Guida ibrida

Tipi

Esistono due principali tecnologie di storage “ibride” che combinano memorie flash o SSD NAND, con la tecnologia HDD: sistemi ibridi dual-drive e unità ibride a stato solido.

Sistemi ibridi dual-drive

I sistemi ibridi a doppia unità combinano l’utilizzo di dispositivi SSD e HDD separati installati nello stesso computer. Le ottimizzazioni generali delle prestazioni sono gestite in tre modi:

1. Tramite l’utente del computer, che inserisce manualmente i dati di accesso più frequenti sul disco più veloce.
2. Tramite il software del sistema operativo del computer , che combina SSD e HDD in un unico volume ibrido , fornendo un’esperienza più semplice all’utente finale. Esempi di implementazioni di volumi ibridi nei sistemi operativi sono gli “storage pool ibridi” di ZFS, ^[1] bcache e dm-cache su Linux , ^[2] e Apple Fusion Drive e altre implementazioni basate sulla gestione del volume logico ^[3] su OS X. ^{[ 4]}
3. Con chipset esterni alle singole unità di archiviazione. Un esempio è l’uso di moduli flash cache (FCM). Gli FCM combinano l’uso di SSD separati (di solito un modulo SSD mSATA ) e componenti HDD, mentre gestiscono le ottimizzazioni delle prestazioni tramite software host, driver di dispositivo o una combinazione di entrambi. Un esempio è Intel Smart Response Technology (SRT), che è implementato attraverso una combinazione di alcuni chipset Intel e driver di archiviazione Intel, è l’implementazione più comune dei sistemi ibridi FCM oggi. Ciò che distingue questo sistema dual-drive da un sistema SSHD è che ogni unità mantiene la sua capacità di essere indirizzata indipendentemente dal sistema operativo, se desiderato.

Unità ibrida a stato solido

L’unità ibrida a stato solido (nota anche con l’ inizializzazione SSHD ^[a] ) fa riferimento a prodotti che incorporano una quantità significativa di memoria flash NAND in un’unità disco rigido (HDD), risultando in un unico dispositivo integrato. ^[7] Il termine SSHD è un termine più preciso rispetto all’unità ibrida più generale , che è stata precedentemente utilizzata per descrivere i dispositivi SSHD e le combinazioni non integrate di unità a stato solido (SSD) e unità disco rigido. Il principio fondamentale di progettazione degli SSHD consiste nell’identificare gli elementi di dati che sono più direttamente associati alle prestazioni (dati frequentemente utilizzati, dati di avvio, ecc.) E archiviare questi dati nella memoria flash NAND. Questo è stato mostrato^[8] per essere efficace nel fornire prestazioni significativamente migliorate rispetto all’HDD standard.

Un esempio di un sistema a doppia unità spesso confuso che viene considerato un SSHD è l’uso di computer portatili che combinano componenti SSD e HDD separati nella stessa unità HDD da 2,5 pollici, mentre allo stesso tempo (a differenza degli SSHD) mantenendo questi due componenti visibile e accessibile al sistema operativo come due partizioni distinte. L’unità Black2 di WD è un tipico esempio; l’unità può essere utilizzata come distinto SSD e HDD mediante partizionamento appropriato oppure è possibile utilizzare software per gestire automaticamente la porzione SSD e presentare l’unità all’utente come un unico grande volume. ^[9]

Operazione

Nelle due forme di tecnologie di storage ibrido (sistemi ibridi dual-drive e SSHD), l’obiettivo è combinare l’HDD e una tecnologia più veloce (spesso la memoria flash NAND) per fornire un equilibrio tra prestazioni migliorate e disponibilità di storage ad alta capacità. In generale, ciò si ottiene posizionando “dati caldi” o dati che sono più direttamente associati a prestazioni migliorate, nella parte “più veloce” dell’architettura di archiviazione.

Prendere decisioni su quali elementi di dati sono prioritizzati per la memoria flash NAND è al centro della tecnologia SSHD. I prodotti offerti da vari fornitori possono ottenere questo attraverso il firmware del dispositivo , i driver di dispositivo o attraverso moduli software e driver di dispositivo.

Modalità di funzionamento

Modalità auto-ottimizzata

In questa modalità operativa, l’SSHD funziona indipendentemente dal sistema operativo host o dalle unità del dispositivo host per prendere tutte le decisioni relative all’identificazione dei dati che verranno archiviati nella memoria flash NAND. Questa modalità si traduce in un prodotto di archiviazione che appare e opera su un sistema host esattamente come farebbe un disco rigido tradizionale.

