Kurumsal depolama, bilgisayarın nispeten kısa tarihinde uzun bir yol kat etti. Katı hal sürücü yani SSD kurumsal depolamanın evriminde büyük rol oynamıştır. Uygulamalar, faydalar ve bileşenler açısından bu değişiklikler neler ortaya çıkarmıştır? SSD sürücülerin tarihini incelemek, gelecekte neler olabileceğinin resmini oluşturmaya yardımcı olabilir.
SSD Depolama Nedir?
SSD depolama, verileri uzun süreli depolamak için, manyetik ortamlar (HDD) yerine flash bellek yongalarının kullanıldığı depolama çözümüdür. Geleneksel sabit disk sürücüler (HDD); verileri depolamak için yüksek hızda dönen manyetik plakaları kullanırlar. Bu plakalardaki verileri okuma yazma işlemi için sürücü kafaları adı verilen hareketli parçalar içerirler. SSD sürücülerde ise hareketli herhangi parça kullanılmaz. Veriler flash bellek yongalarında depolanırlar. Bu sayede veri okuma yazma işlemleri çok daha hızlı hale gelmektedir. SSD sürücülerde kullanılan bellek yongaları, DRAM yongaları gibi verileri depolamak için sürekli açık elektrik gücü gerektirmezler. Hareketli parça içermediklerinden ve yüksek performansları sayesinde içerisindeki veriler için daha yüksek güvenilirlik ve bütünlük sunar.
SSD Sürücüler İlk Kez Ne Zaman Kullanıldılar?
Uzun süreli veri depolama alanında flash bellek kullanılması 1950’lere kadar uzanmaktadır. Ancak, uçucu ya da geçici belleklerin kullanıldığı bu çözümler genellikle ana bilgisayarlarda ya da büyük boyutlu mini bilgisayar sistemlerinde kullanılmaktaydılar ve sistem kapandığında, yani sistemden güç alamadıklarında içerisindeki verilerin korunması için yedek pil desteği kullanılması gerekiyordu.
Günümüzde kullanılanlara benzeyen SSD sürücüler 1990’ların başında ilk kez pazara sunuldular. 1991 yılında 20 MB kapasiteli bir SSD 1.000 dolara satılmaktaydı. O dönemden günümüze flash bellek fiyatları giderek düşmüştür. Gelişen farklı PC veriyolu arayüzleri ile çok yüksek hızda veri aktarım yapılabilir hale gelmesi, geleneksel sabit disk sürücülerin sunduğu performansın çok daha üstünde performansa sahip SSD sürücülerin geliştirilmesini sağlamıştır.
Verilerin Saklanması
SSD sürücülerin veri depolaması, NAND yongalar içerisindeki elektriksel hücre ağına dayanır. Ayrıca denetleyici/kontrolcü olarak adlandırılan; depolama ortamının çalışması ve mevcut arayüz aracılığıyla bilgisayar sistemi ile bağlantı kurmasını sağlayan dahili bir işlemci içerir.
Flash bellek ortamı ise verilerin saklandığı page/sayfa, sayfa grupları olan block/blok ve bunların bir araya gelmesi ile oluşan hücreler ve hücre ağlarından oluşur. Fabrikadan yeni çıkmış yeni SSD sürücüler, kullanılmayan bellek sayfaları içeren bloklar ile doludur. SSD sürücüde veriler işte bu bloklardaki boş sayfalara yazılır. Tahmin edebileceğiniz gibi veriler yazıldıkça ve sürücüde depolanan veri arttıkça bitişik boş sayfaların sayısı azalır. Bu olduğunda, sürücünün ilgili bölümündeki boş sayfaların akıllıca yönetilmesi gereklidir. Sürücü, bir blok içerisindeki çok sayıda sayfanın kullanılmadığını tespit ederse, denetleyici mevcut verileri belleğe kaydeder. Ardından tüm blok birimini siler ve kullanılmayan sayfaları yok sayıp boş bırakarak, veriyi bloğa yeniden yazar.
İşte bu nedenle SSD sürücüler ilk kullanılmaya başladıklarında yani büyük oranda boşken çok daha hızlı çalışırlar. Zaman içerisinde veri yazma sırasında; kullanılmayan alanı olan blok bulma, bunu onaylama, silme, yeniden yazma ve yeni veriyi yazma gibi işlemleri yapmaya başlaması ile yazma hızı performansı düşer. Ancak panik yapmanıza gerek yok, gerçek hayatta bu performans düşüşün yaşanması için sürücünün çok ağır veri yükleri altında uzun yıllar çalışması gerekir.
