Гибридный жесткий диск: особенности и недостатки SSHD

Вы, наверное, слышали о кэшировании SSD (твердотельный накопитель) и о том, как выделение определённой части вашего SSD в качестве кеша может помочь

Что такое SSD Cache?

Кэш SSD, или, как его правильно называют, SSD-кэширование, представляет собой механизм управления данными, разработанный Intel в начале 2010-х годов, который использует небольшой твердотельный накопитель в качестве кэша для жесткого диска, как правило, большего размера.

Кэш-память — это аппаратная или программная память, предназначенная для хранения часто используемых данных для быстрого и быстрого доступа. В случае процессоров кэш состоит из флэш-памяти, доступ к которой быстрее, чем в стандартной системной памяти, а кэш-память браузера хранит компоненты с часто посещаемых сайтов, поэтому они загружаются быстрее, что исключает необходимость извлечения данных через Интернет с хост-сервера.

Таким образом, кэш позволяет системе получать доступ к данным гораздо быстрее, чем если бы они были извлечены и прочитаны из своего последнего места на жестком диске, что приводит к повышению производительности для задач, зависящих от памяти.

Для кэширования SSD основная концепция заключается в предоставлении более быстрого и отзывчивого SSD накопителя в качестве временного хранилища для часто запрашиваемых данных, таких как основные операционные сценарии ОС и файлы, которые хранятся на более медленном обычном жестком диске. Скорость твердотельного накопителя примерно в десять раз выше, чем у жесткого диска, для большинства задач с твердотельным накопителем существенно лучше для операций чтения с небольшого диска с произвольным доступом, которые определяют основную часть повседневных задач в ОС.

В реальном выражении кэширование SSD будет включать в себя SSD небольшого размера, скажем, 40 ГБ, в сочетании с большим традиционным жестким диском, например, с емкостью 1 ТБ.

Источник: http://fps-up.ru/computer/ssd-cache-chto-takoe-i-stoit-li-vklyuchat-keshirovanie

Что такое кеш?

Прежде чем мы перейдём к обсуждению кешей SSD, давайте сначала определим, что такое кеш…

Вы можете думать о тайнике как о складском помещении, где предметы хранятся для будущего использования.

В случае компьютерного кеша — это пространство в аппаратном обеспечении вашего компьютера (ОЗУ, ЦП, жёсткий диск, SSD), в котором хранятся как недавно, так и часто используемые программы, чтобы ваш компьютер мог легко загрузить их в следующий раз, когда они вам понадобятся. По сути, это сокращает время загрузки и помогает программам выполняться намного быстрее.

Хорошим примером кеша является кеш вашего веб-браузера. Изображения, HTML, Javascript и другие данные кэшируются локально, когда вы просматриваете Интернет, поэтому часто посещаемые вами страницы загружаются быстрее при следующем их открытии.

Источник: http://poptechno.ru/kesh-ssd-vse-chto-nuzhno-znat-o-keshirovanii-ssd-i-ego-povyshenii-proizvoditelnosti/

Seagate FireCuda (3.5”)

Seagate – один из наиболее известных производителей жестких дисков, а их продукция обычно славится своей огромной вместительностью и низкими ценами. На самом деле именно Seagate стала первой компанией, которая ввела для гибридных дисков термин «SSHD». В настоящее время их серия гибридных дисков FireCuda остается одной из самых популярных в этой категории продуктов.

Версия SSHD FireCuda размером 3,5 дюйма для настольных ПК выпускается в вариантах на 1 и 2 Тб, в каждой из которых используется жесткий диск со скоростью вращения 7200 об/мин, что вполне нормально для жестких дисков игровых компьютеров. Кроме того, в них есть NAND-накопитель объемом 8 Гб и кэш размером 64 Мб.

Характеристики

• Форм-фактор: 3.5 дюйма
• Объем: 1 Тб/2 Тб
• Размер кэша: 64 Мб
• Объем NAND: 8 Гб
• Скорость: 7200 об/мин
• Интерфейс: SATA 6 Гб/с

FireCuda остается самой популярной серией SSHD на рынке, и это вполне обоснованно. Это действительно лучшие на данный момент SSHD, а не просто самые распространенные, хоть у них и немного конкурентов. Они доказали свою надежность, несмотря на неоднозначную репутацию HDD от Seagate, а их доступность остается непревзойденной. В плане производительности они значительно превосходят средние HDD и идут практически наравне с наиболее быстрыми моделями типа WD Black. Однако, они еще не могут приблизиться к быстродействию настоящих SSD.

