Твердотельные накопители стали важным носителем информации для персональных компьютеров, мобильных устройств, серверов центров обработки данных и облачных платформ. По мере роста важности Твердотельные накопители В процессе работы и повседневной жизни люди все больше внимания уделяют сроку службы и выносливости жестких дисков. Среди множества показателей выносливости DWPD является общим параметром для корпоративных и профессиональных устройств хранения данных. Он помогает пользователям лучше понять, какую нагрузку может выдержать твердотельный накопитель в условиях длительной интенсивной записи. В этой статье мы систематически представим определение DWPD, метод его расчета, связанные с ним технические сведения и сценарии применения, а также простым языком объясним логику этой концепции, что позволит пользователям более точно определить, нужно ли им обращать внимание на DWPD и как выбрать подходящий SSD в зависимости от их потребностей.
Что такое DWPD?
DWPD расшифровывается как Drive Writes Per Day и означает, сколько раз в день можно полностью записать на твердотельный накопитель в течение гарантийного срока. Эта аббревиатура обычно используется в спецификациях твердотельных накопителей для корпоративных систем или центров обработки данных, поскольку эти устройства часто подвергаются высокоинтенсивной записи. DWPD представляет собой простой и понятный количественный стандарт, позволяющий пользователям знать, какой объем данных они могут записывать в день в процессе своей деятельности, и при этом гарантировать надежность накопителя на протяжении всего гарантийного цикла.
Если твердотельный накопитель емкостью 1 терабайт имеет номинал 1 DWPD, это означает, что на него можно записывать данные в полном объеме один раз в день в течение всего гарантийного срока, и при этом он будет оставаться в пределах официально признанного диапазона выносливости. Различные сценарии применения предъявляют совершенно разные требования к объему записи, и DWPD помогает пользователям определить, подходит ли SSD для высоких нагрузок записи. Например, такие задачи, как системы ведения журналов в центрах обработки данных, крупномасштабные среды виртуализации и базы данных реального времени, характеризуются очень высокой интенсивностью записи. Появление DWPD позволяет профессиональным пользователям с помощью единой метрики судить о том, может ли твердотельный накопитель справиться с этими задачами.
Взаимосвязь между DWPD и TBW
Существует тесная математическая связь между DWPD и TBW. TBW - это аббревиатура от Total Bytes Written, обозначающая общий объем данных, который разрешено записывать на SSD в течение гарантийного срока. Например, типичными значениями TBW являются числа 600TBW или 2000TBW. DWPD рассчитывается с учетом TBW, емкости диска и гарантийного срока. Независимо от того, какой показатель видит пользователь, он может преобразовать его для получения другого. Преобразование между двумя показателями очень простое. Формула для расчета DWPD - это общее количество записанных байт, разделенное на количество дней гарантии, а затем разделенное на емкость диска. Гарантии часто выражаются в трех или пяти годах, поэтому при реальных расчетах диапазон гарантийных дней может превышать тысячу или даже более восемнадцатисот дней. И наоборот, если известен DWPD, TBW можно получить, умножив DWPD на емкость диска и количество гарантийных дней.
TBW = DWPD × Дни гарантии × Емкость твердотельного накопителя
Например, твердотельный накопитель емкостью 1 ТБ с пятилетней гарантией и рейтингом 1 DWPD. Согласно формуле, пять лет - это примерно 1825 дней, поэтому общее количество записанных байт может достигать более 1800 ТБ. Такой накопитель, как правило, относится к корпоративному классу. Если сравнивать его с твердотельным накопителем потребительского класса емкостью 1 ТБ, то его TBW часто находится в диапазоне от нескольких сотен до тысячи ТБ, что соответствует DWPD около 0,3. Именно поэтому потребительские твердотельные накопители имеют более низкий показатель DWPD, но при этом могут удовлетворять повседневным потребностям, поскольку ежедневный объем записи обычных пользователей гораздо ниже этого уровня.
