TBW is een acroniem voor Terabytes Written en DWPD is een acroniem voor Device Writes Per Day. Beide zijn maatstaven voor het uithoudingsvermogen van flash-opslag.
- Conflating Reliability and Endurance in SSDs
- Wat is de technologie achter Samsung Z-NAND?
Flash-opslag heeft een limiet aan het aantal schrijf- (of specifiek programmeer/wis-) cycli dat op de media kan worden uitgevoerd. Elke P/E-cyclus tast de kwaliteit van het siliciumsubstraat aan, waardoor de betrouwbaarheid van het lezen van de opgeslagen inhoud afneemt. Uiteindelijk wordt de NAND onbetrouwbaar bij het opslaan van gegevens en kan hij niet langer worden gebruikt. Het aantal P/E-cycli dat een bepaald type NAND-flash kan verdragen, wordt het uithoudingsvermogen genoemd. Bij het bouwen van solid state-apparaten van NAND leveren het uithoudingsvermogen en de capaciteit van het apparaat een hoeveelheid gegevens op die het apparaat kan accepteren binnen de betrouwbaarheidsgarantie van de fabrikant.
De berekening van het uithoudingsvermogen kan op twee manieren worden uitgedrukt; TBW (terabytes written) staat voor de totale hoeveelheid gegevens die in absolute termen naar een opslagapparaat kan worden geschreven. DWPD drukt dezelfde waarde uit als een verhouding van de capaciteit in de tijd. Stelt u zich bijvoorbeeld een apparaat voor met een garantie van vijf jaar. Dit komt neer op 1.825 dagen. Voor een apparaat als de Intel DC S3500 80GB-schijf wordt het uithoudingsvermogen gewaardeerd op 45 TBW. Als we die waarde omrekenen naar gigabytes en delen door het aantal garantiedagen en de capaciteit van het apparaat, komen we uit op een DWPD van 45.000 / (1.825 * 80) = 0,3 DWPD. We kunnen ook zeggen dat de schijf in staat is om op betrouwbare wijze ongeveer 24,65 GB aan nieuwe gegevens per dag te schrijven. De twee cijfers zijn als volgt aan elkaar gerelateerd:
- DWPD = TBW * 1000 / (gegarandeerde dagen * capaciteit-in-GB)
- TBW = (DWPD * gegarandeerde dagen * capaciteit-in-GB) / 1000
Note, we hebben een 1000 vermenigvuldigingsfactor gebruikt voor TB naar GB. Als we naar het gekoppelde specificatieblad kijken, zien we dat de TBW evenredig is met de capaciteit van flash (grotere schijven hebben een grotere TBW), wat logischerwijs inhoudt dat voor hetzelfde apparaat/model het DWPD-cijfer ongeveer constant moet blijven.
TBW en PBW
Bij schijven met een grotere capaciteit en een hoger uithoudingsvermogen geven sommige leveranciers PBW-cijfers op. Dit is gewoon het uithoudingsvermogen uitgedrukt in geschreven petabytes. De Intel DC P4600-serie 2 TB SSD heeft bijvoorbeeld een uithoudingsvermogen van 11,08 PBW, wat overeenkomt met een DWPD van 3. De garantie van een SSD wordt meestal uitgedrukt in een tijdsperiode of het punt waarop de absolute capaciteit is weggeschreven. Een ander voorbeeld: de Samsung 850 Pro SATA III 1TB SSD heeft een garantie van 10 jaar of 300 TBW. Over de levensduur van 10 jaar betekent dit een DWPD van 0,08, wat vrij laag lijkt. Met een periode van 5 jaar verdubbelt deze waarde natuurlijk tot 0,16. De fabrikant geeft garantie op de schijf voor ofwel de geschreven capaciteit ofwel de tijd dat de schijf in gebruik is geweest, afhankelijk van wat het eerst komt. Dit betekent dat DWPD meer een nuttige richtlijn is dan een garantiespecificatie.
Duurzaamheid versus kosten
De nieuwste Samsung 960 Pro M.2 heeft een duurzaamheid van 800 TBW of 0,44 DWPD, wat aanzienlijk beter is. We hebben al gezien dat de Intel DC P4600 een veel hoger uithoudingsvermogen heeft. Het uithoudingsvermogen van een schijf is gebaseerd op het type NAND dat wordt gebruikt, plus trucs die de leveranciers toepassen om de levensduur van de media te verlengen. Dit kan onder meer het gebruik van een mix van NAND-types (bv. SLC, MLC, TLC) en DRAM omvatten. Software wordt gebruikt om slijtage nivellerende algoritmen en andere technieken te implementeren die I/O gelijkmatig verdelen over de beschikbare media. Het is zeer waardevol om goedkope NAND te kunnen gebruiken in apparaten met een lange levensduur, dus veel van deze technieken zijn uiteraard beschermd door eigendomsrechten en worden geheim gehouden.
In het algemeen kosten apparaten met een langere levensduur meer. Op het moment van schrijven kostte de Intel DC P4600 2TB-schijf ongeveer 1570 dollar of 0,79 dollar per GB. Ter vergelijking: de Samsung 850 Pro van 1 TB kost $450, of $0,45/GB. Natuurlijk heeft een deel van de kosten ook te maken met de vormfactor.
Het juiste product kiezen
Welke apparaten zijn het beste? Het is duidelijk dat er een verhouding kosten/capaciteit/duurzaamheid is die kan worden berekend. De keuze van het juiste apparaat hangt echter ook af van de werkbelasting. Voor zware schrijfactiviteiten is een apparaat met een groter uithoudingsvermogen beter. Voor voornamelijk leeswerk zullen apparaten met een laag uithoudingsvermogen kosteneffectiever zijn. Zelfs als de kosten/endurance verhouding laat zien dat drives met een lage duurzaamheid voordeliger zijn, kan het vervangen van een drive elke 6 maanden (bijvoorbeeld) op de lange termijn andere risico’s met zich meebrengen.
- Dude, Here’s Your 100TB Flash Drive!
- Samsung 30TB SSD – The New Normal
- QLC NAND – hoe echt is het en wat kunnen we verwachten van de technologie?
Een laatste gedachte. Het uithoudingsvermogen is een NAND-kwestie, maar wordt nu ook genoemd bij harde schijven met een hoge capaciteit. Bovendien heeft technologie als Intel Optane een veel groter uithoudingsvermogen, waardoor deze beter geschikt is voor schrijfintensieve werklasten. De 750 GB Intel Optane SSD DC P4800X heeft bijvoorbeeld een uithoudingsvermogen van 41 PBW of ongeveer 30 DWPD. Dit is veel hoger dan elk van de NAND-flashapparaten die we hebben besproken.