) NAND, которая сегодня широко применяется в бизнес-критичных системах хранения, QLC позволяет записать в одной ячейке NAND не три бита, а четыре, увеличивая плотность записи информации и снижая стоимость хранения данных в твердотельной памяти. Однако такое увеличение плотности размещения данных в ячейках NAND имеет и два серьезных минуса. Во-первых, из-за использования четырех уровней значительно уменьшается скорость записи данных, поскольку требуется проверить 16 состояний напряжения voltage state вместо 8 состояний у TLC. Во-вторых, у QLC значительно ниже износостойкость ячеек памяти, чем у TLC (QLC может выдержать не более 1000 перезаписываний содержимого ячейки).
Очевидно, что эти два недостатка делают QLC непригодной для использования в бизнес-критичных СХД, где нужно обеспечить максимальную скорость доступа к данным, а сами данные постоянно переписываются (например, данные транзакционных систем). Но при хранении холодных данных, которые крайне редко перезаписываются и для чтения которых не требуется высокая скорость, эти недостатки не так важны, поэтому ряд ведущих производителей СХД представил твердотельные системы на базе QLC, предназначенные для холодных данных. Некоторые вендоры классифицируют такие СХД как capacity-optimized, т.е. оптимизированные с точки зрения обеспечения максимальной емкости и операций чтения – в отличие от оптимизированных в плане максимально быстрой записи и чтения данных систем (performance-optimised) на базе TLC.
Например, компания Dell Technologies в январе оснастила накопителями QLC емкостью 15 и 30 Тбайт узлы F600 и F900 для горизонтально масштабируемой NAS-системы PowerScale (бывшая Isilon). А компания NetApp в феврале нынешнего года представила использующую QLC серию систем All Flash FAS (AFF) C-Series, предназначенных для обслуживания приложений, у которых задержка доступа к данным может составлять несколько миллисекунд (для приложений, которым требуется задержка менее 1 мс, предлагаются системы серии AFF A-Series с накопителями TLC).
Компания Pure Storage выпускает СХД только на базе твердотельной памяти, поэтому она раньше своих конкурентов взяла на вооружение QLC и продвигает их как альтернативу гибридным системам хранения. К началу нынешнего года в портфеле компании уже были две серии систем на базе QLC (FlashArray//C и FlashArray//S), а в марте нынешнего года к ним добавились FlashBlade//E, предназначенные для хранения неструктурированных данных.
Как утверждает Pure Storage, стоимость хранения данных на FlashBlade//E составляет не более 20 центов за 1 Гбайт, что примерно соответствует стоимости хранения на жестких дисках, в то время как еще три года назад для твердотельных систем она составляла 1 долл. за 1 Гбайт. Кроме того, по оценкам компании, ее новая СХД потребляет примерно в пять раз меньше электроэнергии, чем гибридные системы для хранения неструктурированных данных.