Гибридный привод - Hybrid drive

Для автомобильных приводов см. Гибридный автомобиль.
«Твердотельный жесткий диск» и «SSHD» перенаправляют сюда. Для получения информации о твердотельных накопителях (SSD) см. Твердотельный накопитель. Информацию об исследовательском обществе в США см. Общество изучения человеческого развития. Информацию о компьютерной программе SSHD см. Безопасная оболочка.

В вычисление, а гибридный привод (твердотельный гибридный диск – SSHD) является логическим или физическим устройство хранения который сочетает в себе более быстрый носитель информации, такой как твердотельный накопитель (SSD) с большей емкостью накопитель на жестком диске (HDD). Намерение состоит в том, чтобы добавить скорость твердотельных накопителей к экономичной емкости традиционных жестких дисков. Цель твердотельного накопителя в гибридном накопителе - действовать как кэш для данных, хранящихся на жестком диске, повышая общую производительность за счет хранения копий наиболее часто используемых данных на более быстром твердотельном накопителе.

Существует две основные конфигурации для реализации гибридных дисков: гибридные системы с двумя приводами и гибридные твердотельные диски. В двухдисковых гибридных системах физически отдельные устройства SSD и HDD устанавливаются на одном компьютере, при этом оптимизация размещения данных выполняется вручную с помощью конечный пользователь, или автоматически Операционная система за счет создания «гибридного» логического устройства. В твердотельных гибридных дисках функции SSD и HDD встроены в единое оборудование, где оптимизация размещения данных выполняется либо полностью устройством (режим самооптимизации), либо с помощью «подсказок» размещения, предоставляемых операционной системой ( режим подсказки хоста).

Типы

Высокоуровневое сравнение конструкций SSHD и двойного привода или FCM

Существуют две основные «гибридные» технологии хранения, которые сочетают в себе флэш-память NAND или твердотельные накопители с технологией жестких дисков: гибридные системы с двумя дисками и гибридные твердотельные диски.

Гибридные системы с двойным приводом

Гибридные системы с двумя дисками сочетают в себе использование отдельных устройств SSD и HDD, установленных на одном компьютере. Оптимизация общей производительности осуществляется одним из трех способов:

  1. Пользователь компьютера, который вручную помещает наиболее часто используемые данные на более быстрый диск.
  2. На компьютере Операционная система программное обеспечение, объединяющее SSD и HDD в единый гибридный том, упрощая работу конечного пользователя. Примерами реализации гибридных томов в операционных системах являются «гибридные пулы хранения данных» ZFS,[1] bcache и dm-cache на Linux,[2] и яблоко с Fusion Drive и другие Логическое управление томами реализации на основе[3] на OS X.[4]
  3. С помощью наборов микросхем, внешних по отношению к отдельным накопителям. Примером может служить использование модули флеш-кеша (FCM). FCM сочетают в себе использование отдельных SSD (обычно mSATA Модуль SSD) и компоненты жесткого диска, управляя оптимизацией производительности с помощью программного обеспечения хоста, драйверы устройств или их комбинацию. Один из примеров - Intel Технология Smart Response (SRT), который реализуется через комбинацию определенных наборов микросхем Intel и драйверов хранения Intel, является наиболее распространенной реализацией гибридных систем FCM на сегодняшний день. Что отличает эту систему с двумя дисками от системы SSHD, так это то, что каждый диск сохраняет возможность независимого обращения к операционной системе при желании.

Гибридный твердотельный накопитель

Гибридный твердотельный накопитель (также известный как инициализм SSHD[а]) относится к продуктам, которые содержат значительный объем флэш-памяти NAND в накопитель на жестком диске (HDD), в результате чего получается единое интегрированное устройство.[7] Термин SSHD - более точный термин, чем более общий гибридный привод, который ранее использовался для описания устройств SSHD и неинтегрированных комбинаций твердотельные накопители (SSD) и жесткие диски. Фундаментальный принцип разработки, лежащий в основе SSHD, состоит в том, чтобы идентифицировать элементы данных, которые наиболее напрямую связаны с производительностью (часто используемые данные, данные загрузки и т. Д.), И сохранять эти элементы данных во флэш-памяти NAND. Это было показано[8] чтобы обеспечить значительно более высокую производительность по сравнению со стандартным жестким диском.

Примером часто сбиваемой с толку системы с двумя дисками, рассматриваемой как SSHD, является использование ноутбуков, которые объединяют отдельные компоненты SSD и HDD в один и тот же 2,5-дюймовый жесткий диск, в то же время (в отличие от SSHD) сохраняя эти два компонента. видны и доступны операционной системе как два отдельных раздела. Накопитель WD Black2 - типичный пример; диск можно использовать как отдельный SSD и HDD, разделив его соответствующим образом, либо можно использовать программное обеспечение для автоматического управления частью SSD и представления диска пользователю как единого большого тома.[9]

Операция

В двух формах гибридных технологий хранения (гибридные системы с двумя дисками и SSHD) цель состоит в том, чтобы объединить жесткий диск и более быструю технологию (часто флеш-память NAND), чтобы обеспечить баланс между улучшенной производительностью и доступностью хранилища большой емкости. Как правило, это достигается размещением «горячих» данных или данных, которые напрямую связаны с улучшенной производительностью, в «более быструю» часть архитектуры хранилища.