SSD Sürücülerde Ön Bellek ve Tampon Bellek
Geleneksel sabit disk sürücüler-HDD, kullanıcıya sunulan okuma yazma hızını biraz daha artırabilmek için sürücü içerisinde 16MB, 64MB, 256MB gibi kapasitelere sahip dahili NAND bellek kullanırlar. Kullanıcı bir veriye erişmek istediğinde veri önce bu bellek alanında geçici olarak depolanır ve işlem tamamlandığında veriler yeniden sürücüye aktarılır. Bu sayede kullanıcı veriye sürücünün hızından çok daha yüksek hızlarda erişmiş olur. Ancak bu alan düşük kapasitesi nedeni ile çok hızlı bir şekilde dolabilmektedir. Kullanıcı doğrudan sabit disk sürücü üzerindeki veriye ulaşmak durumunda kaldığında çok daha yavaş aktarım hızları ile karşılaşmaktadır.
SSD sürücüler de benzer bir ön bellek (cache) yapısına sahiptirler. Ancak sabit disk sürücülerden farklı olarak SSD denetleyici donanımı ile birlikte DRAM bellek kullanırlar. Bu bellek miktarı 64MB değerinden gigabayt boyutunda değerlere çıkabilmektedir. Temel olarak kullanıcı/sistem taleplerine daha hızlı yanıt vermek ve daha uzun sürücü ömrü sunmak için çalışırlar. Tıpkı sabit disk sürücülerdeki gibi kullanıcı taleplerine, sürücüden çok daha hızlı okuma yazma hızları ile yanıt verebilirler. Bu tür ön bellekler yoğun olarak kullanılan dosya sunucuları ve veritabanı sunucuları gibi uygulamalar için son derece gereklidir. Ayrıca günümüzde son kullanıcılara yönelik masaüstü ve dizüstü sistemlere yönelik SSD çözümlerinde de benzer teknoloji kullanılmaktadır.
SSD Kullanım Uygulamaları
Depolama uygulamaların üretiminde SSD kullanmanın yararları oldukça fazladır. Yukarıda da belirtildiği gibi haraketli mekanik bileşenler içermediklerinden; daha az güç tüketirler, düşmeye ya da zorlu kullanımlara karşı daha daynıklıdırlar, neredeyse sessiz çaışırlar ve daha düşük gecikme ile daha hızlı okuma yaparlar. Ayrıca, HDD sürücülerdeki dönen plakalar bulundurmadıklarından bu plakaların uygun hıza çıkmasını beklemek gerekmez. Aynı zamanda hafif de oldukları için SSD sürücüler dizüstü sistemler ve küçük boyutlu makineler içinde uygun depolama çözümüdürler. Diğer yandan küçük boyutları sayesinde çok dah az yer kaplayan yüksek kapasiteli depolama yapılarının kurulabilmelerini sağlarlar.
Tüm bu faydaları sayesinde SSD sürücüler aşağıdaki alanlarda kullanım için son derece uygundur :
- Veritabanı sunucusu olarak. Hızlı erişim için, veritabanını ve veritabanı motorunu bir arada barındırma.
- Katmanlı bir ağ depolama arşivinde “sıcak” verinin depolanmasında. Sıklıkla erişilen veri kullanıcılara daha hızlı sunulur ve yeniden daha hızlı yazılır.
- Fiziksel darbelerin olası olduğu zorlu şartlar. HDD sürücülerin kullanılması sistem güvenilirliğini olumsuz etkileyecektir.
Gelecekte Bizleri Neler Bekliyor?
Yakın gelecekte, daha yüksek kapasiteli SSD sürücülerin çok daha yaygın hale geleceğini söylemek mümkündür. Pazar payı giderek artan SSD sürücülerde gigabayt başına maliyet, sabit disk sürücüler-HDD seviyesine düşecektir. Depolama ve sistem arasındaki veri aktarım yollarını arttıran M.2 gibi yeni biçim faktörleri daha yüksek hızlar sunulmasını sağlayacak, bu da yüksek kalite ve performans sunan NAND bileşenler kullanılmasını gerektirecektir. Daha kaliteli NAND yongalar sayesinde, sürücüler kullanım süreleri boyunca yüksek performans sunar hale gelecektir. Tüm bunlar gelecekte daha yüksek kapasite ve performans sunan, uzun yıllar kullanılabilecek sürücüleri görmemizi sağlayacaktır.