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विश्लेषण: एसएसडी प्रदर्शन - क्या मंदी अपरिहार्य है?

इंटेल कॉर्प के उपभोक्ता-वर्ग सॉलिड-स्टेट डिस्क (एसएसडी) ड्राइव के हालिया रहस्योद्घाटन में विखंडन से पीड़ित हैं जो एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन में गिरावट का कारण बन सकता है, यह सवाल उठाता है: क्या सभी एसएसडी समय के साथ उपयोग के साथ धीमा हो जाते हैं?

इसका उत्तर हां है - और हर ड्राइव निर्माता इसे जानता है।



यहाँ रगड़ है: ड्राइव प्रदर्शन और दीर्घायु स्वाभाविक रूप से जुड़े हुए हैं, जिसका अर्थ है कि ड्राइव निर्माता धधकती गति और धीरज के बीच सबसे अच्छा संतुलन बनाने के लिए काम करते हैं। और चूंकि एसएसडी बाजार में काफी नए हैं, उपयोगकर्ताओं को लग रहा है कि जब वे हार्ड डिस्क ड्राइव की तुलना में कुछ मायनों में बेहतर गति प्रदान करते हैं, तो यह सवाल बना रहता है कि वे लंबी दौड़ के लिए कितनी गति प्रदान करते हैं।



एक बात जो आप सुनिश्चित कर सकते हैं वह यह है कि आपके द्वारा अभी खरीदा गया चमकदार नया एसएसडी उसी स्तर पर प्रदर्शन जारी रखने की संभावना नहीं है जब आपने इसे पहली बार बॉक्स से बाहर निकाला था। यह जानना महत्वपूर्ण है, जिस गति के साथ एसएसडी ने बाजार में तेजी से दावा किया है कि वे तेज हैं, कम शक्ति का उपयोग करते हैं और अधिक विश्वसनीय हो सकते हैं - खासकर लैपटॉप में - क्योंकि कोई चलने वाले हिस्से नहीं हैं।

वे अपने कताई-डिस्क हार्ड ड्राइव समकक्षों की तुलना में अधिक महंगे रहते हैं।



'एक खाली [एसएसडी] ड्राइव लिखे गए एक से बेहतर प्रदर्शन करेगी। हम सभी जानते हैं कि,' के सह-अध्यक्ष एल्विन कॉक्स ने कहा संयुक्त इलेक्ट्रॉनिक उपकरण इंजीनियरिंग परिषद (JEDEC) SSDs के लिए JC-64.8 उपसमिति, जो इस वर्ष ड्राइव सहनशक्ति को मापने के लिए मानकों को प्रकाशित करने की उम्मीद करती है। सीगेट के एक वरिष्ठ स्टाफ इंजीनियर कॉक्स ने कहा कि एक गुणवत्ता वाला एसएसडी पांच से 10 साल के बीच होना चाहिए।

सॉलिड स्टेट स्टोरेज इनिशिएटिव के कंज्यूमर एसएसडी मार्केट डेवलपमेंट टास्क फोर्स के अध्यक्ष ईडन किम के अनुसार, अच्छी खबर यह है कि प्रदर्शन में शुरुआती गिरावट के बाद, एसएसडी का स्तर बंद हो जाता है। भले ही वे समय के साथ प्रदर्शन में गिरावट करते हैं - एक निर्माता के दावों को कम करते हुए - उपभोक्ता फ्लैश ड्राइव अभी भी पारंपरिक हार्ड ड्राइव की तुलना में बहुत तेज हैं, क्योंकि वे प्रति सेकंड दो से पांच गुना इनपुट / आउटपुट ऑपरेशन (आई / ओएस) कर सकते हैं। एक हार्ड ड्राइव, उन्होंने कहा।

जल्द ही आ रहा है, मानक और चश्मा

मई 2008 में, सीगेट और माइक्रोन की सह-अध्यक्षता में जेईडीईसी उपसमिति , अभी भी उभरते एसएसडी बाजार के मानकों के विकास की जरूरतों को पूरा करने के लिए अपनी पहली बैठक आयोजित की।