Источник: http://cubiq.ru/luchshie-gibridnye-zhestkie-diski/

Типы накопителей и варианты развертывания

В настоящее время Локальные дисковые пространства работает с четырьмя типами запоминающих устройств:

Их можно комбинировать различными способами, которые группируются по двум категориям: «все-Flash» и «гибридные».

Варианты развертывания только с флэш-накопителями

Развертывания на базе флэш-технологии ориентированны на максимальную производительность хранилища и не используют вращающиеся жесткие диски (HDD).

Варианты гибридного развертывания

Гибридные развертывания предназначены для обеспечения баланса производительности и емкости или увеличения емкости и включают в себя вращающиеся жесткие диски (HDD).

Источник: http://docs.microsoft.com/ru-ru/windows-server/storage/storage-spaces/understand-the-cache

Результаты тестирования

Источник: http://xakep.ru/2015/08/08/seagate-shdd/

Что такое SSD cache

Эта технология представляет собой механизм управления данными, который разработала компания Интел в 2010 году.

Используется твердотельный накопитель (оптимально подходит intel optane) небольшого размера, которые работает в качестве кэш памяти жесткого диска.

Объема памяти 16GB memory для таких целей вполне достаточно.

Напоминаю, что кэш – своеобразный буфер, то есть память, аппаратная или программная, в которой хранятся наиболее часто используемые данные приложений или операционной системы.

Извлечение информации из этого места хранения повышает быстродействие системы в целом по сравнению с тем, если бы она перезаписывалась бы на винчестер.

Концепция использования твердотельного накопителя совместно с HDD основана на использовании преимуществ его быстродействия, что больше подходит для хранения временных данных, чем даже кеш самого жесткого диска.

Эффективность такого решения крайне высокая: так как скорость чтения данных с твердотельного накопителя в десять раз выше, чем с жесткого диска, это повышает быстродействие системы в целом.

Источник: http://infotechnica.ru/pro-kompyuteryi/o-nakopitelyah-informatsii/ssd-cache-chto-eto/

Когда SSD-кэш будет полезен

SSD-кэш подходит для ситуаций, когда система хранения данных получает не только последовательную нагрузку, но и определенный процент случайных запросов. При этом эффективность SSD-кэширования будет значительно выше в ситуациях, когда случайные запросы характеризуются пространственной локальностью, то есть на определенном адресном пространстве формируется область «горячих» данных.

Технология SSD-кэширования будет особенно полезна, например, при работе с потоками в видеонаблюдении. В таком паттерне преобладает последовательная нагрузка, но могут встречаться также случайные запросы на чтение и запись. Если не отрабатывать такие пики при помощи SSD-кэширования, то система будет пытаться справиться с ними при помощи HDD-массива, следовательно, производительность существенно снизится.

Рисунок 1. Неравномерный временной интервал с непредсказуемой частотой обращений

На практике появление случайных запросов среди равномерной последовательной нагрузки совсем не редкость. Это может происходить при одновременной работе на сервере нескольких различных приложений. Например, одно имеет установленный приоритет и работает с последовательными запросами, а другие время от времени обращаются к данным (в том числе, повторно) в случайном порядке. Другим примером возникновения случайных запросов может быть так называемый I/O Blender Effect, который перемешивает последовательные запросы.

Если на СХД поступает нагрузка с большой частотой случайных и мало повторяющихся запросов, то эффективность SSD-кэша будет снижаться.

Рисунок 2. Равномерный временной интервал с предсказуемой частотой обращений

При большом количестве таких обращений пространство SSD-накопителей будет быстро заполняться, и производительность системы будет стремиться к скорости работы на HDD-накопителях.

Следует помнить, что SSD-кэш является довольно ситуативным инструментом, который будет показывать свою продуктивность далеко не во всех случаях. В общих чертах его использование будет полезным при следующих характеристиках нагрузки:

• случайные запросы на чтение или на запись имеют низкую интенсивность и неравномерный временной интервал;
• количество операций ввода-вывода на чтение значительно больше, чем на запись;
• количество «горячих» данных будет предполагаемо меньше размеров рабочего пространства SSD.

