COMPARATIVE ANALYSIS OF THE BASIC CHARACTERISTICS OF HDD AND SSD STORES

Сибиряков М.А¹., Сухих А.В.²

^1,2Аспирант, Поволжский государственный технологический университет

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАКОПИТЕЛЕЙ HDD И SSD

Аннотация

В статье рассмотрены особенности накопителей SSD и HDD, проведен сравнительный анализ  их основных характеристик.

Ключевые слова: твердотельные накопители SSD; накопители HDD; флеш-накопители.

Sibiryakov M.A.1, Sykhikh A.V.2

^1,2Postgraduate student, Volga State University of Technology

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE BASIC CHARACTERISTICS OF HDD AND SSD STORES

Abstract

The article describes the features of SSD and HDD, their basic characteristics are analyzed and compared.

Keywords: solid state drive (SSD); hard disk drive (HDD); flash drives.

Введение

В современных кластерных системах и системах хранения данных (СХД) используются два основных типа носителей информации: накопители на жестких магнитных дисках (HDD или жесткие диски) и твердотельные накопители (SSD). Каждый из этих двух типов накопителей имеет свои достоинства и недостатки. В зависимости от сочетания тех или иных характеристик и требований к производительности более выгодным будет тот или иной тип накопителя.

В данной публикации производится сравнительный анализ основных характеристик накопителей HDD и SSD, и выявляются их основные преимущества и недостатки.

Накопители HDD

Накопитель на жестких магнитных дисках представляет собой запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципах магнитной записи. И в настоящее время является основным накопителем данных в вычислительных системах [1, 6]. На рисунке 1 представлена структурная схема накопителя HDD.

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, в некоторых моделях разделённые сепараторами, а также блок головок с устройством позиционирования, и электропривод шпинделя.

Блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.

Накопители SSD

Накопитель SSD является немеханическим запоминающим устройством на основе микросхем памяти [1, 4].

Существует два основных типа накопителей SSD:

1. Накопители NAND  SSD, основанные на использовании флеш-памяти.
2. Накопители RAM SSD, в основе которых лежит оперативная память с произвольным доступом RAM.

Поскольку второй тип памяти крайне дорогостоящий и ограничен максимальной емкостью 4 Гбайт (что не позволяет использовать ее в системах, где хранятся большие объемы данных) рассматриваться он не будет.

Фактически, накопитель NAND SSD представляет собой несколько флеш-накопителей, объединенных контроллером. На рисунке 2 представлена структурная схема накопителя SSD.

Сравнение основных характеристик SSD и HDD

Чтобы оценить возможности обоих типов накопителей, сравним основные характеристики рассмотренных накопителей, представленные в табл. 1 [3, 5, 6, 7].

Таблица 1Сравнение основных характеристик двух типов накопителей

Характеристики	Накопитель SSD	Накопитель HDD
Максимальная емкость	768 Гбайт	4 Тбайт
Количество операций ввода/вывода в секунду (IOPS)	От 8 600 до 1 400 000 IOPS	От 75 до 210 IOPS
Объем буфера	До 512 Мбайт	До 128 Мб
Размер страницы	4 Кбайт	4 Кбайт
Скорость чтения	До 550 Мб/с	До 150 Мб/с
Скорость записи	До 525 Мб/с	До 150 Мб/с
Время произвольного доступа	Менее 1мс	От 2,5 до 16 мс
Количество операций чтения	Не ограниченно	Не ограничено
Количество операций записи	От 10000 до 100000 циклов	Не ограничено
Наличие механических частей	Нет	Да
Возможность восстановления данных	Нет	Да
Бесшумная работа	Да	Нет
Энергопотребление	Низкое	Высокое
Основной недостаток	Ограниченное число циклов перезаписи	При разрушении магнитного слоя все данные безвозвратно теряются
Основное достоинство	Более высокая производительность в сравнении с накопителями HDD	Низкая стоимость

Сравнивая представленные выше характеристики, можно сделать следующие выводы:

- Накопители SSD значительно превосходят по производительности жесткие диски. Параметр IOPS дисков SSD может быть выше в несколько тысяч раз, чем у HDD, что обусловлено механическими особенностями последних из них. И как следствие, SSD имеют превосходство по скорости чтения и записи данных.

- Время отклика накопителей SSD до 16 раз быстрее, чем у жестких дисков. Это существенное преимущество, позволяющее значительно повысить производительность систем, использующих в качестве устройств хранения твердотельные накопители.

- В отличие от жестких дисков, SSD не имеют механических частей, и как следствие, работают бесшумно и обладают более высокой надежностью.

- Накопители SSD обладают очень низким энергопотреблением (примерно на 38% меньше, чем у HDD) [2].

Обобщив все вышеописанное, можно сделать вывод, что технология SSD является перспективной. Накопители (SSD) являются новейшим высокопроизводительным продуктом, разработанным для использования в критически важных приложениях. Технология флэш-хранения идеально подходит для поддержки приложений, требующих обработки больших массивов данных в очень короткие сроки, например, для систем обмена валют или электронной торговли, обработки котировок в режиме реального времени, транзакций мейнфреймов и многих других.

Накопители SSD в качестве основного устройства хранения в производительных системах (кластерах и СХД) полностью заменят жесткие диски, когда будет устранены их два главных недостатка – ограниченное количество циклов перезаписи и их  высокая стоимость. Жесткие диски станут дешевыми альтернативными устройствами хранения для систем, в которых быстрая обработка данных не является критичной.