معرفی SSD خانواده Samsung PM963

دستگاه‌های ذخیره‌سازی SSD که در دیتاسنتر‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولا در همه ساعات و روز‌های سال در حالت فعالیت هستند. به همین خاطر نیز آنها در فعالیت‌های مختلفی در طول روز با نیاز‌های متفاوت در سرعت خواندن و نوشتن مواجه خواهند شد که معمولا شامل اطلاعاتی با حجم بسیار زیاد هستند. دیتاسنتر‌های امروز معمولا با درخواست‌های متفاوت در برنامه‌های مختلف روبرو می‌شوند که هر کدام از آنها با سرویس خاصی در ارتباط هستند و نیاز به عملکرد مناسب دارند. به همین دلیل مدیران فناوری اطلاعات درخواست استفاده از SSD‌هایی را دارند که بتوانند تحمل خوبی در روبرو شدن با بار‌های کاری متفاوت داشته باشند و همچنین چند دیتاسنتر بتوانند به صورت همزمان به آن دسترسی داشته باشند.

سامسونگ با طراحی SSD‌های سری PM963 NVMe سعی بر این داشته تا بتواند بالاترین حد عملکرد را در اختیار کاربران در محیط کاربری متفاوت بگذارد. این دستگاه‌های ذخیره‌سازی پیشرفته که برای استفاده در دیتاسنتر‌ها طراحی شدند با استفاده از رابط کاربری PCIe 3.0 متصل شده و می‌توانند از پرتکل بسیار کارآمد NVMe نیز استفاده کنند. مدل‌های PM963 می‌توانند قابلیت اعتماد بسیار زیادی را به کاربر ارائه کنند و حتی از اطلاعات در موقع قطع برق به صورت ناگهانی محافظت کنند. سامسونگ با استفاده از آخرین تکنولوژی‌ها برای تولید دستگاه‌های ذخیره‌سازی نسل PM963 را طراحی کرده تا استفاده از این دست محصولات در دیتاسنتر‌ها با عملکردی بسیار بالا استفاده شوند. یکی از نکات مثبت در تولید این دستگاه‌های ذخیره‌سازی پیشرفته این است که تقریبا تمام قطعات توسط خود شرکت سامسونگ تولید می‌شود. به همین خاطر می‌توان مطمئن بود که همه سخت‌افزار استفاده شده در تولید SSD از ابتدا تا انتها با یکدیگر هماهنگی بسیار خوبی دارند و در سمت دیگر نیز می‌توان از کیفیت کالا کاملا مطمئن بود. محصولات تولید شده در خانواده PM963 NVMe قابلیت‌های خاص خود را دارند که در قسمت زیر به آنها اشاره خواهد شد:

• عملکرد فوق‌العاده

این مدل می‌تواند عملکردی تا چهار برابر یک دستگاه SSD SATA در مدل خواندن ترتیبی ارائه کند. استفاده از آخرین مدل V-NAND Flash Memory امکان به وجود آمدن چنین سرعتی را فراهم کرده است. کنترلر بهینه و جدید NVMe همراه با PCIe Gen 3 می‌تواند پهنای باندی در حدود 32 گیگابیت در ثانیه را فراهم کند.

• تراکم بالا

حافظه‌های فلش استفاده شده در معماری V-NAND دستگاه‌های ذخیره سازی PM963 سلول‌ها را با آرایش عمودی کنار یکدیگر قرار می‌دهد تا حجم نهایی افزایش پیدا کند. بدین ترتیب شاهد عرضه دستگاه‌های SSD مدرن با حجم 960 گیگابایت، 1.92 ترابایت و حتی 3.84 ترابایت هستیم.

• قیمت مناسب

از ارائه عملکرد کم نظیر تا توان مصرفی بسیار کم، PM963 از نظر میزان هزینه برای انجام هر عملیات نسبت به SSD‌های مدل SATA ارزان‌تر خواهد بود. این مدل می‌تواند تقریبا عملکرد چهار برابر IOPS در هر گیگابایت ارائه کند و همین باعث می‌شود که دیتاسنتر و یا سرور سریع‌تر پردازش خود را انجام دهد که در نهایت باعث کاهش هزینه می‌شود.

• اندازه کوچک

دستگاه‌های مدل M.2 می‌توانند از نظر فیزیکی اندازه‌ای نصف دستگاه‌های ذخیره‌سازی نیمه ارتفاع، نیمه طول داشته باشد. با لطف استفاده از تکنولوژی V-NAND حتی دستگاه‌های M.2 نیز می‌توانند حداکثر حجم 1.92 ترابایت را به کاربر ارائه کنند.

بهینه شده برای استفاده در محیط دیتاسنتر

برای پاسخ دادن به درخواست زیاد برای بهره برداری در دیتاسنتر‌هایی که پردازش‌های سنگین انجام می‌دهند، PM963 از فریمور مخصوص استفاده می‌کند که کیفیت سرویس را در اولویت قرار می‌دهد. این فریمور تمام ماشین‌های مجازی را با سرعت مناسب فعال می‌کند. همچنین فریمور طراحی شده توسط سامسونگ برای استفاده در محیط کاری بسیار شلوغ با پردازش‌های سنگین بهینه شده و می‌تواند درخواست‌های موجود را بسیار سریع پاسخ دهد. در کنار آن Samsung SSD Toolkit نیز امکان مدیریت را فراهم می‌کند تا وضعیت سلامت دستگاه‌ذخیره‌سازی کاملا قابل پیگیری باشد. این نرم‌افزار می‌تواند تمام مشکلات به وجود آمده در عملیات‌های دیتاسنتر را گزارش کند.

