Гибридный жёсткий диск

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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 жёсткому 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 код]

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 код]

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 Response, умный отклик) от Intel — наиболее распространённая 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 код]

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 код]

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 код]

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 код]

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 или 256 МБ 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 код]

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 код]

Примечания[править | править код]

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