JEDEC साल के अंत तक ड्राइव के लिए मानकों या विशिष्टताओं को प्रकाशित करने के लिए काम कर रहे कई समूहों में से एक है। आईडीईएमए (इंटरनेशनल डिस्क ड्राइव इक्विपमेंट एंड मैटेरियल्स एसोसिएशन) और एसएसडी एलायंस के साथ, जिसका मुख्यालय ताइपेई, ताइवान में है, स्टोरेज नेटवर्किंग इंडस्ट्री एसोसिएशन (एसएनआईए) ठोस राज्य भंडारण पहल विक्रेताओं के लिए अपनी एसएसडी पैकेजिंग को अपनाने और अंततः उपयोग करने के लिए तीसरी तिमाही के बाद प्रदर्शन विनिर्देशों को प्रकाशित करने की योजना है।

एसएनआईए के विनिर्देश नए ड्राइव प्रदर्शन और समय के साथ गिरावट को मापने के लिए मानक बेंचमार्क स्थापित करेंगे, जो उपयोग किए जा रहे अनुप्रयोगों पर निर्भर करता है।

सॉलिड स्टेट स्टोरेज इनिशिएटिव के अध्यक्ष फिल मिल्स ने कहा कि अधिकांश निर्माता अब मार्केटिंग के लिए जिन प्रदर्शन संख्याओं का उपयोग करते हैं, वे ड्राइव की 'फट दर' का प्रतिनिधित्व करते हैं - इसकी स्थिर स्थिति या औसत पढ़ने की दर नहीं। 'तो आउट-ऑफ-द-बॉक्स बनाम निरंतर उपयोग के बीच पहले से ही एक बड़ा अंतर है,' उन्होंने कहा। 'और फिर, दोनों बर्स्ट मोड और स्थिर अवस्था में, निर्माताओं के बीच प्रदर्शन में भारी अंतर हैं।'

क्योंकि SSD में कोई मूविंग पार्ट नहीं होता है, जब ड्राइव खराब हो जाती है - और वे अवसर पर करते हैं - जो उपयोगकर्ता देखने के लिए उपयुक्त हैं वे नियंत्रक या चिप स्तर पर विफलताएं हैं जहां फर्मवेयर बग कंप्यूटर के ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ I/O संचालन को प्रभावित कर सकते हैं। ऐसी अपेक्षाकृत नई तकनीक से हिचकी आना संभव है।

उदाहरण के लिए, ए कंप्यूटर की दुनिया संपादक जिसने 120GB SSD खरीदा ओसीजेड प्रौद्योगिकी पिछले महीने, पाया कि ड्राइव केवल दो सप्ताह के बाद विफल हो गया मतलब की। वह अब एक प्रतिस्थापन का उपयोग कर रहा है -- और अक्सर डेटा का बैकअप ले रहा है।

प्रदर्शन क्यों गिरता है?

उपयोगकर्ता आमतौर पर नोटिस करते हैं कि एक एसएसडी ड्राइव पहले निर्माता के घोषित शिखर I/O प्रदर्शन पर चलता है, लेकिन इसके तुरंत बाद यह गिरना शुरू हो जाता है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि हार्ड डिस्क ड्राइव के विपरीत, SSD के लिए किसी भी लेखन ऑपरेशन के लिए एक कदम नहीं, बल्कि दो की आवश्यकता होती है: एक मिटाना और उसके बाद लिखना।

