Детальніше про захист SSD-накопичувачів від втрати живлення
Захист від втрати живлення (Power loss protection, PLP) на SSD-накопичувачах — не нова ідея, але системи й методи захисту під час або після втрати живлення в останніх розробках твердотільних накопичувачів значно покращилися. Захист від втрати живлення спрямований на досягнення двох основних цілей:
- Безпечно перенести поточні дані (або дані, що знаходяться у DRAM або SRAM буфері) в постійну чи енергонезалежну флеш-пам’ять і
- Зберегти цілісність транлятор адрес SSD-накопичувача, щоб після перезавантаження системи накопичувач розпізнався та був готовий працювати далі.
Примітка. Транлятор адрес SSD (Flash Transition Layer, FTL) забезпечує відповідність логічних та фізичних адрес даних в SSD-накопичувачі.
У нормальних умовах відключення системи SSD-накопичувач отримує команду на вимкнення (Standby Immediate Command) від ATA-драйвера хоста, яка попереджає SSD-накопичувач про те, що система завершує роботу та готується до вимкнення живлення. Отже, SSD-накопичувач має вдосталь часу для перенесення даних із буферів та оновлення транслятору.
В якісних SSD-накопичувачах використовується апаратна система захисту з конденсаторами живлення та/або захист від втрати живлення (PLP), реалізований прошивці, який записує важливі метадані у флеш-пам’ять, щоб забезпечити успішне відновлення SSD-накопичувача при наступному ввімкненні живлення. Наразі Kingston використовує танталові полімерні конденсатори для підтримки PLP.
SSD-накопичувачів попередніх поколінь були не настільки пристосовані до раптової втрати живлення, як сучасні накопичувачі. Зазвичай такі SSD-накопичувачі після раптової втрати живлення вже не реагували на наступний цикл живлення. У більшості випадків це призводило до поломки SSD-накопичувача й втрати даних.
Докладніший розгляд двох підходів PFAIL
Апаратний PLP – апаратний захист PLP призначений для зменшення випадків втрати даних завдяки вбудованим конденсаторам живлення (Power Caps), які забезпечують живлення SSD-накопичувачів на час, достатній, щоб повністю перенести дані з буфера у флеш-пам’ять, а також оновити транслятор. Типова процедура у випадку спрацювання апаратного PLP в SSD-накопичувачі має виглядати приблизно так.
SSD-контролер виявляє раптову втрату живлення
- Вбудовані конденсатори забезпечують живлення SSD-накопичувача
- Контролер надсилає внутрішню команду на перенесення даних із буфера
- Контролер оновлює транслятор, готуючись до вимкнення живлення
- Накопичувач безпечно відключається
PLP у прошивці – PLP у прошивці — захист PLP, реалізований алгоритмами прошивки, також призначений для зниження ймовірності втрати даних завдяки відновленню транслятора при наступному ввімкненні живлення після збою. Типова процедура у випадку спрацювання захисту PLP, реалізованого алгоритмами прошивки, виглядає приблизно так.
- Транслятор SSD-накопичувача зберігається у флеш-пам’яті та оновлюється в DRAM
- У разі запису нових даних на SSD-накопичувач прошивка оновлює транслятор
- Нові дані завжди записуються з мітками (або запасними байтами), які містять LBA, EEC та іншу інформацію про структуру даних
- Трапляється раптова втрата живлення
- Запасні байти, які містять інформацію про структуру даних в поєднанні з попереднім станом транслятору до їх запису, дозволяють прошивці виправити транслятор SSD-накопичувача при наступному ввімкненні живлення
PLP у прошивці — це високоефективний спосіб захисту від втрати даних у індустріальних системах зберігання даних. Наприклад, якщо SSD-накопичувачі об’єднані в RAID-масив, важливо, щоб вони могли відновлюватися та повертатися до нормального стану після втрати живлення, гарантуючи цілісність RAID-масиву. Один або кілька виведених із ладу компонентів масиву можуть призвести до відключення масиву з високою ймовірністю втрати даних.
В іншому індустріальному сценарії SSD-накопичувачі можуть утворювати великий пул для зберігання даних, в якому фізичні SSD-накопичувачі сегментовані на декілька LUN і розділені між кількома хостами. У цьому прикладі критично важливою характеристикою є високий рівень доступності, і захист PLP, реалізований через прошивку, гарантує успішне відновлення SSD-накопичувача, що обслуговує LUN і хости.
Відмовостійкість у разі втрати живлення стає головним пріоритетом Kingston
У рамках стандартного процесу сертифікації компанія Kingston® проводить інтенсивні інженерні випробування SSD-накопичувачів (і клієнтських, і індустріальних) шляхом періодичного вимкнення та ввімкнення живлення. Окрім випробувань на сумісність, продуктивність і витривалість, SSD-накопичувачі Kingston повинні успішно пройти безліч сценаріїв небезпечного вимкнення живлення. Для успішного проходження процесу сертифікації вони мають завантажитися без помилок і бути повністю працездатними. Якщо SSD-накопичувач виходить із ладу під час випробувань на втрату живлення, процес сертифікації призупиняється, усувається причина проблеми, і процес сертифікації розпочинається спочатку.
Висновок
Кожна система й середовище унікальні, тому під час вибору типу захисту PLP, що відповідає вашому середовищу, треба враховувати різні чинники.
Більшість сучасних індустріальних систем захищені за допомогою резервних блоків живлення, акумуляторних систем і генераторів, які забезпечують безперервну роботу центрів обробки даних у разі несподіваної втрати живлення. ПЗ та високошвидкісні мережі проклали шлях до збільшення кількості архітектур реплікації даних, усунувши єдину точку відмови, яким було устаткування.
Стабільність живлення центрів обробки даних у поєднанні з практикою високої доступності мають стати важливими чинниками, які будуть визначати вибір найбільш відповідного для SSD-накопичувача типу захисту PLP.
