So sánh SSD có DRAM và SSD không có DRAM về giá cả và hiệu suất.

Liệu SSD không có DRAM có phải là xu hướng trong tương lai? Trong khi chúng là sự lựa chọn lý tưởng cho các trung tâm dữ liệu quy mô lớn, những tổ chức khác cũng có thể tìm thấy lợi ích như giá cả.

SSD không có DRAM sử dụng một phần DRAM của máy chủ chủ để thực hiện các chức năng mà bình thường SSD có DRAM nội bộ thực hiện. Các trung tâm dữ liệu quy mô lớn tìm thấy lợi ích về giá cả và tiêu thụ điện năng so với SSD tiêu chuẩn.

Một số SSD trung tâm dữ liệu mới không có DRAM nội bộ. Điều quan trọng là hiểu cách hoạt động của những ổ đĩa này, vì SSD không có DRAM có thể mang lại lợi ích cho một số người dùng hơn là những người dùng khác.

SSD không có DRAM là gì?

Hầu hết SSD đều bao gồm chip DRAM – đôi khi là rất nhiều chip. SSD không chỉ đơn giản là một bộ điều khiển và một đống NAND flash. DRAM giúp SSD quản lý những phức tạp của việc ghi dữ liệu vào NAND flash. DRAM cũng giúp SSD giao tiếp với bộ xử lý thông qua một giao thức được thiết kế xung quanh HDD, hoàn toàn khác biệt so với NAND flash.

DRAM bên trong của SSD lưu trữ dữ liệu siêu dữ liệu (metadata), đệm dữ liệu ghi, kết hợp các lệnh ghi ngắn thành dài hơn và đệm dữ liệu di chuyển bên trong SSD để thu gom rác.

Những khác biệt này giữa NAND flash và HDD cũng đòi hỏi SSD thực hiện đôi khi một số hoạt động dọn dẹp dài hạn. Máy chủ không nhận biết các hoạt động này và SSD không biết khi nào sẽ có lưu lượng truy cập cao hoặc thấp từ máy chủ. Kết quả là có những trường hợp khi SSD và máy chủ cản trở lẫn nhau làm giảm hiệu suất hệ thống tổng thể. Máy chủ và SSD hiếm khi hoạt động đồng bộ với nhau.

Hiệu suất, giá cả và tiêu thụ điện năng của SSD đều tăng lên với DRAM nội bộ lớn hơn.

Người dùng trung tâm dữ liệu quy mô lớn, được dẫn đầu bởi Baidu, đã thử nghiệm với SSD có hầu hết các chức năng điều khiển bị loại bỏ. Những SSD này đã thay thế bộ nhớ RAM nội bộ bằng một phần của RAM của máy tính chủ, gọi là Bộ đệm Bộ nhớ Máy chủ (HMB).

Phương pháp của Baidu đã cho phép máy chủ có kiểm soát tốt hơn về thời gian và hoạt động của ổ đĩa SSD. Người dùng có thể đạt được hiệu suất tốt nhất bằng cách điều chỉnh ứng dụng và phần mềm hệ thống cho kiến trúc nội bộ của SSD. Điều này là hợp lý đối với các trung tâm dữ liệu có quy mô lớn vì họ tự tạo ra và kiểm soát hầu hết phần mềm của riêng mình.

Baidu không phải là người đầu tiên sử dụng bộ nhớ DRAM của máy chủ thay vì DRAM trong ổ đĩa SSD. Fusion-io, người sáng lập của SSD dựa trên PCIe, đã đưa ra sản phẩm này với ổ đĩa SSD không có DRAM hơn một thập kỷ trước. Tuy nhiên, nhiều người thấy cài đặt này không hấp dẫn lúc đó, vì DRAM của máy chủ được sử dụng làm thay thế, làm giảm lượng DRAM có sẵn trên máy chủ.

Cấu hình này cũng có nghĩa là máy chủ không thể khởi động từ ổ đĩa Fusion-io, vì hoạt động của SSD phụ thuộc vào việc máy chủ đã được khởi động trước đó. Tuy nhiên, hiện nay, các ổ đĩa SSD không có DRAM đã vượt qua vấn đề khởi động và thái độ về việc sử dụng DRAM của máy chủ đã thay đổi kể từ đó.