Modalità ottimizzata per l’host (o modalità suggerita dall’host)

In questa modalità operativa, l’SSHD abilita un set esteso di comandi SATA definiti nella cosiddetta funzionalità Hybrid Information, introdotta nella versione 3.2 degli standard SATA-IO ( Serial ATA International Organization ) per l’interfaccia SATA. Utilizzando questi comandi SATA, le decisioni su quali elementi di dati vengono inseriti nella memoria flash NAND provengono dal sistema operativo host , dai driver di periferica, dai file system o da una combinazione di questi componenti host-level. ^[10]

Alcune delle caratteristiche specifiche delle unità SSHD, come la modalità suggerita dall’host, richiedono il supporto software dal sistema operativo. Microsoft ha aggiunto il supporto per l’operazione suggerita dall’host in Windows 8.1 , ^[11] mentre le patch per il kernel Linux sono disponibili da ottobre 2014, in attesa della loro inclusione nella linea principale del kernel di Linux . ^[12] [13]

Sistemi ibridi dual-drive

Storia

La tecnologia di guida ibrida ha fatto molta strada con le implementazioni moderne in miglioramento nell’ultimo decennio a partire dal 2007:

• Nel 2007 , Seagate e Samsung hanno presentato le prime unità ibride con i prodotti Seagate Momentus PSD e Samsung SpinPoint MH80 ^[14] . Entrambi i modelli erano unità da 2,5 pollici, con opzioni di memoria flash NAND da 128 MB o 256 MB. Momentus PSD di Seagate ha enfatizzato l’efficienza energetica per un’esperienza mobile migliore e ha fatto affidamento su ReadyDrive di Windows Vista . I prodotti non sono stati ampiamente adottati. ^[15]
• Nel maggio 2010 , Seagate ha introdotto un nuovo prodotto ibrido chiamato Momentus XT e utilizzato il termine unità ibrida a stato solido . Questo prodotto si è concentrato sulla fornitura dei vantaggi combinati dei punti di capacità del disco rigido con prestazioni simili a SSD. È stato spedito come un HDD da 500 GB con 4 GB di memoria flash NAND integrata.
• Nel novembre 2011 , Seagate ha introdotto quello che chiamavano SSHD di seconda generazione, che ha aumentato la capacità a 750 GB e ha spinto la memoria flash NAND integrata a 8 GB.
• A marzo 2012 , Seagate ha introdotto i propri SSHD laptop di terza generazione con due modelli: uno da 500 GB e uno da 1 TB, entrambi con 8 GB di memoria flash NAND integrata.
• A settembre 2012 , Toshiba ha annunciato il suo primo SSHD, offrendo prestazioni e reattività simili a SSD combinando 8 GB di memoria flash NAND SLC di Toshiba e innovativi algoritmi di autoapprendimento con capacità di storage fino a 1 TB.
• A settembre 2012 , Western Digital (WD) ha annunciato una piattaforma tecnologica ibrida che abbina la memoria flash NAND MLC a costi contenuti con dischi magnetici per fornire sistemi di storage integrati ad alte prestazioni e di grande capacità.
• Nel novembre 2012 , Apple Inc. ha rilasciato il sistema ibrido dual-drive configurato in fabbrica denominato Fusion Drive . ^[16]
• In aprile 2013 , Western Digital WD ha rilasciato nero sshd prodotti da 2,5 pollici, tra cui un 5 mm ad alta SSHD con 500 GB di capacità di storage e NAND opzioni di formato di memoria flash di 8 GB, 16 GB e 24 GB.
• In ottobre 2015 , ^[17] TarDisk introdotto il plug-and-play sistema ibrido a doppia unità “TarDisk pera”, con opzioni di formato di memoria flash fino a 256 GB.

Benchmark

I benchmark tra la fine del 2011 e l’inizio del 2012 utilizzando un SSHD costituito da un HDD da 750 GB e 8 GB di cache NAND hanno rilevato che gli SSHD non offrivano prestazioni SSD su lettura / scrittura e lettura / scrittura sequenziali casuali, ma erano più veloci degli HDD per l’avvio e lo spegnimento delle applicazioni . ^[18] [19]

Il benchmark del 2011 includeva il caricamento di un’immagine di un sistema che era stato usato pesantemente, con molte applicazioni, per bypassare il vantaggio prestazionale di un sistema appena installato; ha trovato nei test del mondo reale che le prestazioni erano molto più vicine a un SSD che a un HDD meccanico. Diversi test di benchmark hanno rilevato che l’SSHD si trova tra un HDD e un SSD, ma in genere molto più lento di un SSD. Nel caso di prestazioni di accesso casuale non collegate (più letture e scritture casuali da 4 KB) l’SSHD non era più veloce di un HDD comparabile; c’è vantaggio solo con i dati che vengono memorizzati nella cache. L’autore ha concluso che l’unità SSHD era il miglior tipo di unità non SSD con un margine significativo e che maggiore è la cache a stato solido, migliore è la prestazione. ^[19]

Vedi anche

• bcache , dm-cache e Flashcache su Linux
• Array ibrido
• ExpressCache
• ReadyBoost
• Fusion Drive

Note

Riferimenti