जब एक एसएसडी नया होता है, तो उसके अंदर की नंद फ्लैश मेमोरी पहले से मिटा दी जाती है; उपयोगकर्ता एक साफ स्लेट से शुरू करते हैं, इसलिए बोलने के लिए। लेकिन, जैसे ही डेटा ड्राइव पर लिखा जाता है, नियंत्रक में डेटा प्रबंधन एल्गोरिदम उस डेटा को फ्लैश मेमोरी के चारों ओर ले जाना शुरू कर देता है जिसे पहनने के स्तर के रूप में जाना जाता है। भले ही वियर-लेवलिंग ड्राइव के जीवन को लम्बा करने के लिए है, यह अंततः प्रदर्शन के मुद्दों को जन्म दे सकता है।

एसएसडी प्रदर्शन और सहनशक्ति संबंधित हैं। आम तौर पर, ड्राइव का प्रदर्शन जितना खराब होता है, जीवनकाल उतना ही कम होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि SSD का प्रबंधन ओवरहेड इस बात से संबंधित है कि ड्राइव में कितने लिखते और मिटाए जाते हैं। जितने अधिक लिखने / मिटाने के चक्र होंगे, ड्राइव का जीवनकाल उतना ही कम होगा। कंज्यूमर-ग्रेड मल्टी-लेवल सेल (MLC) मेमोरी 2,000 से 10,000 राइट साइकल तक बनी रह सकती है। एंटरप्राइज-क्लास सिंगल-लेवल सेल (एसएलसी) मेमोरी एमएलसी-आधारित ड्राइव के राइट साइकल की संख्या के 10 गुना तक रह सकती है।

दो प्रौद्योगिकियों के बीच अंतर पर एक संक्षिप्त पुनश्चर्या: एसएलसी का सीधा सा मतलब है कि प्रत्येक फ्लैश मेमोरी सेल में एक बिट डेटा लिखा जाता है, जबकि एमएलसी कोशिकाओं को दो बिट्स या अधिक लिखने की अनुमति देता है। एमएलसी ड्राइव एसएलसी ड्राइव की तुलना में काफी कम खर्चीले हैं।

निर्माता मॉडरेट करते हैं कि SSD में फ्लैश मेमोरी कितने समय तक चलेगी, लेकिन सभी में या तो DRAM कैश जोड़ना शामिल है - इसलिए डेटा राइट्स को लिखने / मिटाने के चक्रों की संख्या को कम करने के लिए बफर किया जाता है - या ड्राइव के प्रोसेसर में स्थित विशेष फर्मवेयर का उपयोग करना या नियंत्रक दक्षता के लिए लिखता है।

अनुसंधान फर्म कन्वर्जेंट सेमीकंडक्टर्स के एक विश्लेषक बॉब मेरिट के अनुसार, एसएसडी दीर्घायु का एक अन्य तत्व यह है कि क्या अतिरिक्त मेमोरी सेल उपलब्ध हैं और यदि हां, तो कितने। कुछ निर्माताओं ने भंडारण का अधिक प्रावधान किया है, ताकि जब फ्लैश मेमोरी के ब्लॉक खराब हो जाएं, तो अतिरिक्त ब्लॉक उपलब्ध हो जाएं। उदाहरण के लिए, एक ड्राइव को 120GB मेमोरी की पेशकश के रूप में सूचीबद्ध किया जा सकता है, लेकिन इसमें वास्तव में 140GB क्षमता हो सकती है। अतिरिक्त 20GB तब तक अप्रयुक्त रहता है जब तक कि इसकी आवश्यकता न हो।

इंटेल के उपभोक्ता-ग्रेड X25-M SSD से जुड़ी प्रदर्शन समस्याएं इसके वियर-लेवलिंग एल्गोरिथम से संबंधित थीं।

इसके सबसे बुनियादी, वियर-लेवलिंग एल्गोरिदम का उपयोग फ्लैश मेमोरी में डेटा को समान रूप से वितरित करने के लिए किया जाता है ताकि कोई भी एक हिस्सा दूसरे की तुलना में तेजी से खराब न हो, जो पूरे ड्राइव के जीवन को बढ़ाता है। पहनने के स्तर के संचालन में एसएसडी का नियंत्रक रिकॉर्ड रखता है कि ड्राइव पर डेटा कहां सेट किया गया है क्योंकि इसे एक हिस्से से दूसरे हिस्से में स्थानांतरित किया जाता है।