So sánh giữa SSD không có DRAM và SSD có DRAM như thế nào?

Một SSD không có DRAM có chi phí vật liệu (BOM) để sản xuất thấp hơn. Chính ổ đĩa SSD sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn so với một SSD có DRAM nội bộ.

Chức năng của DRAM nội bộ có thể đã được chuyển từ SSD sang HMB của máy chủ, nhưng chức năng này vẫn đòi hỏi cùng lượng byte DRAM. Do đó, sự tăng tiêu thụ năng lượng của máy chủ có thể tương đương với sự giảm tiêu thụ năng lượng của DRAM trên SSD.

Một SSD doanh nghiệp thông thường có thể sử dụng DRAM trị giá từ 20-100 đô la. Nếu SSD không có DRAM có thể được sản xuất mà không sử dụng khoản tiết kiệm đó, thì khách hàng có thể mong đợi một phần của khoản tiết kiệm đó sẽ được truyền cho họ.

Hơn hết, người dùng có thể đặt công việc quản lý bên trong của SSD, đặc biệt là thời gian của việc thu gom rác của SSD, dưới sự điều khiển của máy chủ thay vì SSD tự động khởi động với thời gian tốt nhất được đoán định trước.

So sánh giữa việc sử dụng DRAM và SSD không có DRAM của Hyperscalers

Nếu máy chủ phải đồng bộ hóa phần mềm ứng dụng của nó với SSD, thì phải viết phần mềm xung quanh kiến ​​trúc của SSD.

Đối với hầu hết các doanh nghiệp, điều này không hợp lý vì phần lớn phần mềm của họ không được tạo ra riêng cho ứng dụng. Chi phí phát triển phần mềm này sẽ là một rào cản đối với các công ty này.

Nhưng đối với một hyperscaler sẽ triển khai cùng một phần mềm trên hàng ngàn máy chủ, nỗ lực phát triển triệu đô này hoàn toàn hợp lý nếu dẫn đến việc tiết kiệm 100 đô la hàng năm cho mỗi trong số 50.000 máy chủ của họ. Đó là tổng cộng 5 triệu đô la tiết kiệm.

Sẽ có những ứng dụng khác nơi điều ngược lại là đúng. Một số SSD mới đã được thiết kế để giao tiếp thông qua giao thức CXL để đạt được tính nhất quán với băng thông cao. Những SSD này, cũng rất hấp dẫn đối với hyperscalers, có DRAM nội bộ lớn để giấu điều kiện tốc độ của chúng. Chúng được thiết kế cho một tầng của bộ nhớ-lưu trữ tiến hóa cho các mô-đun bộ nhớ đôi không bay hơi và Optane DIMMs của Intel.

Các ứng dụng khác

Các ứng dụng cấp thấp, không đặt quá nhiều yêu cầu về SSD, có thể hưởng lợi từ việc tiết kiệm chi phí khi không sử dụng DRAM trong SSD. Các ứng dụng cấp cao sẽ có lợi nhất khi được kết hợp với phần mềm tùy chỉnh. Điều này có thể bao gồm một số ứng dụng khoa học cụ thể và các ứng dụng được tùy chỉnh cao, không đơn giản chỉ là đóng gói phần mềm thương mại và phần cứng cùng nhau, mà yêu cầu phát triển mã nguồn phức tạp. Trong các ứng dụng này, SSD không có DRAM có thể giúp tăng tốc độ hoạt động và giảm chi phí.

Kết Luận

Hệ thống ngân sách : có thể chấp nhận hiệu suất giảm đôi chút để tiết kiệm chi phí phần cứng.

Hệ thống hyperscale và hệ thống khác sử dụng phần mềm tùy chỉnh để tối đa hóa hiệu suất quan trọng và giảm thiểu chi phí vật tư và năng lượng tiêu thụ.

Đối với cả hai trường hợp này, việc lựa chọn SSD này có thể không phải là yếu tố đầu tiên khi cấu hình hệ thống. Tuy nhiên, nó có thể mang lại lợi ích quan trọng nếu tổ chức áp dụng đúng cách.