Типичные диапазоны DWPD для различных типов твердотельных накопителей
Хотя DWPD является универсальным показателем, его значение и диапазон значений тесно связаны с позиционированием твердотельного накопителя. Потребительские SSD, SSD, ориентированные на центры обработки данных, и высокопроизводительные SSD с интенсивной записью имеют существенно разные диапазоны DWPD. На это влияют как сценарии использования, так и ограничения самой технологии флэш-памяти NAND.
Типичный диапазон DWPD для потребительских твердотельных накопителей составляет от 0,1 до 0,3. Эти твердотельные накопители обычно используются в домашних компьютерах, легкой офисной технике, игровых консолях и для создания общего контента. В большинстве случаев обычные пользователи просматривают веб-страницы, запускают приложения, запускают игры, выполняют чтение файлов и не выполняют длительную интенсивную запись. Поэтому DWPD для таких SSD не обязательно должен быть очень высоким. Вполне достаточно, если он обеспечивает надежность после многих лет использования.
DWPD для центров обработки данных или твердотельные накопители для предприятий обычно составляет от 0,5 до 3. Платформы виртуализации, облачные серверы, крупномасштабные системы обработки данных и среды баз данных требуют частой записи большого количества небольших файлов, а также генерируют большое количество случайных записей. Такие шаблоны записи не только имеют большой общий объем, но и с большей вероятностью вызывают усиление записи. Поэтому для обеспечения долгосрочной стабильности работы они должны полагаться на более высокую DWPD.
Есть и другая категория твердотельных накопителей с интенсивной записью, чей DWPD может превышать 10, а то и 50 единиц. Эти продукты обычно используются в экстремальных сценариях, таких как кэширование журналов в высокочастотных торговых системах, крупномасштабные узлы кэширования, журналы повторных записей баз данных или системы реального времени с чрезвычайно высокими требованиями к стабильности записи. В таких твердотельных накопителях используются более прочные флэш-структуры, большее пространство для резервирования и более агрессивные стратегии оптимизации выносливости. Поэтому они очень дороги и обычно имеют меньшую емкость по сравнению с обычными корпоративными накопителями того же класса.
| Тип твердотельного накопителя | Типичный диапазон DWPD | Основные сценарии использования | Характеристики Объяснение |
|---|---|---|---|
| Твердотельные накопители для потребителей | 0.1~0.3 | Домашние компьютеры, оргтехника, игровые приставки, создание общего контента | Меньший объем записи, низкая стоимость, выносливость соответствует потребностям ежедневного использования; большинство пользователей не достигнут предела записи. |
| Твердотельные накопители корпоративного класса/класса для центров обработки данных | 0.5~3 | Платформы виртуализации, облачные серверы, базы данных, анализ больших данных, журнальные сервисы | Более высокая частота записи требует большей выносливости и меньшего усиления записи; контроллер и резервное пространство лучше. |
| Твердотельные накопители с высокой интенсивностью записи | Выше 10 (может достигать 50) | Высокочастотные торговые системы, журналы баз данных, кэш-узлы реального времени, задачи с очень высокой нагрузкой на запись | Используется флэш-память повышенной надежности и увеличенный объем резервирования; высокая стоимость, относительно меньшая емкость, но стабильность в экстремальных условиях записи. |
Ключевые технические факторы, влияющие на DWPD
DWPD - это не произвольно заданное число. Оно тесно связано с внутренней структурой SSD, типом флэш-памяти и алгоритмами прошивки.
Типы флэш-памяти NAND
Флэш-память NAND Флэш-память хранит данные, удерживая электрический заряд в ячейках, и от того, сколько бит данных может хранить каждая ячейка, зависит срок ее службы. Флэш-память с одноуровневыми ячейками (SLC) обладает самой высокой выносливостью, способной выдержать десятки тысяч записей, поэтому она часто используется в высокопроизводительных SSD. Флэш-память с трехуровневыми ячейками (TLC) или четырехуровневыми ячейками (QLC), несмотря на более низкую стоимость и большую емкость, обладает значительно меньшей выносливостью. В большинстве потребительских твердотельных накопителей используется TLC-флэш-память, а ее выносливость составляет от 1000 до 3000 записей. В твердотельных накопителях корпоративного класса для повышения выносливости используется большая доля регионов псевдо-SLC (pSLC) для решения задач частой записи и применяются внутренние алгоритмы для увеличения общего срока службы.
