В вычислении , A гибридный привод ( твердотельный гибридный привод - SSHD ) представляет собой логическое или физическое устройство хранения данных , который сочетает в себе быстрый носителе данных , такие как твердотельный накопитель (SSD) с большей емкостью жесткого диском (HDD). Намерение состоит в том, чтобы добавить часть скорости SSD к рентабельной емкости традиционных HDD. Цель твердотельного накопителя в гибридном накопителе - действовать как кэш для данных, хранящихся на жестком диске, повышая общую производительность за счет хранения копий наиболее часто используемых данных на более быстром твердотельном накопителе.
Существует две основные конфигурации для реализации гибридных накопителей: гибридные системы с двумя приводами и гибридные твердотельные накопители. В гибридных системах с двумя дисками физически отдельные устройства SSD и HDD устанавливаются на одном компьютере, при этом оптимизация размещения данных выполняется либо вручную конечным пользователем , либо автоматически операционной системой путем создания «гибридного» логического устройства. В твердотельных гибридных накопителях функции SSD и HDD встроены в единое оборудование, где оптимизация размещения данных выполняется либо полностью устройством (режим самооптимизации), либо посредством «подсказок» размещения, предоставляемых операционной системой ( режим подсказки хоста).
Типы
Существуют две основные «гибридные» технологии хранения, сочетающие флэш-память NAND или твердотельные накопители с жесткими дисками: гибридные системы с двумя накопителями и гибридные твердотельные накопители.
Гибридные системы с двойным приводом
Гибридные системы с двумя дисками сочетают в себе использование отдельных устройств SSD и HDD, установленных на одном компьютере. Оптимизация общей производительности осуществляется одним из трех способов:
- Пользователь компьютера, который вручную помещает наиболее часто используемые данные на более быстрый диск.
- По компьютеру операционной системы программного обеспечения, которое сочетает в себе SSD и HDD в одном том гибрида , обеспечивая легкий опыт для конечного пользователя. Примеры гибридных реализаций томов в операционных систем ZFS «„гибридные водохранилищах“, [1] bcache и дм-кэша на Linux , [2] и Apple , » s Fusion Drive и другие управления логического тома на основе реализации [3] на OS X . [4]
- С помощью наборов микросхем, внешних по отношению к отдельным накопителям. Примером может служить использование модулей флеш-кеша (FCM). FCM сочетают в себе использование отдельных SSD (обычно это модуль mSATA SSD) и компонентов жесткого диска, а также оптимизируют производительность с помощью программного обеспечения хоста, драйверов устройств или их комбинации. Одним из примеров является технология Intel Smart Response Technology (SRT), которая реализуется с помощью комбинации определенных наборов микросхем Intel и драйверов хранения Intel, и является наиболее распространенной реализацией гибридных систем FCM на сегодняшний день. Что отличает эту систему с двумя дисками от системы SSHD, так это то, что каждый диск сохраняет возможность независимого обращения к операционной системе при желании.
Твердотельный гибридный привод
Твердотельный гибридный привод (также известный под аббревиатурой SSHD [а] ) относится к продуктам , которые включают значительное количество флэш - памяти NAND в жесткий диск (HDD), в результате чего единое интегрированное устройство. [7] Термин SSHD является более точным термином, чем более общий гибридный диск , который ранее использовался для описания устройств SSHD и неинтегрированных комбинаций твердотельных накопителей (SSD) и жестких дисков. Фундаментальный принцип разработки, лежащий в основе SSHD, состоит в том, чтобы идентифицировать элементы данных, которые наиболее напрямую связаны с производительностью (часто используемые данные, данные загрузки и т. Д.), И сохранять эти элементы данных во флеш-памяти NAND. Было показано [8], что это эффективно обеспечивает значительно улучшенную производительность по сравнению со стандартным жестким диском.
Примером часто сбиваемой с толку системы с двумя дисками, рассматриваемой как SSHD, является использование ноутбуков, которые объединяют отдельные компоненты SSD и HDD в один и тот же 2,5-дюймовый жесткий диск, в то же время (в отличие от SSHD) сохраняя эти два компонента. видимый и доступный для операционной системы как два отдельных раздела. Привод WD Black2 - типичный пример; диск можно использовать как отдельный твердотельный накопитель и жесткий диск, соответствующим образом разбив его на разделы, либо можно использовать программное обеспечение для автоматического управления частью твердотельного накопителя и представления диска пользователю как единого большого тома. [9]
Операция
В двух формах гибридных технологий хранения (гибридные системы с двумя дисками и SSHD) цель состоит в том, чтобы объединить жесткий диск и более быструю технологию (часто флеш-память NAND), чтобы обеспечить баланс между улучшенной производительностью и доступностью хранилища большой емкости. Как правило, это достигается размещением «горячих» данных или данных, которые напрямую связаны с улучшенной производительностью, в «более быструю» часть архитектуры хранилища.