Принятие решений о том, какие элементы данных являются приоритетными для флэш-памяти NAND, лежит в основе технологии SSHD. Продукты, предлагаемые различными поставщиками, могут достичь этого с помощью устройства. прошивка через драйверы устройств или программные модули и драйверы устройств.

Режимы работы

Самооптимизирующийся режим
В этом режиме работы SSHD работает независимо от хост-операционной системы или дисков хост-устройств, чтобы принимать все решения, связанные с идентификацией данных, которые будут храниться во флэш-памяти NAND. В этом режиме продукт для хранения данных отображается и работает с хост-системой точно так же, как традиционный жесткий диск.
Оптимизированный для хоста режим (или режим с подсказками для хоста)
В этом режиме работы SSHD включает расширенный набор команд SATA, определенных в так называемой функции гибридной информации, представленной в версии 3.2 Serial ATA Международная организация (SATA-IO) стандарты для интерфейса SATA. Используя эти команды SATA, решение о том, какие элементы данных помещать во флеш-память NAND, принимает хост. Операционная система, драйверы устройств, файловые системы или комбинация этих компонентов уровня хоста.[10]
Некоторые особенности дисков SSHD, такие как режим подсказки хоста, требуют программной поддержки со стороны операционной системы. Microsoft добавила поддержку операции с указанием хоста в Windows 8.1,[11] пока патчи для Ядро Linux доступны с октября 2014 г. до включения в Основная линия ядра Linux.[12][13]

История

SSHD для настольных ПК Seagate ST1000DX001 емкостью 1 ТБ

Технология гибридного привода прошла долгий путь, и за последнее десятилетие, начиная с 2007 года, современные реализации улучшились:

  • В 2007, Seagate и Samsung представила первые гибридные диски с Seagate Momentus PSD[14] и Samsung SpinPoint MH80[15] продукты. Обе модели были 2,5-дюймовыми дисками с флеш-памятью NAND 128 или 256 МБ. В Momentus PSD компании Seagate особое внимание уделяется энергоэффективности для повышения удобства работы на мобильных устройствах, и в ней используется Windows Vista. ReadyDrive. Продукция не получила широкого распространения.[16]
  • В Май 2010 г., Seagate представила новый гибридный продукт под названием Momentus XT[17] и использовал термин твердотельный гибридный диск. Этот продукт нацелен на предоставление комбинированных преимуществ точки емкости жесткого диска с производительностью SSD. Он поставляется в виде жесткого диска емкостью 500 ГБ с 4 ГБ встроенной флэш-памяти NAND.
  • В Ноябрь 2011 г.Компания Seagate представила так называемый SSHD второго поколения, в котором емкость увеличена до 750 ГБ, а объем встроенной флеш-памяти NAND увеличен до 8 ГБ.
  • В Март 2012 г.Компания Seagate представила свои SSHD для ноутбуков третьего поколения с двумя моделями - емкостью 500 ГБ и 1 ТБ, обе с 8 ГБ встроенной флеш-памяти NAND.
  • В Сентябрь 2012 г., Toshiba анонсировала свой первый SSHD, обеспечивающий производительность и скорость отклика на уровне SSD за счет сочетания 8 ГБ собственной флеш-памяти SLC NAND от Toshiba и инновационных самообучающихся алгоритмов с объемом хранилища до 1 ТБ.
  • В Сентябрь 2012 г., Western Digital (WD) анонсировала гибридную технологическую платформу, сочетающую экономичную флеш-память MLC NAND с магнитными дисками для создания высокопроизводительных интегрированных систем хранения большой емкости.
  • В Ноябрь 2012 г., Apple Inc. выпустила заводскую гибридную систему с двумя приводами под названием Fusion Drive.[18]
  • В Октябрь 2015TarDisk представила гибридную систему с двойным приводом "TarDisk Pear", работающую по принципу plug-and-play, с объемом флэш-памяти до 256 ГБ.[19]

Контрольные точки

Тесты в конце 2011 и начале 2012 года с использованием SSHD, состоящего из жесткого диска емкостью 750 ГБ и 8 ГБ кеш-памяти NAND, показали, что SSHD не обеспечивают производительность SSD при произвольном чтении / записи и последовательном чтении / записи, но были быстрее, чем жесткие диски, для запуска и завершения приложений. .[20][21]

Тест 2011 года включал загрузку образа системы, которая активно использовалась, выполняя множество приложений, чтобы обойти преимущество в производительности только что установленной системы; В реальных тестах он обнаружил, что производительность намного ближе к SSD, чем к механическому жесткому диску. Различные тесты производительности показали, что SSHD находится между жестким диском и SSD, но обычно значительно медленнее, чем SSD. В случае некэшированной производительности произвольного доступа (несколько произвольных операций чтения и записи по 4 КБ) SSHD был не быстрее, чем сопоставимый жесткий диск; преимущество только в том, что данные кэшируются. Автор пришел к выводу, что диск SSHD был лучшим типом диска без SSD со значительным отрывом и что чем больше твердотельный кеш, тем выше производительность.[21]

