¿Qué es QLC Flash y para qué cargas de trabajo es bueno?


Para que las unidades de estado sólido (SSD) sean tan grandes como las unidades de disco tradicionales, los proveedores de almacenamiento han insertado más y más bits y bytes en NAND Flash.

Celda de cuatro niveles (las unidades QLC son la última evolución de la tecnología de memoria flash .) Como su nombre lo indica, la tecnología almacena cuatro bits por celda.

El QLC Flash y todos los demás almacenes de datos de memoria flash NAND son esencialmente el mismo .0 "o un" 1. "Hay miles de millones de esas células en un sustrato de silicio y se pueden usar para almacenar terabytes Se utilizó información.

Flash se desarrolló originalmente para almacenar un solo bit en una celda, esto se denominó tecnología de celda de un solo nivel (SLC) pero pronto se descubrió que usar una celda Por lo tanto, ha surgido el destello de la celda de nivel múltiple (MLC), en el que cada celda almacena cuatro estados en los que se han registrado dos bits de información binaria.

TLC (Celda de nivel triple) extiende esto a ocho estados y puede almacenar tres bits de datos por celda.

QLC puede almacenar cuatro bits de datos con 16 estados, es decir, con 16 niveles de voltaje diferentes. Eso suena bien, pero hay problemas.

La célula de nivel Penta (PLC) ahora también apareció en el horizonte, pero esta es otra historia .

Beneficios y características de QLC

Reubicación El uso de QLC como medio de almacenamiento debería dar como resultado un costo total de propiedad (TCO) más bajo. Las cargas de trabajo centradas en la lectura dependen de una variedad de discos duros para ofrecer resultados. Las unidades QLC pueden hacer esto con menos unidades y, por lo tanto, menores costos.

Esto se debe a que QLC almacena un tercio más bits por celda que su predecesor TLC y aumenta la densidad de almacenamiento ocho veces más que los discos duros tradicionales. Esto debería conducir a un ahorro de espacio dentro de un centro de datos.

QLC: Más densidad, más desafíos

Aunque aumentar la capacidad de las celdas tiene ventajas en términos de aumentar la cantidad de datos que se pueden almacenar, hay una serie de desventajas.

Cada vez que se escribe una celda en se daña un poco, lo que significa que cada celda tiene una vida útil limitada. Esto se llama resistencia y se mide por cuántas veces se puede ejecutar un programa / ciclo de borrado (P / E) en la memoria flash.

NAND se programa y borra aplicando un voltaje que envía electrones a través de un aislador. La posición de estos electrones (y su cantidad) determina cuándo fluye la corriente entre una fuente y un sumidero (llamado umbral de voltaje) y determina los datos almacenados en esa celda (los unos y los ceros). Al escribir y borrar NAND, los electrones se envían a través del aislador y de regreso, haciendo que el aislante se limpie. El número exacto de estos ciclos en cada celda varía según el diseño NAND.

Para flash SLC, los ciclos P / E son típicamente alrededor de 100,000. Esto se reduce a 35,000 a 10,000 para MLC y 5,000 para TLC, aunque estos números son mejorados continuamente por los proveedores.

QLC originalmente esperaba ciclos de P / E de aproximadamente 100, pero los fabricantes podrían aumentar a 1,000 ciclos de P / E.

Cuando se almacenan más datos en una celda, la celda completa debe reescribirse en un solo cambio de bit. Esto se debe a que antes de que pueda cambiar la celda, necesita saber qué valor tiene.

La mayor densidad resultante de 16 niveles de voltaje diferentes hace que sea cada vez más difícil distinguir los bits entre sí. Si bien el QLC es un 25% más denso que el TLC, también es significativamente más lento. Las velocidades de lectura de QLC no son muy diferentes de otros tipos de flash. La velocidad máxima de escritura es de 160 MBit / s, que es más lenta que con un disco duro convencional.

Almacenamiento en caché del Flash

Si QLC es más lento y más rápido que Other Flash, ¿por qué molestarse?

