Гибридный жёсткий диск

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Гибридный жёсткий диск (также известен под аббревиатурой SSHD, англ. solid-state hybrid drive[1]) — это логическое или физическое устройство хранения данных, которое сочетает в себе технологии хранения данных на жёстком диске (НЖМД) и в NAND-памяти (SSD-накопитель). В результате увеличивается производительность накопителя при большом доступном объёме хранения информации. Твердотельная память гибридного диска используется как кэш данных, хранящихся на жёстком диске, к которым идёт наиболее частое обращение. Тем самым повышается общая производительность системы.

Существуют две основные технологии, используемые для реализации гибридных накопителей:

  • системы с двумя накопителями,
  • гибридные накопители.

В системе с двумя накопителями используется два физических устройства, SSD и HDD (жёсткий диск), установленных в одном компьютере; оптимизация размещения данных производится либо вручную пользователем, либо автоматически с помощью операционной системы через создание «гибридных» логических устройств. В гибридных накопителях SSD и HDD объединены одним микроконтроллером, и, как правило, одним корпусом. Функциональные возможности кэширования реализованы путём добавления небольшого количества флэш-памяти к жесткому диску и копирование туда наиболее часто используемых секторов. Решения о размещении принимаются либо целиком устройством (режим self-optimized), либо путём размещения «подсказок» операционной системой (режим host-hinted).

Типы[править | править вики-текст]

Cравнение гибридного накопителя и двух накопителей FCM (Flash Cache Module) конструкции.

Существует две основных «гибридных» технологии хранения данных, которые сочетают в себе NAND флэш-память, или SSD, с HDD технологией: Dual-привода гибридных систем и гибридных твердотельных накопителей.

Гибридная система с двумя накопителями[править | править вики-текст]

Гибридные системы с двумя накопителями сочетают в себе использование отдельных SSD и HDD устройств, установленных в одном компьютере. В целом, оптимизация производительности управляется либо с помощью пользователя компьютера (ручное размещение наиболее часто используемых данных на SSD), либо с помощью программного обеспечения операционной системы компьютера (путём объединения SSD и HDD в гибридные тома (разделы), незаметные для конечных пользователей). Примерами реализации гибридных разделов в операционных системах являются bcache И dm-cache в Linux,[2] и Fusion Drive от Apple.

В ноутбуках, как правило, такая система использует флэш-кэш модули (FCM). FCM использует отдельный SSD-накопитель (обычно mSATA SSD-модуль) и HDD, в то время как управлением оптимизацией занимается либо ПО компьютера, драйверы устройства или комбинации обоих. Технология SRT (Smart Responce, умный отклик) от Intel — наиболее распространенная реализации FCM для гибридных систем на сегодня.

Существуют также системы для ноутбуков, которые также используют отдельные SSD и HDD в одном 2.5-дюймовом корпусе, но заодно предоставляют (в отличие от SSHD) в то же время (в отличие от гибридных твердотельных накопителей) раздельный доступ к обоим накопителям. Таким образом, можно использовать накопители на своё усмотрение.[3]

Также всё чаще гибридный жёсткий диск SSHD используется в серверах, что позволяет существенно снизить их стоимость, в отличие от чистых SSD.

Гибридный твердотельный диск[править | править вики-текст]

Понятие Гибридный твердотельный накопитель (SSHD) относится к продукции, которая включает значительное количество NAND флэш памяти в жёсткий диск.[4]

Основополагающим отличием является интегрированная система кэширования наиболее часто используемых секторов. Микроконтроллер устройства сам копирует в быструю кэш память наиболее часто используемые области данных.

Режимы работы[править | править вики-текст]

Принятие решения о том, какие элементы данных являются приоритетными для флэш-памяти, лежит в основе технологии гибридных твердотельных накопителей.