Источник: http://raidix.ru/blog/ssd-cache-in-hybrid-data-storage/

Seagate FireCuda (2.5”)

Как можно понять из названия, эта модель практически идентична рассмотренному выше SSHD FireCuda, за одним очевидным исключением – это диск форм-фактора 2,5 дюйма, поэтому скорее всего подойдет владельцам ноутбуков и консолей.

От 3,5-дюймовой настольной модели он отличается тем, что выпускается в варианте меньшего объема 500 Гб, помимо 1 и 2 Тб, а также обладает меньшей скоростью вращения в 5400 об/мин, что нормально для дисков этого форм-фактора. В остальном он идентичен своему более крупному собрату, хотя из-за меньшего размера корпуса будет чуть дороже.

Характеристики

• Форм-фактор: 2.5 дюйма
• Объем: 500 Гб/1 Тб/2 Тб
• Размер кэша: 64 Мб
• Объем NAND: 8 Гб
• Скорость: 5400 об/мин
• Интерфейс: SATA 6 Гб/с

О FireCuda размером 2,5 дюйма можно сказать мало чего такого, что уже не было сказано о его 3,5-дюймовом аналоге. Как уже было сказано, он чуть дороже и обладает аналогичными характеристиками и сравнимым быстродействием. Но не стоит приобретать эту версию для настольных ПК, так как она главным образом предназначена для ноутбуков и консолей.

Источник: http://cubiq.ru/luchshie-gibridnye-zhestkie-diski/

SSD Кэширование — совместимость

Intel разработала технологию кэширования SSD Smart Response Technology (SRT), а запатентованная итерация этого механизма доступна только на материнских платах с поддержкой SRT и чипсетами Intel. Что еще хуже, Intel не использует технологию всех своих наборов микросхем, которая ограничивает аппаратные конфигурации, которые пользователь может ожидать, сохраняя при этом возможность кэширования SSD.

Системы с чипсетами AMD требуют, чтобы пользователь использовал стороннее программное обеспечение для эмуляции кэширования SSD, поскольку AMD до сих пор не разработала или не интегрировала конкурирующую технологию в свои чипсеты. К счастью, существует множество программных решений, таких как FancyCache и PrimoCache. Как общеизвестно, они ненадежны и имеют целый ряд проблем.

Источник: http://fps-up.ru/computer/ssd-cache-chto-takoe-i-stoit-li-vklyuchat-keshirovanie

Как определить объем SLC-кэша?

SLC-кэш на разных тестах и при разных условиях может показывать разные значения. Все зависит от того, как в данный момент используется накопитель. Поэтому все тесты лучше проводить на абсолютно новом пустом SSD накопителе, при этом не используя его в качестве системного. При установке операционной системы на SSD, даже в покое происходят операции чтения и записи, а следовательно результат будет не совсем точный.

Подготовка SSD накопителя

Если накопитель уже используется как дополнительный, лучше его очистить или отформатировать. Дальше необходимо выполнить команду TRIM через оптимизацию накопителя средствами Windows. Для этого переходим в «Этот компьютер» («Мой компьютер»).

Правой кнопкой мыши нажимаем на наш SSD и выбираем Свойства.

Переходим во вкладку Сервис и нажимаем кнопку Оптимизировать.

После чего выбираем снова наш SSD накопитель и наживаем кнопку Оптимизировать.

После данной операции необходимо дать накопитель «отдохнуть» примерно 15 минут и не выполнять с ним никаких операций.

Первый способ

Для определения SLC-кэша нам понадобятся программы, которые могут непрерывно линейно записывать данные на накопитель. Это можно сделать утилитой AIDA64, в разделе Сервис → Тест диска.

Далее в новом окне AIDA64 Disk Benchmark, в первом выпадающем списке меню выбираем Тест линейной записи (Linear Write), а затем накопитель, который необходимо протестировать.

ВАЖНО! Сразу после начала этого теста все данные с накопителя будут удалены!

