高壽命NVMeSS應用場景實踐01什么是SSDJ命？SSDJ命是指在生命周期內允許的數據寫入量。按照JEDEC0態技術協會制定的標準JESD21葉定義，企業級SS帷到達標稱壽命臨界值前，必須滿足以下條件：SS加稱壽命（建議使用JESD219g義的壽命測試工作負載）；SSD的用戶容量保持恒定（保證OP不變）；在正常壽命使用期內，不可修復錯誤率（UBERUncorrectableBitErrorRate）<10E-16;SSD^機后，40c的室溫下，數據可以保持3個月。因為SSE?用NAN解為存儲介質，SSD勺壽命本質上受限于NAND的壽命。NANDJ命的量化指標叫P/ECycles,也就是寫入/擦除（program/erase）次數，因為NANDib以頁（page）為單位寫入數據，以塊（block）為單位擦除，對于已經寫入數據的block,必須將原有數據進行搬移，SSDM通過“垃圾回收”（GarbageCollection,GC的機制來回收被無效數據占用的空閑空間， GC額外搬移的數據需要用到SSD白OP（Over-provisioning）預留空間。對整個block的數據擦除后才能允許新數據寫入。一寫一擦就會消耗NAND-個P/E。在NANDS是2D平面時代，TLCNANDP里有500~1000,但在NAND進入3Dt疊時代后，用于企業級SSD^3DeTLCM以達至U5000~10,000PE

SLC3DeTLC**屁次打他甲m1WPLttElSnmSlX號蒯SLC3DeTLC**屁次打他甲m1WPLttElSnmSlX號蒯超#臉啊向N*W訊Uall號口41「二房存2中巨5K-10KPEK二1士笆:尼1?02如何計算SSDJ命？SSDJ命的單位有兩種，PBMW或TBVV和DWPDPBW/TBW全稱是Petabytes/TerabytesWritten,也就是在SSD的生命周期內允許的主機端數據寫入量。 1PBW=1000TBVVDWPD全稱是DriveWritesPerDay。也就是在生命周期內（一般為5年），SS限天允許全盤寫入的次數。DWPDF口PBW/TBW^以相互換算，公式如下:DWPD=DWPD=（S5D用戶容量：單位TB）#（每年3G5天）*（生命周期年數）如果用戶或OEMT商知道業務場景下每天的數據寫入量是需要對整盤容量寫幾遍，就可以根據壽命指標，如0.8,1或3DWP選型SSD如果知道工作負載的數據總寫入量，就可以根據PBW勺壽命指標進行選型。DWPD）計算和幾年生命周期有關，一般生命周期也是產品保修期。以PBlaze5926系列為例，每天3.4DWPg入量對應5年更長的生命周期，但如果每天有5.7DWPD的寫入量，生命周期就會減短至U3年。MemblazePBlaze系歹USSDDWPDPBWf命標稱均是JESD219工作負載下測試得出。產品系列用戶容量GB總寫入呈PBWDWPD5年DWPD誨PBlaze5926320020.043457640039533.457PBla超592038401032L52.5768020951.42.503影響SSD壽命的因素有哪些?企業應用的工作負載千差萬別，而不同工作負載對固態硬盤的壽命有著巨大的影響，其中順序、純4K隨機和JESD21”定義的IO模型(IOpattern)是三種比較典型的工作負載。而不同工作負載因為數據分布的不同觸發“垃圾回收”(GC的粒度不同。GC在進行無效數據的搬移時會引入額外的系統數據寫入，帶來寫放大 WA(WriteAmplification)，也就是實際用戶寫一筆數據，真正寫入到SSD的可能需要2-3筆。寫放大因子(WriteAmplificationFactor,簡稱WAF是NAND、寫量除以用戶預期的數據寫入量的比率， 通過WAFI以對WAg|入的多余寫入量進行量化。實際的NAND寫入星WAF= 用戶數據寫入里

工作宜班JM姓4K酷機心D，ig日1謠點觸序10是訪問彼此相驊的威據域的請求序列，因比在改期同整塊回收，黑會的國外數愜林動（寫入）非常少aW4F更低4氏隨機1。是訪問不相翎的數據塊的詰求序列,數據分布沒育現律,因此在G匚朋同需要更多額外教播腰移（寫入卜WA卜中等JEDEK因態技術匐會在JESD218標準中定義的工作先致，以，」球4K1口為主,占8/馳的諾向.S12bytps1。占4中i.譯有IK.1BK.15K、3水等不同權曳IQ分布的坦臺.WA「簿高WAF通機負鈦粕。P有關，口P越大，四人越小從上表也可以清晰看出，不同工作負載測試下SSDWA不同WAF=是最理想狀態，但實際的業務場景很少有純順序工作負載。因此JESD219寸企業級SSD^f命測試工作負載進彳f了統一，包含從512bytes至ij64K,不同權重IO分布的組合，以小塊4KIO為主，占有67%勺訪問，512bytes占了4%1K、18K、16K、32K等IO大小都有一定權重。