معماری TLC V-NAND

سامسونگ با استفاده از تکنولوژی مورد اعتماد V-NAND عملکرد بسیار مناسب و پایداری را در دیتاسنتر‌ها ارائه می‌کند. این تکنولوژی شامل طراحی منحصر به فردی است که در آن 48 لایه روی یکدیگر قرار می‌گیرند تا اندازه کلی دستگاه نیز کاهش پیدا کند. این طراحی انقلابی و البته عمودی باعث شده تا محدودیت حجمی در SSD‌هایی که با تکنولوژی NAND معمولی ساخته می‌شدند نیز از بین برود. تکنولوژی مخصوص سامسونگ از تداخل سلول‌ها با یکدیگر جلوگیری می‌کند و به همین خاطر نیاز به الگوریتم نرم‌افزاری پیچیده برای جلوگیری از تداخل در نوشتن اطلاعات ندارد. با از بین بردن این محدودیت، PM963 می‌تواند تا اطلاعات را با سرعتی بیش از دو برابر نسبت به حافظه‌های NAND معمولی درون درایو قرار دهد. تکامل ساختاری در ساخت SSD باعث شده تا در نهایت سرعت، قدرت و البته پایداری PM963 بسیار بالاتر از حد انتظار باشد. در مقایسه PM963 با دیگر SSD‌های ساخته شده توسط سامسونگ که توسط رابط SATA به دیتاسنتر متصل می‌شوند و از ساختار V-NAND استفاده می‌کنند باید گفت که PM963 می‌تواند پهنای باند 3.8 برابر به کاربر ارائه کند. این مقدار در خواندن ترتیبی به دو هزار مگابایت در ثانیه می‌رسد و میزان IOPS نیز 4.3 برابر خواهد بود. مقدار IOPS در هنگام خواندن تصادفی به 430 هزار IOPS می‌رسد.

عملکرد بهتر همراه با مصرف کمتر

درایو‌های PM963 دارای توان مصرفی حداکثر 7.5 وات در هنگام بیشترین فشار کاری خواهد بود. در درایو‌های SSD SATA میزان توان مصرفی در هنگام خواندن 2.8 وات و در هنگام نوشتن 3.7 وات است تا به بالاترین حد عملکرد برسند. این مقدار برای درایو‌های PM963 در هنگام خواندن 47 درصد و در هنگام نوشتن 31 درصد کاهش پیدا کرده است.

اندازه‌ کوچک‌تر M.2

درایو‌های سری PM963 دارای اندازه کوچکتر M.2 نیز هست. کامپیوتر‌های مدرن هر روز کوچکتر از قبل می‌شوند و به همین دلیل دستگاه‌های ذخیره‌سازی نیز باید برای هماهنگ شدن، اندازه خود را کاهش دهند. سامسونگ مدل M.2 را نیز به بازار عرضه می‌کند که از طریق PCIe به کامپیوتر متصل شده و عملکردی کاملا مشابه را ارائه می‌کند. مدل M.2 با اندازه‌ای 22 میلیمتر در عرض و 110 میلیمتر در طول تقریبا چهار برابر کوچکتر از SSD‌های معمولی است که این روز‌ها در دیتاسنتر‌ها و محیط اینترپرایز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کنترل گرمای پویا

در حالی که دستگاه‌های ذخیره‌سازی SSD پرسرعت و با عملکرد بالا در نظر گرفته می شوند که می‌توانند بسیاری از کارها را صرف چند ثانیه انجام دهند اما دمای داخلی آنها در برخی از مواقع شاید افزایش پیدا کند. افزایش دما در حال اتفاق خواهد افتاد که درخواست برای خواندن و یا نوشتن به صورت تصاعدی افزایش پیدا کند. این افزایش دما می‌تواند باعث خراب شدن سخت‌افزار درون درایو شود که در انتها به خراب شدن خود درایو می‌انجامد. برای رفع این مشکل در PM963 از تکنولوژی DTT (Dynamic Thermal Throttling) استفاده شده است. این تکنولوژی تعداد درخواست ها روی دستگاه را بر اساس دما تنظیم می‌کند. وقتی درایو به حدی از دمای تعیین شده می‌رسد، DTT سطح عملکرد را با توجه به دمای در نظر گرفته شده محدود می‌کند تا از آسیب رسیدن به سخت‌افزار جلوگیری کند. در این خانواده از DTT سه مرحله‌ای استفاده شده است. در مرحله اول DTT درخواست ها را تا حدی محدود می‌کند تا به دستگاه اجازه دهد تا خنک شود. در مرحله دوم دما بار دیگر اندازه‌گیری می‌شود و اگر دما حتی از قبل نیز بیشتر شده باشد، با اعمال یک سطح دیگر از محدود سازی درخواست‌ها برای انجام عملیات سعی می‌کند تا به خنک سازی دستگاه کمک شود. مرحله سوم حالتی تکراری دارد، اگر دستگاه به پایین‌تر از حد مجاز رسیده باشد، حلقه DTT به پایان رسیده و عملکرد دستگاه به حالت عادی باز می‌گردد و در غیر این صورت مرحله دوم تا رسیدن به شرایط ایده‌آل تکرار خواهد شد. DTT سعی می‌کند تا با ایجاد کمترین صدمه به سطح عملکرد از اطلاعات و سلامت سخت‌افزاری درایو به صورت کامل حفاظت کند.