Второй способ

Не настолько точный, как тесты утилитами, но тоже наглядный и очень понятный. Для этого нам понадобится второй SSD-накопитель, назовем его «исходный». (исходный SSD накопитель может быть даже системным). Для максимальной точности скорость чтения Исходного SSD должна быть выше, чем скорость записи тестового SSD, на котором будем определять объем SLC-кэша. На исходном накопителе создаем папку с объемными видеофайлами. Даже если у вас есть один видеофайл, просто копируем его несколько раз. Объем папки будет зависеть от объема тестового SSD — папка должна быть кратна 100 ГБ, чтобы можно было легко увидеть объем SLC-кэша. Также объем папки должен быть больше, чем треть общего объема тестового SSD накопителя, чтобы на примере одного копирования мы смогли все увидеть. Не забываем подготовить SSD по инструкции выше. Давайте скопируем папку объемом 100 Гб на SSD накопитель ADATA Falcon 256GB (AFALCON-256G-C) и посмотрим на SLC-кэш.

По графику объем SLC-кэша составил примерно 85 Гб. А вот скорость до заполнения SLC-кэша и после составили 1,05 ГБ/сек и 123 МБ/сек соответственно.

Источник: http://club.dns-shop.ru/blog/t-101-ssd-nakopiteli/38228-osobennosti-rabotyi-ssd-chto-takoe-slc-kesh-i-kak-on-vliyaet-na-sk/

Как работает SSD-кэш в СХД

Функция кэша — ускорять выполнение операции за счет размещения часто запрашиваемых данных на быстрых носителях. Для кэширования самых «горячих» данных используется оперативная память (RAM), в СХД это кэш первого уровня (L1 Cache).

Кэш первого уровня может быть дополнен менее быстрыми твердотельными накопителями. В этом случае у нас появляется кэш второго уровня (L2 Cache). Такой подход используется для реализации SSD-кэширования в большинстве существующих СХД.

Рисунок 3. Традиционный SSD-кэш второго уровня.

Традиционный SSD-кэш второго уровня работает следующим образом: все запросы после RAM попадают в буфер SSD (рисунок 3).

Работа кэша на чтение

Система получает запрос на чтение данных, находит необходимые блоки на основном хранилище (HDD) и производит их чтение. При повторных обращениях система создает копии этих данных на SSD-накопителях. Последующие операции чтения будут выполняться уже с быстрых носителей, что увеличит скорость работы.

Работа кэша на запись

Система получает запрос на запись и размещает необходимые блоки данных на SSD-накопителях. Благодаря быстрым носителям, операция записи и оповещение инициатора происходят с минимальными по времени задержками. По мере заполнения кэша система начинает постепенно передавать на основное хранилище наиболее «холодные» данные.

Алгоритмы заполнения кэша

Один из главных вопросов в работе SSD-кэша — выбор данных, которые будут помещаться в буферное пространство. Так как объем хранения тут ощутимо ограничен, то при его заполнении нужно принимать решение о том, какие блоки данных вытеснять и по какому принципу производить замещение.

Для этого применяются алгоритмы заполнения кэша. Коротко рассмотрим наиболее распространенных в сегменте СХД.

FIFO (First In, First Out) — из кэша последовательно вытесняются наиболее старые блоки, замещаясь наиболее свежими.

LRU (Least Recently Used) — из кэша первыми вытесняются блоки данных с наиболее давней датой обращения.

LARC (Lazy Adaptive Replacement Cache) — блоки данных попадают в кэш, если они были запрошены как минимум дважды за определенный промежуток времени, а кандидаты на замещение отслеживаются в дополнительной LRU-очереди в оперативной памяти.

SNLRU (Segmented LRU) — данные из кэша вытесняются по принципу LRU, но при этом они проходят несколько категорий (сегментов), обычно это: «холодные», «теплые», «горячие». Степень «теплоты» здесь определяется частотой обращений.

LFU (Least Frequently Used) — из кэша первыми вытесняются те блоки данных, к которым было меньше всего обращений.

LRFU (Least Recently/Frequently Used) — алгоритм комбинирует работу LRU и LFU, вытесняя сначала те блоки, которые попадают под рассчитываемый параметр из даты и количества обращений.

В зависимости от типа алгоритма и качества его реализации будет определяться итоговая эффективность SSD-кэширования.

Источник: http://raidix.ru/blog/ssd-cache-in-hybrid-data-storage/

Сводка

В этой таблице приведена сводная информация о том, какие накопители используются для кэширования, какие — для хранения данных и как осуществляется кэширование в каждом варианте развертывания.

