Over-provisioning nedir?
SSD ya da katı hal sürücüleri satın alıp makinenize taktığınızda, kapasitesinin ürün üzerinde belirtilen kapasiteden daha düşük olduğunu farketmişsinizdir. Kapasitenin görünmeyen ya da kullanıcının erişemediği kısmı, aşırı tahsis olarak çevirebileceğimiz “over-provisioned” alanı olarak adlandırılır. Bu alan farklı yönetim ve sürücü işlevleri için ayrılmış durumdadır. Over-provisioning, tüm üreticiler tarafından tercih edilen, sürücünün belli bir bölümünün yönetim işlevleri için ayrılması işlemidir.
Bu işlev her ne kadar kapasitede düşüşe neden oluyorsa da, yazma miktarında, dayanımda ve performansta sağladığı artış ile kullanım deneyimini ve sürücü kullanım ömrünü de artırmaktadır.
Aşırı tahsis/over-provisioning neden gereklidir?
Aşırı tahsis işleminin kapasiteyi boşa harcamak olduğu düşünülebilir. Oysa kullanıcı erişiminin olmadığı boş depolama alanı sayesinde; SSD denetleyicisi tüm veri trafiğini ve NAND yönetimi görevlerini arka planda daha verimli bir şekilde gerçekleştirebilir. Boş kalan bu alan sayesinde sürücü hiç bir zaman tamamen dolu olmayacağından tüm denetleyici görevlerinin akıcı bir şekilde çalışması garanti altına alınmış olur.
En iyi SSD performansı ve dayanım için aşırı tahsis için ne kadar alan ayrılmalıdır?
Tüketicilere yönelik SSD sürücüler varsayılan olarak %7, kurumsal SSD sürücüler %28 aşırı tahsis OP (over-provisioned) alanı ile kullanıma sunulmaktadır. Ancak farklı işyükleri ve kullanım senaryoları, sabit değerli aşırı tahsis alanı kullanmayı yetersiz kılmaktadır. Bu da iş yükleri ya da uygulamalara göre ayarlanabilir aşı tahsis yapılandırmasını gerekli kılmıştır. Aşırı tahsis ya da over-provisioning işlevinden en iyi biçimde yararlanmak için, kullanılacak uygulamaların iş yüklerine göre belirlenmesi en doğrusu olacaktır.
SSD sürücülerin yıpranma sebepleri nelerdir?
SSD sürücüleri sınırlı sayıda okuma yazma döngüsünü gerçekleştirebilen cihazlardır. Bu nedenle sürücüye ne kadar çok veri yazılırsa kullanım ömrü o kadar kısalır. Basit bir örnek ile günlük 50GB veri yazılması durumunda 2 yıl kullanım ömrü sunulan bir SSD sürücüye günlük 100GB veri yazılması durumunda sürücünün ömrü 1 yıla düşecektir. SSD sürücülerin depolama ortamı olan NAND flash bellekler bunun ana sebebidir. Tekrar eden program ve yazma (program and erase – P/E) döngüleri sonrasında yıpranmaktadırlar.
SSD sürücüler yazma ve silme işlemlerini; yeni veriyi eski veri üzerine yazarak yeni yazma alanı açabilen HDD sürücülerden, farklı şekilde gerçekleştirirler. SSD sürücüdeki yazılabilir ve okunabilir en küçük birim “Page” iken silinebilir en küçük birim 128 adet “Page” tarafından oluşturulan bir “Block” birimidir. Okuma ve yazma işlemleri “page” birimlerinde gerçekleşirken, veri silme işlemi esnasında “block” birimleri yani 128 page birden silinir.
SSD sürücülerde geçersiz veriyi temizlemek için iki önemli işlev kullanılır; Garbage Collection ve TRIM.
Atık toplama olarak ifade edilebilcek olan Garbage collection; block üzerindeki geçerli verinin diğer block birimlerine taşınarak, block biriminin yeniden kullanım için silinmeye hazır hale getirilmesidir.
TRIM komutu ise, SSD sürücüde hangi veri block birimlerinin artık kullanılmadığını ve yeni veri yazmaya uygun olduğunu bildirir.
Defalarca programlanan ve silinen aynı depolama birimleri zamnla yıpranır ve en sonunda kullanılmaz hale gelir. Sürekli gerçekleşen; yeniden konumlandırma, yeniden yazma ve silme işlemleri sürücünün iş yükünün de artmasına sebep olarak yıpranmayı hızlandırır.