Смотрите также

Темы о Linux

Примечания

  1. ^ Инициализм можно интерпретировать как «твердотельный жесткий диск»,[5] хотя чаще его интерпретируют как «твердотельный гибридный привод».[6]

Рекомендации

  1. ^ Грегг, Брендан (2008-10-08). «Гибридный пул хранения данных: максимальная скорость». Блог Брендана. Dtrace.org. В архиве из оригинала от 5 апреля 2016 г.
  2. ^ Петрос Кутупис (25 ноября 2013 г.). «Расширенные методы кэширования жесткого диска». linuxjournal.com. В архиве из оригинала 2013-12-02. Получено 2013-12-02.
  3. ^ «Гибрид-Драйв». TarDisk.com. В архиве из оригинала от 07.08.2016. Получено 2016-05-31.
  4. ^ «Первый взгляд на TarDisk Pear: обновите флэш-память MacBook за несколько минут». Macworld. В архиве из оригинала на 2016-06-01. Получено 2016-05-31.
  5. ^ Донг Нго (9 января 2013 г.). «Предварительный просмотр WD Black SSHD (1 ТБ)». CNET. CBS Interactive. В архиве с оригинала 15 мая 2015 г.. Получено 22 мая 2015.
  6. ^ «Как выбрать между SSD, SSHD и HDD для вашего ноутбука». seagate.com. В архиве из оригинала 22 мая 2015 г.. Получено 22 мая 2015.
  7. ^ Марис (22 января 2016 г.). «Гибридные диски: интеграция жестких дисков с твердотельными накопителями». HDDMAG. Архивировано из оригинал 11 мая 2017 г.. Получено 15 мая 2017.
  8. ^ «Твердотельные накопители против жестких дисков против гибридов: какая технология хранения вам подходит?». PCWorld. В архиве из оригинала на 2016-06-01. Получено 2016-05-31.
  9. ^ + Питер Пол. "Двойной жесткий диск WD Black2 120 ГБ SSD + 1 ТБ со скидкой, скидка 60 долларов". Лучшие ноутбуки. Архивировано из оригинал 15 мая 2015 г.. Получено 22 мая 2015.
  10. ^ «Часто задаваемые вопросы по SATA-IO: что еще нового в спецификации SATA v3.2?» (PDF). SATA-IO. п. 2. В архиве (PDF) из оригинала на 2013-10-04. Получено 2013-10-03.
  11. ^ Энди Херрон (2013). «Достижения в области хранения и файловых систем в Windows 8.1» (PDF). SNIA. В архиве (PDF) из оригинала от 25.11.2015. Получено 2017-01-06.
  12. ^ Майкл Ларабель (29.10.2014). «Ядро Linux наконец-то оптимизировано для SSHD». Фороникс. В архиве из оригинала 07.01.2015. Получено 2015-02-26.
  13. ^ Джейсон Б. Акерс (2014-10-29). «Разрешить использование гибридных твердотельных накопителей». LWN.net. В архиве из оригинала от 26.02.2015. Получено 2015-02-26.
  14. ^ «Seagate MOMENTUS 5400 PSD» (PDF). Seagate. Август 2007 г.. Получено 17 ноября, 2019.
  15. ^ Перенсон, Мелисса. «Протестировано: новые гибридные жесткие диски от Samsung и Seagate». PCWorld. В архиве из оригинала 5 октября 2013 г.. Получено 26 июн 2013.
  16. ^ «Точка зрения Seagate: твердотельные гибридные диски - естественная эволюция систем хранения данных». Seagate Technology, LLC. В архиве из оригинала 5 июня 2013 г.. Получено 26 июн 2013.
  17. ^ «Seagate Momentus XT» (PDF). Seagate. Сентябрь 2010 г.. Получено 17 ноября, 2019.
  18. ^ «iMac поступит в продажу 30 ноября». Apple.com (Пресс-релиз). В архиве из оригинала от 03.06.2016. Получено 2016-06-01.
  19. ^ Лишевский, Андрей. «Эта несъемная SD-карта объединяется с твердотельным накопителем вашего MacBook для увеличения ее емкости». Gizmodo. В архиве из оригинала от 26.05.2016. Получено 2016-06-01.
  20. ^ Патрик Шмид и Ахим Роос (08.02.2012). «Обзор Momentus XT 750 ГБ: гибридный жесткий диск второго поколения». Получено 2013-11-07.
  21. ^ а б Ананд Лал Шимпи (13 декабря 2011). «Обзор гибридного жесткого диска Seagate Momentus XT 2-го поколения (750 ГБ) (с кэш-памятью NAND 8 ГБ)». В архиве из оригинала 01.11.2013. Получено 2013-11-07.