Принятие решений о том, какие элементы данных являются приоритетными для флэш-памяти NAND, лежит в основе технологии SSHD. Продукты, предлагаемые различными поставщиками, могут достичь этого с помощью микропрограмм устройства, драйверов устройств или программных модулей и драйверов устройств.
Режимы работы
- Самооптимизирующийся режим
- В этом режиме работы SSHD работает независимо от хост-операционной системы или дисков хост-устройств, чтобы принимать все решения, связанные с идентификацией данных, которые будут храниться во флеш-памяти NAND. Этот режим приводит к тому, что устройство хранения отображается и работает в хост-системе точно так же, как традиционный жесткий диск.
- Оптимизированный для хоста режим (или режим с подсказкой для хоста)
- В этом режиме работы SSHD включает расширенный набор команд SATA, определенных в так называемой функции гибридной информации, представленной в версии 3.2 стандартов Международной организации Serial ATA (SATA-IO) для интерфейса SATA. При использовании этих команд SATA решения о том, какие элементы данных помещать во флэш-память NAND, принимаются операционной системой хоста , драйверами устройств, файловыми системами или комбинацией этих компонентов уровня хоста. [10]
- Некоторые особенности дисков SSHD, такие как режим подсказки хоста, требуют программной поддержки со стороны операционной системы. Microsoft добавила поддержку операции хоста намекал в ОС Windows 8.1 , [11] в то время как патчи для Linux ядра доступны с октября 2014 года до их включения в основную ветку ядра Linux . [12] [13]
История
Технология гибридного привода прошла долгий путь, и за последнее десятилетие, начиная с 2007 года, современные реализации улучшились:
- В 2007 году Seagate и Samsung представили первые гибридные диски с продуктами Seagate Momentus PSD [14] и Samsung SpinPoint MH80 [15] . Обе модели были 2,5-дюймовыми накопителями с флеш-памятью NAND 128 или 256 МБ. Seagate , Momentus PSD констатируется высокая эффективность энергопотребления для лучшего мобильного опыта и полагался на Windows Vista «s ReadyDrive . Продукция не получила широкого распространения. [16]
- В мае 2010 года компания Seagate представила новый гибридный продукт под названием Momentus XT [17] и использовал термин твердотельный гибридный диск . Этот продукт нацелен на предоставление комбинированных преимуществ точки емкости жесткого диска с производительностью SSD. Он поставляется как жесткий диск емкостью 500 ГБ с 4 ГБ встроенной флеш-памяти NAND.
- В ноябре 2011 года компания Seagate представила то, что они назвали своим SSHD второго поколения, в котором емкость увеличилась до 750 ГБ, а объем встроенной флеш-памяти NAND увеличился до 8 ГБ.
- В марте 2012 года Seagate представила свои SSHD для ноутбуков третьего поколения с двумя моделями - емкостью 500 ГБ и 1 ТБ, обе с 8 ГБ встроенной флеш-памяти NAND.
- В сентябре 2012 года Toshiba анонсировала свой первый SSHD, обеспечивающий производительность и скорость отклика на уровне SSD за счет сочетания 8 ГБ собственной флеш-памяти SLC NAND от Toshiba и инновационных самообучающихся алгоритмов с объемом хранилища до 1 ТБ.
- В сентябре 2012 года Western Digital (WD) анонсировала гибридную технологическую платформу, сочетающую экономичную флеш-память MLC NAND с магнитными дисками для создания высокопроизводительных интегрированных систем хранения большой емкости.
- В ноябре 2012 года Apple Inc. выпустила заводскую гибридную систему с двумя приводами под названием Fusion Drive . [18]
- В октябре 2015 года TarDisk представил двухдисковую гибридную систему «TarDisk Pear» с возможностью подключения и работы с флеш-памятью размером до 256 ГБ. [19]
Контрольные точки
Тесты в конце 2011 и начале 2012 года с использованием SSHD, состоящего из жесткого диска емкостью 750 ГБ и 8 ГБ кеш-памяти NAND, показали, что SSHD не обеспечивают производительность SSD при произвольном чтении / записи и последовательном чтении / записи, но были быстрее, чем жесткие диски для запуска и выключения приложений. . [20] [21]
Тест 2011 года включал загрузку образа системы, которая интенсивно использовалась, выполняя множество приложений, чтобы обойти преимущество в производительности только что установленной системы; В реальных тестах он обнаружил, что производительность намного ближе к SSD, чем к механическому жесткому диску. Различные тесты производительности показали, что SSHD находится между жестким диском и SSD, но обычно значительно медленнее, чем SSD. В случае некэшированной производительности произвольного доступа (несколько произвольных операций чтения и записи по 4 КБ) SSHD был не быстрее, чем сопоставимый жесткий диск; преимущество только в том, что данные кэшируются. Автор пришел к выводу, что диск SSHD был лучшим типом диска без SSD со значительным отрывом, и что чем больше твердотельный кеш, тем выше производительность. [21]
Смотрите также
- ExpressCache
- Fusion Drive
- Гибридный массив
- ReadyBoost
Темы о Linux
- bcache
- dm-cache
- flashcache
Заметки
- ^ Инициализм можно интерпретировать как «твердотельный жесткий диск» [5], хотя чаще он интерпретируется как «твердотельный гибридный диск». [6]
Рекомендации
- ^ Грегг, Брендан (2008-10-08). «Гибридный пул хранения данных: максимальная скорость» . Блог Брендана . Dtrace.org. Архивировано 5 апреля 2016 года.