Para ocultar este problema, los proveedores utilizan técnicas de almacenamiento en caché para QLC. Parte de la unidad se utiliza como caché SLC para mejorar la velocidad de escritura. Este caché se puede escribir a la velocidad que se encuentra en las SSD de gama alta cuando el controlador de la unidad vacía los datos de las celdas SLC a las celdas QLC. Sin embargo, una vez que este caché está lleno, la velocidad disminuye a medida que las celdas QLC se escriben directamente.

Casos de uso de QLC

Aunque el rendimiento y la durabilidad de escritura de QLC no son tan buenos en comparación con otras tecnologías flash, no debe descartarse para uso empresarial. De hecho, QLC Flash ofrece un rendimiento de lectura y vida útil similares a la memoria flash TLC.

Debido al mayor desgaste causado por empacar más bits en una celda, QLC no es adecuado para cargas de trabajo de escritura pesada. Menos escrituras aseguran una vida más larga.

Según Jason Echols, Gerente Técnico Superior de Marketing de Micron Technology, el centro de datos todo flash se está acercando un paso más a la aceptación generalizada.

"Si bien ya existían muchas cargas de trabajo, la migración a Flash se centró en aplicaciones enfocadas en la lectura, tales como Business Intelligence and Analytics, bases de datos NoSQL y entrega de contenido, video a pedido y transmisión, big data y archivos activos, y más Copia de seguridad y restauración de centros de datos. Dice.

Echols agrega que QLC está reemplazando cada vez más los discos duros donde la confiabilidad, el rendimiento de lectura y el rendimiento más bajo son importantes, tales como: Big data, análisis, video streaming y almacenamiento de objetos.

La inteligencia artificial, el aprendizaje automático y el análisis en tiempo real van bien con QLC. Las empresas de inteligencia de datos comerciales pueden usar esta tecnología para realizar análisis oportunos para la toma de decisiones.

Las bases de datos como NoSQL, que incluyen metadatos y contenido enriquecido, pueden mejorar el rendimiento de la aplicación utilizando QLC. Estas cargas de trabajo son ideales para QLC porque leen más datos que escriben. Una vez que los datos grabados no cambian. QLC puede permitir lecturas de datos más rápidas y una clasificación de datos más rápida.

El video bajo demanda, la transmisión de medios y la entrega de contenido pueden beneficiarse de QLC porque admite muchas solicitudes y transmisiones paralelas.

El archivado también es adecuado para las fortalezas de QLC, ya que la tecnología se puede usar donde se requiere almacenamiento a largo plazo, pero es poco probable que se escriba demasiado.

¿Quién hace QLC Flash?

Fue un gran año para QLC en 2018. Uno de los principales proveedores que ofreció QLC Flash fue Micron, que comenzó a enviar y vender los primeros productos QLC-SSD de la industria en mayo en 2018.

Esto siguió más tarde en el año Samsung con un SSD de consumo QLC de 4 TB que usa chips V-NAND de 1 TB. Intel lanzó un QLC SSD en 2018 basado en el formato M.2 2280. Western Digital presentó sus chips 3D NAND BICS4 de 96 capas con QLC.

¿Qué productos de matriz ofrecen QLC?

Si bien algunos fabricantes de arreglos aún no han lanzado planes QLC, algunos vendedores han anunciado sus intenciones: [1969090] Pure Storage

Pure recientemente lanzado el arreglo FlashArray // C Módulos Flash Pure DirectFlash NVMe combinados con soporte para SSD QLC NAND. Estos están disponibles en las capacidades efectivas 1.3PB, 3.2PB y 5.2PB.

NetApp

Aunque todavía no hay anuncios oficiales, algunos analistas creen que NetApp QLC puede integrarse en los SSD empresariales en 2020 en los arreglos ONTAP y E-Series.

AMAX

El año pasado, AMAX lanzó sus soluciones de almacenamiento StorMax NFS para AI y cargas de trabajo de aprendizaje profundo. StorMax NFS presenta el SSD Micron 5210 ION basado en tecnología QLC.



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