शोध फर्म इन-स्टेट इंक के मुख्य प्रौद्योगिकी रणनीतिकार जिम मैकग्रेगर ने कहा, 'इसे पूरा करने के लिए, आपको आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले डेटा को विभिन्न स्थानों पर ले जाने की आवश्यकता होती है, जो स्वाभाविक रूप से आवश्यक डेटा ब्लॉक के आकार के आधार पर कुछ डेटा विखंडन की ओर जाता है।'

इंटेल के X25-M मुद्दे

इंटेल के मामले में, समीक्षकों ने पीसी परिप्रेक्ष्य X25-M SSDs के परीक्षण में महीनों बिताए इंटेल के उन्नत वियर-लेवलिंग और राइट-कॉम्बिनेशन एल्गोरिदम का अध्ययन करने के लिए कई पीसी और एप्लिकेशन का उपयोग करना। नतीजे बताते हैं कि लिखने की गति 80 एमबी/सेकेंड से कम हो गई है। जब ड्राइव 30MB/सेकंड के लिए नए थे। और पढ़ने की गति 250MB/सेकंड से घटकर 60MB/sec हो गई। कुछ बड़े ब्लॉक के लिए लिखते हैं। 'हमने पाया कि एक 'प्रयुक्त' X25-M हमेशा 'नए' से भी खराब प्रदर्शन करेगा, चाहे कोई भी अनुकूली एल्गोरिदम चल रहा हो,' पीसी परिप्रेक्ष्य लिखा था।

इंटेल ने कहा कि ड्राइव की प्रदर्शन समस्या फर्मवेयर में एक बग से संबंधित थी जो तब से है एक उन्नयन के साथ सही किया गया . पीसी परिप्रेक्ष्य ड्राइव का फिर से परीक्षण किया और पाया कि समस्या वास्तव में ठीक हो गई थी।

एसएसडी प्रदर्शन और सहनशक्ति में गिरावट में योगदान देने वाला एक अन्य कारक सभी नंद फ्लैश मेमोरी के लिए कुछ मूल है: प्रवर्धन लिखें। नंद फ्लैश मेमोरी के साथ, डेटा को ब्लॉक में रखा जाता है, जैसे कि यह हार्ड डिस्क ड्राइव पर होता है। लेकिन, पारंपरिक कताई डिस्क के विपरीत, SSD पर ब्लॉक आकार निश्चित होते हैं; यहां तक ​​​​कि डेटा लिखने का एक छोटा सा 4k हिस्सा 512k ब्लॉक स्पेस ले सकता है, जो NAND फ्लैश मेमोरी के उपयोग पर निर्भर करता है। जब ड्राइव पर डेटा के किसी भी हिस्से को बदल दिया जाता है, तो नए डेटा को समायोजित करने की तैयारी में पहले एक ब्लॉक को हटाने के लिए चिह्नित किया जाना चाहिए।

जब आप NAND ब्लॉकों के आकार की तुलना Windows द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट लेखन अनुरोध से करते हैं, तो एक बेमेल होता है क्योंकि अधिकांश लेखन छोटे होते हैं।

प्रत्येक नए लेखन के लिए आवश्यक स्थान की मात्रा अलग-अलग हो सकती है, लेकिन इंटेल की अनुसंधान और विकास प्रयोगशाला में भंडारण वास्तुकला के निदेशक, नट ग्रिम्सरुड के अनुसार, कई उपभोक्ता एसएसडी पर लेखन प्रवर्धन 15 से 20 तक कहीं भी है। इसका मतलब है कि प्रत्येक 1 एमबी डेटा के लिए ड्राइव पर लिखा है, वास्तव में 15MB से 20MB स्थान की आवश्यकता है।