SSHD могут работать в двух основных режимах:

Автоматический (self-optimized) режим
В этом режиме SSHD работает независимо от операционной системы и принимает все решения, относящиеся к распределению данных, самостоятельно.
Хост-Оптимизированный (host-hinted режим) режим
В этом режиме работы, SSHD включает расширенный набор команд SATA «Hybrid Information», включённый в версию 3.2 Serial ATA International Organization (SATA-IO). Используя эти SATA команды, решения о том, какие элементы данных размещаются в NAND флэш-памяти, принимаются операционной системой и драйвером устройства с учётом структуры файловой системы.[5]

Поддержка в операционных системах[править | править вики-текст]

Некоторые специфичные особенности SSHD накопителей, такие как host-hinted режим, требуют программной поддержки в операционной системе. Microsoft добавила поддержку host-hinted операции в ОС Windows 8.1[6], в то время как патчи для ядра Linux доступны с октября 2014, ожидается их включения в основную ветвь ядра Linux.[7][8]

История[править | править вики-текст]

В 2007 году Seagate и Samsung представили первые гибридные диски: Seagate Momentus PSD и Samsung SpinPoint MH80[9]. Обе были 2,5-дюймовыми и объёмом в 128 ГБ или 256 ГБ флэш-памяти. Продукты не получили широкого распространения.[10]

В мае 2010 года компания Seagate представила новый гибридный продукт под названием накопитель Momentus XT и использовал термин «твердотельный гибридный диск» (SSHD). В него входят 500 ГБ памяти на НЖМД с 4 ГБ интегрированной флеш-памяти NAND.

В апреле 2013 года компания WD представила 2,5-дюймовые накопители WD Black SSHD, в том числе SSHD толщиной в 5 мм с 500 ГБ обычной памяти и флэш-памяти размером в 8 ГБ, 16 ГБ или 24 ГБ.

Бенчмарки[править | править вики-текст]

В конце 2011 года и начале 2012 года тесты на скорость показали, что гибридные твердотельные накопители объёмом в 750 ГБ HDD и 8 ГБ кэш-памяти медленнее SSD при произвольном чтении/записи и последовательном чтении/записи, но быстрее, чем жёсткие диски при запуске приложений и выключении.[11][12]

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  1. Dong Ngo. WD Black SSHD (1TB) Preview - CNET. CNET. CBS Interactive (9 January 2013). Проверено 22 мая 2015.
  2. Petros Koutoupis. Advanced Hard Drive Caching Techniques. linuxjournal.com (25 ноября 2013). Проверено 2 декабря 2013.
  3. Peter Paul. WD Black2 Dual Drive 120GBSSD + 1TB HDD Gets Discounted, $60 Off Its Price. The Best Laptops. Проверено 22 мая 2015.
  4. How to Choose Between SSD, SSHD and HDD Storage for Your Laptop. seagate.com. Проверено 22 мая 2015.
  5. SATA-IO FAQ: What else is new in SATA specification v3.2?. SATA-IO. Проверено 3 октября 2013.
  6. Andy Herron. Advancements in Storage and File Systems in Windows 8.1 (PDF). SNIA (2013). Проверено 11 января 2014. Архивировано 10 января 2014 года.
  7. Michael Larabel. Linux Kernel Finally Being Optimized For SSHDs. Phoronix (29 октября 2014). Проверено 26 февраля 2015.
  8. Jason B. Akers. Enable use of Solid State Hybrid Drives. LWN.net (29 октября 2014). Проверено 26 февраля 2015.
  9. Perenson, Melissa Tested: New Hybrid Hard Drives from Samsung and Seagate. PCWorld. Проверено 26 июня 2013.
  10. Seagate Point of View: Solid State Hybrid Drives – The Natural Evolution of Storage.. Seagate Technology, LLC. Проверено 26 июня 2013.
  11. Patrick Schmid and Achim Roos. Momentus XT 750 GB Review: A Second-Gen Hybrid Hard Drive (8 февраля 2012). Проверено 7 ноября 2013.
  12. Anand Lal Shimpi. Seagate 2nd Generation Momentus XT (750 GB) Hybrid HDD Review (with 8 GB NAND cache) (13 декабря 2011). Проверено 7 ноября 2013.