Источник: http://docs.microsoft.com/ru-ru/windows-server/storage/storage-spaces/understand-the-cache

Диски NVMe

Принцип работы. NVM Express (NVMe, NVMHCI, Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) — обновленная версия SSD-диска. Использует собственный, разработанный с нуля, протокол взаимодействия, и подключается через порт PCI Express.

Преимущества технологии NVMe. Чтение-запись с дисками NVMe в 2-3 раза быстрее, чем с обычными SSD. Шина PCI Express не ограничивает скорость диска — этим обеспечивается прирост производительности. Кроме этого, на NVMe быстрее обрабатываются параллельные операции, больше операций чтения-записи проводится в единицу времени.

Когда заказывать виртуальный сервер с диском NVMe?

• В тех же случаях, что и SSD. Когда вашему проекту уже не хватает производительности SSD, либо планируете рост проекта и высокие нагрузки.

Источник: http://firstvds.ru/technology/faq/sata_ssd_vps

Как запустить кэширование

Правильно собранная система, отвечающая всем параметрам, не требует никаких дополнительных настроек: кэширование запускается автоматически.

Отдельно хочу отметить, что технологию можно реализовать и при использовании более объемного твердотельного накопителя, на котором также будет установлена операционная система.

В случае с комбинированными накопителями, то есть винчестерами, использующими NAND память для хранения кеша, использование описанной технологии нецелесообразно: она уже реализована «из коробки» на аппаратном уровне.

В завершение следует добавить, что быстродействие такой сборки не сильно зависит от того, куда ставиться жесткий диск – подключается через интерфейс M.2 или порт SATA.

Советую ознакомиться также с публикациями «Рейтинг SSD накопителей объемом 120 и 240 Гб с 2017 по 2019»(тем более что, он до сих пор актуален) и «Нужен ли SSD для игр». Буду признателен всем, кто поделится этим постом в социальных сетях. До завтра!

С уважением автор, Андрей Андреев.

Источник: http://infotechnica.ru/pro-kompyuteryi/o-nakopitelyah-informatsii/ssd-cache-chto-eto/

Как это помогает мне сэкономить деньги?

Покупка SSD того же размера, что и ваш жёсткий диск, стоит очень дорого. Однако небольшой SSD не должен прожечь огромную дыру в вашем кошельке. Так что, если SSD на 500 ГБ для вас слишком дорого, SSD на 64 ГБ или даже 32 ГБ должно быть более чем достаточно, чтобы дать вам огромный прирост скорости без чрезмерных затрат.

Источник: http://poptechno.ru/kesh-ssd-vse-chto-nuzhno-znat-o-keshirovanii-ssd-i-ego-povyshenii-proizvoditelnosti/

Включение кэша

Теперь нужно выключить виртуальную машину и создать кэш из SSD накопителей Кингстон

• выбираем кэш чтения и записи, так как установлены два диска;
• далее выбираем раздел на который подключим кэш и отмечаем оба накопителя;
• выбираем тип рейда, в данном случае рейд 1 – зеркало;
• и устанавливаем объем, от себя рекомендую ставить 80% от общего объема, так SSD прослужат дольше;
• соглашаемся, что все данные будут уничтожены и жмем OK.

Готово, кэш работает, чтобы его скорость ощутить в полной мере, я несколько раз перезагрузил виртуальную машину, по итогу в кэше записалось чуть более 5Гб.

Источник: http://poznyaev.ru/blog/oborudovanie/ssd-cache-nas

Кэш SSD и SYSMark 2012

SYSMark 2012 — идеальное приложение для тестирования производительности кэша SSD в офисных приложениях. Поскольку он запускает заранее запрограммированные задачи через реальные приложения в реальном времени, он позволит отразить в оценках любые улучшения, внесённые за счёт увеличения времени загрузки программ и данных.

На этот раз мы не выполняли «кондиционирующий прогон», который позволил бы предварительно загрузить большую часть данных в кэш-диск, что немного исказило бы результаты. Вместо этого мы взяли среднее значение трёх прогонов каждого теста. Это даёт нам представление об общей производительности кэш-накопителя SSD после того, как он использовался в течение некоторого времени.