पढ़ना-लिखना एल्गोरिदम मायने रखता है

उदाहरण के लिए, SSD कंट्रोलर में रीड-मॉडिफाई-राइट एल्गोरिथम लिखने के लिए एक ब्लॉक लेगा, इसमें पहले से मौजूद किसी भी डेटा को पुनः प्राप्त करेगा, ब्लॉक को हटाने के लिए चिह्नित करेगा, पुराने डेटा को फिर से वितरित करेगा, फिर नया डेटा डालेगा। पुराना ब्लॉक।

ग्रिम्सरुड ने कहा, 'तो आपको उस पुराने डेटा को फिर से लिखना पड़ा, जिसके समूह ने इंटेल के एसएसडी के लिए कुछ मुख्य तकनीक विकसित की। 'इसमें से कोई भी प्रगति नहीं है कि उपयोगकर्ता नए डेटा के साथ क्या करने की कोशिश कर रहा था। यह सब सिर्फ ओवरहेड था। नंद [मेमोरी] प्रबंधन के साथ समस्या की जड़ यही है - इसे प्रबंधित करने में शामिल सभी ग्रैन्युलैरिटी।

ग्रिम्सरुड ने कहा, 'यह सभी नंद-आधारित एसएसडी का एक सामान्य मुद्दा है कि ये ऐसे मुद्दे हैं जिनसे जूझना पड़ता है और यह सिर्फ एक बात है कि निर्माता इससे कितनी अच्छी तरह जूझते हैं।'

एसएसडी लिखने और मिटाने की सीमित संख्या के कारण, निर्माता लेखन प्रवर्धन को कम करने और ओवरहेड को कम करने का प्रयास करते हैं। कुछ एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं जो NAND फ्लैश मेमोरी स्पेस का अधिक कुशलता से उपयोग करने के लिए लिखते हैं; अन्य लोग कैश को स्टोर करने के लिए कैश का उपयोग करते हैं ताकि उन्हें अधिक कुशलता से नीचे रखा जा सके। लेकिन उपयोग की जाने वाली तकनीकों के बारे में विवरण मिलना मुश्किल है, क्योंकि प्रत्येक निर्माता उस प्रौद्योगिकी को मालिकाना मानता है।

इंटेल ने कंट्रोलर फर्मवेयर के माध्यम से राइट एम्पलीफिकेशन को संबोधित किया है जो डेटा को स्टोर करने के लिए आवश्यक क्षमता की मात्रा को कम करने के लिए राइट्स को जोड़ती है। इंटेल बताता है कि इसका लेखन प्रवर्धन कम 1.1 है, जिसका अर्थ है कि एसएसडी को लिखे गए प्रत्येक 1 एमबी डेटा के लिए, 1.1 एमबी क्षमता वास्तव में उपयोग की जाती है। एक अन्य निर्माता, सैमसंग, अपने एसएसडी के लिए 'वियर एक्सेलेरेशन इंडेक्स' 1.03 पर रखता है, जो लिखने के लिए 3% औसत ओवरहेड है।

कई एसएसडी निर्माता अपनी मार्केटिंग सामग्री पर (या पहले) विफलता (एमबीटीएफ) के बीच के औसत समय का उपयोग करते हैं, हार्ड डिस्क ड्राइव को दिया गया एक मीट्रिक जो सटीक हो भी सकता है और नहीं भी। सभी चीजें समान हैं, एक ड्राइव का MTBF सभी इस बात पर निर्भर करता है कि ड्राइव का उपयोग कैसे किया जाता है। इंटेल का X25-M का MTBF 1.2 मिलियन घंटे का है, जो औसत उपभोक्ता हार्ड-डिस्क ड्राइव के समान है। इसे दूसरे तरीके से रखने के लिए, इंटेल भविष्यवाणी करता है कि उसका X25-M पांच साल तक चलेगा - प्रति दिन 100GB या अधिक राइट-इरेज़ ऑपरेशन मानकर।