JESD219艮據企業級IO模型的特點，還定義了50%勺訪問集中在前5%勺有效空間（熱數據），30%勺訪問集中在接下來15%勺有效空間（溫數據），20%勺訪問集中在剩70%勺有效空間（冷數據），從這一點也說明企業級的數據冷熱度有差異。TheenicrprisecmduEMC!wuridgdmilbecomprisedofrwicmiidatawiitiihcIblluwingpaylwadlsizedi^lributoofi:512悔1512悔1日(0.5k?4%]O24 (Ik)L%1516bytes(1叩1%XM8bytes)2k^1%25MJbytes|25k|1%>()72bytes|Sk)1%3SMbytesB.Sk>!%4096byte(4kt67%HI92bytcs|?kl嘰L6.3N4byicsdhk)7%安阿印,心”）S%65.536byfcs(64k)3%ThemviricU如IIhedi-^rihuledmertheR*”whttinitibe(hllnwinjiis.whined']?，魯uwftollrsl5*>ofi&trLBAs戶e(LBagrK>upulMacces雕￡tsn?l15**ofuserIBAspace(1HA患roupb|J)￡0%of Idrcni^iiadcrofiMerLBA，產tv(IDAgmpc)從IO分布看，JESD219I比4K純隨機工作負載差異并不是很大，因為JESD21淀義的IO模型4K占比有67%但由于JESD219P有70%是冷數據，因此會觸發磨損均衡(Wear-leveling),針對冷數據的靜態磨損均衡(StaticWear-leveling)會引入額外數據搬移，也是JESD219W檢比純4K隨機負載下略高的原因。不同工作負載影響不同WAF因此也會影響SS*命參數的標稱。工作員我期序納4K隨機JESD219定義WAFDWPD/5^04SSD^f命如何查看？S.M.A.R.T是Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology的縮寫，提供NVM標準和廠商自定義的SMAR信息，用于監控SSD的健康狀況，并根據設定的閾值提供預警。SSDe命可以通過標準nvmecli工具獲取SMAR信息讀取。同樣以PBlaze59203.84TB系列為例，壽命相關SMARTI數輸出如下：#nvmesmart-log/dev/nvme0n1percentage_used,0%data_units_written:1,287,205// 單位是1000*512bytes其中data_units_written可以推算出已經有659.04896GB用戶數據寫入SSD用戶容量3.84TB的壽命總寫入量是10.52PBW所以659GB的數據寫入太毛毛雨，percentage_used顯示設備已使用壽命占比仍然為0%100%弋表設備壽命消耗完。05消費級SS麗企業級SSD勺壽命有什么不同?消費級SS9要定位個人用戶，采用消費級NAN#般PE在3000,OP空間預留較小，壽命標稱是TBW級別（后面會對這個參數做詳細介紹）。企業級SS也要定位數據中心批量部署， NANDM用企業級標準，一般NANDP衽7000-10,000,O商間更大，壽命標稱是PBW級別。除了壽命的差異，消費級SSDt位個人用戶，工作負載壓力輕，技術門檻適中，側重成本和容量，OP空間小，在7溢右，且以中小容量為主，用戶對于數據安全和性能一致性要求一般。而企業級 SSD適用于企業級數據中心批量部署，研發和質量驗證成本高，技術門檻高，在實際應用中，工作負載大，用戶對數據安全及產品性能一致性有著極度嚴苛的需求。06也來談談最近大火的硬盤挖礦最近IT圈內最火的事莫過于出道即巔峰的Chia虛擬貨幣了，傳說中的硬盤挖礦方案直接導致了各大平臺的機械硬盤， 不但價格翻倍，且全線斷貨。瘋狂的同時，也引來了CCTV2財經頻道的點名，提醒投資者Chia局勢尚不明朗，需謹慎入場。那么，Chia幣背后的原理是什么呢？與比特幣（BT。、以太坊（ETH采用工作量證明（POVV不同的是，Chia采用“空間和時間證明”（ProofofSpaceandTime）,利用存儲設備中的剩余存儲空間進行挖礦。在開始挖礦之前需要在存儲設備空間進行播種（plot）,plot過程是用處理器或者顯卡通過特有算法將存儲設備寫滿加密的哈希數據，這個過程在行業里就被叫做Plot盤，可以簡單稱之為P盤。然后農民（farmer）在已經播種好的P盤文彳（plotsfiles）上尋找最佳答案。所以P盤文件總容量相對于全網容量占比越高，越容易“中獎”，對應的挖礦收益也越高。播種的過程需要占用CPU內存（每個P盤線程默認需要約4G內存空間）和臨時空間（生成K=32規格的播種文件大概需要占用332GiB臨時空間）。