Усиление записи
Усиление записи - еще один важный фактор, влияющий на DWPD. Усиление записи представляет собой разницу между объемом данных, фактически записанных на SSD, и объемом данных, записанных пользователем. Благодаря таким механизмам, как сборка мусора, миграция блоков и выравнивание износа, твердотельному накопителю часто требуется записывать внутрь больше данных, чем записывает пользователь. Более высокий коэффициент усиления записи приводит к более быстрому износу ячеек NAND, что снижает общую выносливость. Твердотельные накопители корпоративного класса используют более оптимизированные алгоритмы микропрограммного обеспечения и добавляют больше места для избыточного резервирования, чтобы снизить коэффициент усиления записи и замедлить износ NAND.
Избыточное обеспечение
Под избыточным объемом памяти (Over-provisioning, OP) понимается часть флеш-памяти, которая недоступна пользователю и используется для внутреннего кэширования и резервных блоков. Увеличение объема избыточного резервирования приводит к повышению выносливости SSD и увеличению DWPD. Объем избыточного резервирования в потребительских SSD обычно не превышает 10%, в то время как в корпоративных SSD он может достигать 25% и даже выше. Большой объем зарезервированного пространства не только снижает усиление записи, но и повышает производительность и стабильность.
Стратегия контроллера и встроенного ПО
Сайт контроллер и стратегия микропрограммного обеспечения также сильно влияют на DWPD. Контроллеры разных производителей отличаются стратегиями сбора мусора, методами распределения блоков, ведения таблиц отображения и стратегиями исправления ошибок. Высокотехнологичные контроллеры позволяют значительно снизить усиление записи, увеличить срок службы и даже поддерживать стабильную производительность в условиях высоких температур. Поскольку внутренняя логика твердотельных накопителей настолько сложна, SSD одинаковой емкости могут иметь совершенно разные DWPD из-за различий в типе флэш-памяти, контроллере и встроенном ПО.
Какие сценарии действительно должны заботиться о DWPD
Для большинства обычных пользователей, DWPD - это не тот показатель, на который следует ориентироваться. Ежедневный объем записи в домашнем компьютере обычно составляет около десяти-двадцати гигабайт, а то и меньше. При таком уровне записи даже потребительский SSD с DWPD 0,1 может использоваться в течение многих лет без каких-либо проблем с выносливостью. Поэтому обычным пользователям не стоит чрезмерно беспокоиться о параметре DWPD.
Для профессиональных творцов, Например, у тех, кто занимается видеосъемкой в разрешении 4K или 8K, видеомонтажом, постпродакшеном кино и телевидения или научным анализом изображений, ежедневный объем записи может достигать сотен гигабайт. В этом случае DWPD становится более значимым фактором. Если выбрать твердотельный накопитель потребительского или корпоративного уровня начального уровня с чуть более высоким DWPD, он лучше справится с длительной частой записью.
В корпоративных средах, DWPD становится очень важным. Системы баз данных, платформы виртуализации, кластеры обработки больших данных и системы сбора журналов - все они характеризуются длительной и устойчивой записью. Если DWPD окажется недостаточным, SSD может не выдержать фактического объема записи в течение гарантийного срока, что приведет к перебоям в обслуживании или расходам на замену. Крупные предприятия часто рассчитывают необходимый DWPD на основе пиковых объемов записи, а затем подтверждают спецификации SSD на основе архитектуры сервера. В центрах обработки данных DWPD является одним из основных показателей для принятия решений о закупках.
Для экстремальных сценариев записи, Например, для высокочастотных торговых платформ, крупных кэш-узлов или систем записи данных о транзакциях в реальном времени необходимо выбирать высокопроизводительные твердотельные накопители с DWPD, равным десяти и более. Эти приложения чрезвычайно чувствительны к стабильности записи; каждая запись должна выполняться за очень короткое время и сохранять чрезвычайно высокую надежность. Поэтому они должны полагаться на твердотельные накопители высокого класса.