SSD performansı ve dayanımı nasıl ölçülür?
Yazma Yükseltmesi İndeksi (Write amplification index-WAI)
WAI, sistem tarafından NAND üzerine yazılan toplam gigabayt oranıdır. WAI değerinin 1 olması en uygunudur. Sistemdeki 1MB boyutlu veri, SSD üzerine 1MB olarak yazılmış demektir. Önceki kısımlarda bahsettiğimiz gibi SSD block birimlerinin yeniden yazılabilir hale gelmeleri için önce silinmeleri gereklidir. Dolayısı ile yazma ağırlıklı uygulamalar, daha fazla yazma işlemi için daha fazla block birimini sileceğinden SSD üzerinde yazma için ayrılan alan yazılması gereken veri miktarından daha büyük olacaktır. Yukarıdaki örnekten yola çıkacak olursak 1MB veri yazmak için silinen block birimlerinin toplam kapasitesi 1,5MB ise SSD’de kapladığı alan 1,5MB olmuş olacaktır.
Toplam Yazılan Byte ya da Yazılan Terabayt – TBW (Total Bytes Written ya da Terabytes Written)
SSD sürücülerde dayanım ve performansı belirtmek için kullanılan en yaygın ifade TBW değeridir. TBW, sürücüye yazılabilecek toplam veri miktarını gösterir. Yüksek TBW değeri daha uzun kullanım ömrü demektir. Ürün teknik özellikleri içerisinde 600TBW, 2400TBW gibi değerler ile ifade edilir. Üreticiler sürücüye bu miktarda veri yazılabileceğini garanti ederler.
Yüksek performans için WAI değerini düşürmek ve uzun kullanım ömrü için TBW değerini yükseltmek için neler yapılmalıdır?
Yazma odaklı uygulamalar; WAI değerini yükseltip, TBW dayanım değerini düşürmektedir. WAI değerini düşürmek ve yüksek TBW değeri ile SSD kullanım ömrünü artırmak için; yüksek OP alanı düşük kullanıcı alanı şeklinde ayar yapılmalıdır. Bu sayede kararlılık artacak, yüksek performans ve uzun kullanım ömrü elde edilecektir.
Okuma odaklı uygulamalar, düşük yazma işlemleri nedeni ile yüksek dayanıma gerek duymaz. Dolayısı ile yüksek WAI değeri ve sürücüde yüksek yıpranma durumu söz konusu değildir. Düşük OP alanı ve yüksek kullanıcı alanı şeklinde yapılandırma yeterli olacaktır.
Günümüzde tüketicilere yönelik SSD sürücüler %7 OP alanı yapılandırması ile kullanıma sunulmaktadır. Kullanıcılar düşük OP alanı, yüksek kullanıcı alanı şeklinde yapılandırmaya sahip tüketici serisi SSD sürücüler satın aldıklarında; GB başına daha ücret ödeyerek uygun maliyetli SSD sürücüler satın almış olurlar. Bu sürücüler; kullanıcıların herhangi bir ayar yapmasına gerek kalmadan garanti süresi boyunca sorunsuz bir şekilde çalışmayı sürdürmektedirler. Ayrıca Samsung gibi üreticiler SSD yönetim programları üzerinden kullanıcıların ihtiyaçlarına göre OP yapılandırmasına da olanak tanımaktadırlar.
Kurumsal SSD sürücüler ise Kingston, Samsung gibi üreticiler tarafından ayarlanabilir OP desteği ile kullanıma sunulmaktadırlar. Üreticiler tarafından sunulan yazılımlar ile uygulama ve ihtiyaçlar doğrultusunda OP yapılandırma imkanı sunuluyor. Yüksek OP alanı, düşük kullanıcı alanı satın alan kurumsal kullanıcılar, aynı sürücüden daha yüksek performans alırken, daha uzun kullanım ömrü sayesinde de maliyet tasarrufu sağlamaktadırlar.
Ayarlanabilir OP işlevinin sunulması uzman tüketici ve kurumsal kullanıcılar için önem taşımaktadır. İş akışı ve uygulama ihtiyacına uygun olarak ayarlanan Over-provisioning alanı sayesinde kullanıcılar sürücülerinden yüksek performans, güvenilirlik ve dayanım elde etmektedirler.