因此，想要更高效地完成挖礦，搶占第一批 Chia幣發放名額，使用大容量、高帶寬、高壽命的企業級固態硬盤無疑是上上之選。ChiaPlottingSSDBuyingGuide■%4T>,—I￡―SummaryTLDR-ubedtrsteipraeanddhicenter ereTtjcnrnmeodsdplDCngbadje--ffw-highe*capoaLv peHbrmance. than-^A-K?i,atkSMHSLiranc* 2pMUrgnbupKivwLtfitoltiala篤cm it田寮』1E Myhuungmno_rr1. ?ru通*aMofQaisSSQiimg士心上由二Hi/吊，Chia官網推薦plot采用性能更好、壽命更高的企業級SSDMemblaze企業級NVMeSS睬用企業級TLCNANW最高規格等級的閃存顆粒，通過4KLDPC引擎和多項優化算法保證，實現了全盤1萬次的閃存擦寫。相較于一般常見的企業級SSD而言，能夠提供超出40%勺持續寫入壽命。以PBlaze5920系列7680GB為例，可以最高支持21個K=32規格并發plot,而一組21個并發臨時文件寫入量就約為21x356.5GB=7488.6GB,若一天按照3組21個并發計算，總體寫入量就高達22.5TBW,相當于極端寫入情況下，每天7680GB全盤寫近乎3遍，能夠寫滿931天。企業吸/酒我集SSDK=32益大料發;傕國文樸35￡5GH)PBlaze592QNVMeSSDPBlades976NVMeSSD簫費蛆SA3ESD除了大容量和高壽命，持續性高帶寬也是 “挖礦專家”選購存儲設備的關注參數。以Chia幣為例，根據官網介紹，生成K=32規格的播種文件大約需占用356.5GB的臨時空間與最終108.8GiB的plot文件(GiB以1024計算)，“挖礦專家”一般在4~5小時完成整個plot過程，大多數選手在9~12小時。onaspecificdrive.Ak32willtakeup101.3GiBofspaceoncecompletedbutwillneedatotalof1S2GiBoftemporaryspaceasitisbeingcreated.Asingleptottingprocessneverneedsmorethan332GiBofspace-Oneneedistobecarefulhereas332gIbibytesuses1024asitsdivisorwhereGBorgigabytesuses1000asthedivi&Dr.Thatmeansyouwillneed35G.SGBoftemporary*spaceandthefinalplotfilewill108.8GB.Ak32plotcanbedonebyoneexpbertweknowmjustunder4hoursbutmosteMpert$arecreahngplotsinShoursandmostfolk$averagearound：9-12hours,我們通過實際測試，嘗試找到“挖礦專家”plot過程僅需4~5小時的秘密。測試環境：x86月艮務器：CPU:IntelXeonGold6132@2.60GHzOSCentOSLinuxrelease8.3.2011企業級NVMeSSDPBlaze5920系歹U3.84TB用于存儲臨時文件(TemporaryDirectory)HDD用于存儲最終plot文件存儲(FinalDirectory)

chiaPlar&Adda3*1iUtTEpco寸EtanKfcOlYMettFi*仙幢時chiaPlar&Adda3*1iUtTEpco寸EtanKfcOlYMettFi*仙幢時ky^Mik":itb*Ptag1*f|piW4a-it** w*gMha*fitEXnrWrW*rwFrrrEijEWuM“U"￡k*MMWit[MttriMHIqHOCrvwjiwj分別設置K=32并發量為1和8時，使用默認參數，測試得到單plot最大寫入速度和P盤耗時如下，這離“挖礦專家”4~5小時的P盤時間已經非常接近:K船并發禺^AGiR/mln1B進一步分析8個plot并發測試場景數據顯示，在p盤的過程中對NVMeSS國入壓力較大，寫帶寬峰值超過3GB/SoChiaD920?3rB4T+HDD

整個plot并發（耗時始“詠）? 袁小王? 袁小王《H冉EHyMe立U號位克展即5對寫IO塊大小的監控顯示，P盤過程產生的臨時文件塊大小主要為128KB所以使用大帶寬NVMeSSDf故緩存設備的性能表現出色。OlliD5jO_a.84T+HDDK=32fBplot并發寫blodc嘀工看（單位KB）R2生翼三昌堂星髭二段名鼻電工學皇置果=事眉與尋1局昌工黃二金號w居寺i^dV^j,二as* .薩.g?j^f, j= .iQ,,^_ jjjm:.mjjj,jjJb,**內域；qhFE*咕右?武.甲一6喜號