Следует отметить, что даже небольшое увеличение балла является значительным, поскольку это не тест хранилища, а общий тест производительности системы. Мы будем пропускать комплекты, которые ограничены исключительно процессором, а не производительностью хранилища (3D-моделирование, кодирование мультимедиа).

Офисная производительность

Некоторые из этих действий выполняются одновременно для моделирования типичного многозадачного поведения.

Поскольку в этом пакете выполняется так много общих задач, это, вероятно, самый значимый результат для большинства людей. И, как вы можете видеть, кэш SSD работает очень хорошо, обеспечивая огромный прирост производительности по сравнению со стандартным механическим жёстким диском.

Веб-разработка

Точно так же пакет веб-разработки значительно выигрывает как от чистого SSD, так и от SSD-кеша.

Данные / Финансовый анализ

Загрузка таблиц в Excel происходит намного быстрее с SSD, и SSD-кеш также хорош в этом тесте.

Управление системой

Этот тест включает в себя чтение и запись большого количества файлов с шифрованием и сжатием. Опять же, кеш SSD работает так же хорошо, как и автономный SSD.

Кроме того, позвольте мне напомнить вам, что это общий тест производительности системы, поэтому тот факт, что оценки значительно улучшаются при простой установке диска за 100 долларов и использовании его в качестве кеша, довольно впечатляет и говорит нам почти всё, что нам нужно знать.

Но прежде чем делать какие-либо выводы, давайте посмотрим на игровую производительность:

Игровая производительность

Чтобы увидеть, как кэш-накопитель SSD может повлиять на производительность в играх, мы загрузим несколько игр и измерим время загрузки уровня. Тесты выполнялись трижды (чтобы данные можно было кэшировать) с перезагрузкой между каждым запуском (в противном случае в игру вступает ОЗУ).

После кэширования игры уровень загружается так же, как на выделенном SSD. Обратите внимание: все они загружаются примерно на 7 секунд быстрее с кешем SSD или SSD. И, если вы играли в Skyrim, вы знаете, что эти дополнительные 7 секунд здесь и там могут иметь огромное значение.

Если вам интересно, сколько времени или сколько загрузок требуется для кэширования игры, ответ — по моему опыту — один раз. Возможно, вам придётся мириться с нагрузкой на уровне 15-20 секунд, если вы не играли в игру какое-то время, но как только вы это сделаете, данные будут кэшированы, и они снова начнут работать с SSD. Всё это делается без какого-либо вмешательства со стороны пользователя.

Источник: http://poptechno.ru/kesh-ssd-vse-chto-nuzhno-znat-o-keshirovanii-ssd-i-ego-povyshenii-proizvoditelnosti/

Когда пора поставить SSD-кэш

Кэш файлового хранилища повышает производительность при определенных рабочих нагрузках, связанных с высокой интенсивностью чтения и записи. К ним относятся работа с базами данных или виртуальными машинами. На скорость выполнения задач с последовательным чтением и записью влияния практически не оказывает. Поэтому потоковая трансляция видео или музыки быстрее не станет.

Если проще — прирост заметнее при работе с большим числом небольших файлов. Хотя применяю NAS преимущественно как домашнюю медиатеку, кэш мне необходим. Задачи никогда не сводятся к одной. Необходимость открыть и отредактировать текст или поработать над фрагментом проекта с телефона все равно возникает. Если добавить сюда запуск почтового сервера или сайта непосредственно с сетевого хранилища, то станет заметно, что без кэша система «подтормаживает».

ИТ-специалисту причина очевидна, но многие пользователи станут искать ее в роутере или менять мобильный девайс. Что еще неприятнее — с большей вероятностью скорость станет падать на задачах, связанных с работой или учебой. Рекомендовал бы поставить SSD-кэш сразу после приобретения файлового хранилища. В любом случае добавить твердотельный диск, если почувствовали «тормоза» при запуске файлов в локальной сети.

Ранее рассмотрел процесс замены HDD в NAS Synology. Показывал, как делиться файлами из локальной сети через интернет.

Какое оборудование необходимо в домашней локальной сети, которую используют не только для отдыха, но и для работы? Поделитесь своими мнениями в комментариях.

Источник: http://poznyaev.ru/blog/oborudovanie/ssd-cache-nas