- ^ Петрос Кутупис (25 ноября 2013 г.). «Продвинутые методы кэширования жесткого диска» . linuxjournal.com . Архивировано 2 декабря 2013 года . Проверено 2 декабря 2013 .
- ^ «Гибрид-Драйв» . TarDisk.com . Архивировано 07 августа 2016 года . Проверено 31 мая 2016 .
- ^ «Первый взгляд на TarDisk Pear: обновите флэш-память MacBook за несколько минут» . Macworld . Архивировано 01 июня 2016 года . Проверено 31 мая 2016 .
- ^ Донг Нго (9 января 2013 г.). «Предварительный просмотр WD Black SSHD (1 ТБ)» . CNET . CBS Interactive. Архивировано 15 мая 2015 года . Дата обращения 22 мая 2015 .
- ^ «Как выбрать между SSD, SSHD и HDD для вашего ноутбука» . seagate.com . Архивировано 22 мая 2015 года . Дата обращения 22 мая 2015 .
- ^ Марис (22 января 2016 г.). «Гибридные диски: интеграция жестких дисков с твердотельными накопителями» . HDDMAG . Архивировано из оригинального 11 мая 2017 года . Дата обращения 15 мая 2017 .
- ^ «SSD против жестких дисков против гибридов: какая технология хранения вам подходит?» . PCWorld . Архивировано 01 июня 2016 года . Проверено 31 мая 2016 .
- ^ + Питер Пол. «WD Black2 Dual Drive 120GBSSD + 1TB HDD со скидкой, скидка 60 долларов» . Лучшие ноутбуки . Архивировано из оригинального 15 мая 2015 года . Дата обращения 22 мая 2015 .
- ^ «Часто задаваемые вопросы по SATA-IO: что еще нового в спецификации SATA v3.2?» (PDF) . SATA-IO . п. 2. Архивировано (PDF) из оригинала на 2013-10-04 . Проверено 3 октября 2013 .
- ^ Энди Херрон (2013). «Достижения в области хранения и файловых систем в Windows 8.1» (PDF) . СНИА . Архивации (PDF) с оригинала на 2015-11-25 . Проверено 6 января 2017 .
- ^ Майкл Ларабель (29.10.2014). «Ядро Linux наконец-то оптимизировано для SSHD» . Фороникс . Архивировано 07 января 2015 года . Проверено 26 февраля 2015 .
- ^ Джейсон Б. Акерс (2014-10-29). «Разрешить использование гибридных твердотельных накопителей» . LWN.net . Архивировано 26 февраля 2015 года . Проверено 26 февраля 2015 .
- ^ «Seagate MOMENTUS 5400 PSD» (PDF) . Seagate . Август 2007 . Проверено 17 ноября 2019 года .
- ^ Перенсон, Мелисса. «Протестировано: новые гибридные жесткие диски от Samsung и Seagate» . PCWorld. Архивировано 5 октября 2013 года . Проверено 26 июня 2013 года .
- ^ «Точка зрения Seagate: твердотельные гибридные диски - естественная эволюция систем хранения данных» . Seagate Technology, LLC. Архивировано из оригинала на 5 июня 2013 года . Проверено 26 июня 2013 года .
- ^ «Seagate Momentus XT» (PDF) . Seagate . Сентябрь 2010 . Проверено 17 ноября 2019 года .
- ^ «iMac поступит в продажу 30 ноября» . Apple.com (пресс-релиз). Архивировано 3 июня 2016 года . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ Лишевский, Андрей. «Эта несъемная SD-карта объединяется с SSD вашего MacBook для увеличения ее емкости» . Gizmodo . Архивировано 26 мая 2016 года . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ Патрик Шмид и Ахим Роос (8 февраля 2012 г.). «Обзор Momentus XT 750 ГБ: гибридный жесткий диск второго поколения» . Проверено 7 ноября 2013 .
- ^ а б Ананд Лал Шимпи (13 декабря 2011). «Обзор гибридного жесткого диска Seagate Momentus XT 2-го поколения (750 ГБ) (с кэш-памятью NAND 8 ГБ)» . Архивировано 01 ноября 2013 года . Проверено 7 ноября 2013 .