Одним словом, важность DWPD полностью зависит от сценария использования. Индивидуальным пользователям обычно не нужно уделять чрезмерное внимание, но корпоративные пользователи и сценарии с интенсивной записью должны ценить DWPD.
Распространенные заблуждения о DWPD
Ошибочная постановка #1. Поскольку значения DWPD выглядят интуитивно понятными и привлекательными, многие пользователи полагают, что более высокий DWPD всегда лучше. Это не так. Более высокий DWPD обычно означает более высокую стоимость и более дорогие типы флэш-памяти. Кроме того, твердотельные накопители с высоким DWPD часто жертвуют частью полезной емкости ради избыточного резервирования, что делает корпоративные SSD более дорогими, чем потребительские SSD той же номинальной емкости.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос: Что означает DWPD?
A: DWPD означает Drive Writes Per Day (запись на диск в день).. Он описывает, сколько раз твердотельный накопитель может быть полностью записан каждый день в течение гарантийного срока. DWPD в основном используется для измерения выносливости твердотельных накопителей при записи, особенно в корпоративных средах и центрах обработки данных, где ежедневная нагрузка при записи очень велика.
В: Что такое 1 DWPD за 5 лет?
A: 1 DWPD на 5 лет означает, что на SSD можно записывать по одному полному объему диска каждый день в течение пяти лет.
Например, для твердотельного накопителя емкостью 1 ТБ:
- Ежедневное разрешение на запись: 1 ТБ в день
- Общий гарантийный срок: 5 лет (около 1 825 дней)
- Общее количество разрешенных записей: около 1,825 ТБ, или 1,8 ПБ.
Такой уровень выносливости характерен для твердотельных накопителей корпоративного класса.
В: Что такое TBW и DWPD?
A: TBW (Total Bytes Written) - это общий объем данных, который можно записать на твердотельный накопитель за время его службы, обычно в течение гарантийного срока.
DWPD (Drive Writes Per Day) выражает ту же информацию о выносливости в формате ежедневного использования, основываясь на емкости диска и длительности гарантии.
Проще говоря:
- TBW указывает, сколько всего данных вы можете записать.
- DWPD подскажет вам, сколько в среднем вы можете писать в день.
Вопрос: В чем разница между MTBF и DWPD?
A: MTBF (Mean Time Between Failures - среднее время наработки на отказ) измеряет надежность с течением времени. Он оценивает, как долго устройство может работать до возникновения сбоя, обычно выражается в часах.
DWPD измеряет выносливость при записи, а не время. Он определяет, сколько данных можно безопасно записать в течение гарантийного срока службы SSD.
Ключевое различие заключается в следующем:
- MTBF относится к вероятности отказа оборудования.
- DWPD относится к износу флэш-памяти в результате записи.
Они описывают разные аспекты долговечности твердотельных накопителей и не являются взаимозаменяемыми.
В: Как рассчитать DWPD?
A: DWPD можно рассчитать по следующей формуле: DWPD = TBW / (Гарантийные дни × Мощность)
Например, если твердотельный накопитель имеет:
- 600 TBW
- Емкость 1 ТБ
- Гарантия 5 лет (около 1 825 дней)
Тогда: DWPD = 600 / (1 X 1825) ≈ 0,33
Это означает, что в течение гарантийного срока на диск можно записывать около трети от его полной емкости в день.
DWPD - это показатель, используемый для измерения выносливости твердотельных накопителей при длительной нагрузке при записи. Он объединяет общий объем записи, емкость диска и срок гарантии, чтобы помочь пользователям понять, какую нагрузку при записи может выдержать твердотельный накопитель. Хотя DWPD - это не тот параметр, на который нужно обращать внимание большинству домашних пользователей, он имеет большое значение для профессионального творчества, корпоративных приложений и сценариев центров обработки данных. На DWPD влияют различные типы флеш-памяти, ситуации с усилением записи, контроллеры и стратегии прошивки. Поэтому при выборе твердотельного накопителя следует исходить из собственных потребностей в записи, а не слепо гнаться за высокими цифровыми значениями. Понимание DWPD поможет пользователям составить более разумные планы хранения данных, а предприятиям - получить более надежные системы хранения данных в условиях высокой нагрузки.
