两大绝招!华为将ssd寿命提升一个量级:延长30-爱游戏官网

业界
2024
06/29
14:53
快科技
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6月29日消息,如今的ssd容量越做越大,企业级ssd容量已达30tb、60tb的、甚至120tb。但ssd寿命一直是“致命伤”,越大容量的盘,出现故障后,丢失的数据就越多。

近日, 华为数据存储发文,揭开华为全闪分布式存储让ssd大盘更“长寿”的秘诀。

首先,为什么ssd会有寿命问题?

ssd闪存实际是由半导体元件、nand flash颗粒组成。通过对盘上颗粒不断的擦和写,来完成对数据的增、删、改、查。

这个过程中,颗粒捕获电子的能力会逐渐减弱,当减弱到一定程度后、也就是超过颗粒最大擦写次数,便可能出现“电子逃逸”现象,也就是硬盘写穿、数据错误、寿命耗尽。

盘上全部颗粒可支持的总擦写次数 和 使用期间用户写入的数据量。只要后者小于前者,那么就能保证寿命无忧!

因此,下面这个公式就能一目了然:

所以,想延长ssd寿命,就要减少“写放大”。

为了降低分母,就要减少罪魁祸首——“写放大”。写放大的意思是,比如,在写入16kb的业务数据时,呈现到盘上却变成写入64kb物理数据量,被放大了,消耗了数倍的擦写次数,加速颗粒老化。“写放大”的源头来自于以下三点:

后台垃圾回收

ssd是无法覆盖写的,要想修改数据必须擦除颗粒、重新写入,block就是擦除的最小单元。当少量数据修改时, ssd就会将原block上的全部有效数据读取后,写入新的block位置,再擦除原block。

这个过程,就像整理房间一样,要先把老房间的东西全部搬出来,再放到新房间里重新布置。换句话说,少量的数据更新,会引发更大面积颗粒的擦写。

小i/o补齐

ssd可读写的最小单元是page(一般是512个byte)。在用户层面写入数据时,当用户写入的i/o大小不足一个page容量,为了能管理它,就需要额外寻找另一份数据,来和原数据拼凑成一整个page的大小,再写入到颗粒中。“这个不够、别的来凑”,这用来凑齐的无效数据,就会造成写放大。

元数据变化

在ssd上,元数据是描述数据的索引,一般紧密地存放在一些block区域。当用户在频繁修改数据时,对应的每份元数据也必须跟着被修改、重定向,造成多次读写、擦写,牵一发而动全身。

华为oceanstor pacific分布式存储采用了一个创新的机制——小i/o聚合,将小i/o在写盘前聚合在保电内存中,只有达到一定粒度后才会写入ssd,消除了小i/o补齐导致的写放大。

这对元数据变化也非常友好。聚合后的小i/o更容易被集中修改,极大减少元数据被频繁擦写的概率。

同时,华为还采用了业界独创的多流技术,即智能识别数据的冷热程度并优化数据布局,减少不必要的重复擦写和数据搬移。

除了分母,也要增大分子。华为是采用额外的编码纠错技术,在达到颗粒的标称擦写次数后,对数据持续校验或修正,彻底避免数据错误、业务出错,变相地增大了颗粒的总擦写次数。

华为开发了一套更加强大的组合拳——ldpc(low density parity check)算法与smartfsp 3.0算法,一方面对flash介质进行监测,寻找更精确的读取电位,另一方面保证高性能的校验纠错性能,提供更加精准的盘内冗余纠错精度。

一个纠得正,一个查得准,二者配合,华为就将ssd数据的误码率从10-17降低至10-18,整整降低一个数量级,延长30~50%的ssd寿命。

【来源:快】

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