बहुत कुछ इस बात पर निर्भर करता है कि एसएसडी एमएलसी या एसएलसी तकनीक का उपयोग करता है या नहीं। Intel के X25-E 64GB SSD का SLC संस्करण 2 पेटाबाइट तक यादृच्छिक लेखन को संभाल सकता है। तुलना करके, एमएलसी-आधारित X25-M अपने जीवनकाल में केवल 15TB यादृच्छिक लेखन को संभाल सकता है। इंटेल ने कहा कि उपयोगकर्ताओं को इसके बारे में एक कार के समान सोचना चाहिए।

'यदि आपके पास एक कार है जो १०,००० मील जा सकती है और दूसरी जो १००,००० मील तक जा सकती है, तो यह कितनी देर तक चलेगी? एक इंटेल प्रवक्ता ने कहा। '[यह] वास्तव में इस बात पर निर्भर करता है कि [इसका] कितना उपयोग किया जा रहा है। यही कारण है कि [जीवनकाल आधारित है] निरंतर यादृच्छिक लेखन की संख्या पर। सामान्य तौर पर..., एसएलसी अधिक समय तक चलता है, लेकिन जीवन प्रत्याशा की अवधि उपयोगकर्ता के उपयोग मॉडल और टूट-फूट की मात्रा पर निर्भर करती है।'

बग भी मंदी का कारण बन सकते हैं

हालांकि यह अत्यधिक माना जाता है, इंटेल के एक्स 25-एम एसएसडी में एक फर्मवेयर बग था जो यादृच्छिक और अनुक्रमिक लेखन की प्राथमिकताओं को समायोजित करता था, जिससे एक बड़ी विखंडन समस्या होती थी जो नाटकीय रूप से थ्रूपुट को गिरा देती थी। इस मुद्दे का मूल रूप से खुलासा किया गया था पीसी परिप्रेक्ष्य दो महीने के परीक्षण के बाद। उन परीक्षणों से पता चला कि लिखने की गति 80 एमबी/सेकेंड से गिर गई है। 30 एमबी/सेकंड तक। समय के साथ, और पढ़ने की गति 250MB/सेकंड से गिर गई। 60 एमबी/सेकंड तक। कुछ बड़े ब्लॉक के लिए लिखता है।

मैक पर सर्च कैसे कमांड करें?

एसएसडी विक्रेता एसटीईसी इंक में विपणन और व्यवसाय विकास के उपाध्यक्ष पैट विल्किंसन ने कहा, 'मुझे लगता है कि यदि आप कई एसएसडी में एक ही परीक्षण चलाते हैं, तो उनमें से अधिकतर एक समान समस्या है ...'।

मैकग्रेगर ने कहा कि पहनने के स्तर के लिए उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिदम जटिल हैं और अभी भी अपने बचपन में हैं, इसलिए समय के साथ उनमें सुधार होने की संभावना है, ड्राइव निर्माता एक साथ विखंडन को खत्म नहीं कर सकते हैं।

हालांकि इंटेल ने स्वीकार किया कि उसके सभी एसएसडी महत्वपूर्ण विखंडन के कारण कम प्रदर्शन से पीड़ित होंगे, पुन: पेश करने के लिए आवश्यक लेखन स्तरों के प्रकार पीसी परिप्रेक्ष्य के परिणाम रोज़मर्रा के उपयोगकर्ताओं के लिए संभव नहीं हैं, चाहे वे विंडोज और ऐप्पल के मैक ओएस एक्स चला रहे हों। फिर भी, इसने फ़र्मवेयर अपग्रेड को धीमा विखंडन के लिए जारी किया।

इंटेल ने कहा, '8820 फर्मवेयर अब यह सुनिश्चित करने के लिए यादृच्छिक और अनुक्रमिक लेखन दोनों की सेवाएं देता है कि विखंडन ड्राइव को अपेक्षा से कम प्रदर्शन की स्थिति में नहीं रखता है।'

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