Forscher der Carnegie Mellon University haben eine Studie veröffentlicht, die sich auf die Zuverlässigkeit von SSDs im Einsatz konzentriert. Die Studie trägt den Titel „Eine groß angelegte Studie zu Flash-Speicherausfällen im Feld“. Die Studie wurde über einen Zeitraum von vier Jahren und Millionen von Betriebsstunden in den Rechenzentren von Facebook durchgeführt. Die Studie untersucht, wie sich Fehler manifestieren, und soll anderen dabei helfen, neuartige Lösungen für die Flash-Zuverlässigkeit zu entwickeln.
Wie wir hier bei StorageReview schon seit einiger Zeit sagen, bietet Flash mehrere Leistungsvorteile, Dichtevorteile und einen geringeren Stromverbrauch, wobei der größte Nachteil die Kosten sind. Während viele SSDs eine gute Langlebigkeit und Zuverlässigkeit versprechen, gab es bisher keine größeren Feldstudien.
Obwohl bestimmte Lieferanten und spezifische Laufwerke nicht erwähnt wurden, nutzt Facebook viele davon in seiner Hot-Data-Ebene. In der Studie wurde jedoch die Art der Plattform notiert, auf der die SSD verwendet wurde (dies wurde als Kombination der im System verwendeten Gerätekapazität definiert). , der verwendeten PCIe-Technologie und der Anzahl der SSDs im System) handelte es sich dabei um Etikettenplattformen AF. Die Kapazität der Plattformen reichte von 720 GB bis 3.2 TB, sie verfügten über zwei PCIe-Generationen (Version 1 und 2), einige verwendeten eine SSD, andere zwei, und die Betriebsdauer reichte von einem halben bis über zwei Jahren.
Die Forscher verwendeten Register, um den SSD-Betrieb ähnlich wie bei SMART-Daten zu verfolgen. Die Rohwerte wurden einmal pro Stunde gesammelt, in eine Form geparst, die in einer Hive-Tabelle kuratiert werden konnte, und dann führte ein Cluster von Maschinen mithilfe von MapReduce-Jobs eine parallelisierte Aggregation der in Hive gespeicherten Daten durch. Auf dieser Grundlage konnten die Forscher die Bitfehlerrate, die SSD-Ausfallrate und die Fehleranzahl, die Korrelation zwischen verschiedenen SSDs (insbesondere bei Plattformen mit mehr als einer SSD) sowie die Rolle sowohl interner als auch externer Faktoren überwachen.
Zu den Schlussfolgerungen der Studie gehören:
- SSDs durchlaufen während ihres Lebenszyklus mehrere unterschiedliche Fehlerphasen – Früherkennung, früher Ausfall, Nutzungsdauer und Verschleiß – entsprechend der auf Flash-Chips geschriebenen Datenmenge.
- Die Auswirkung von Lesestörungsfehlern ist bei den untersuchten SSDs keine vorherrschende Fehlerquelle.
- Ein spärliches Datenlayout im physischen Adressraum einer SSD (z. B. nicht zusammenhängend zugewiesene Daten) führt zu hohen SSD-Ausfallraten. Ein dichtes Datenlayout (z. B. zusammenhängende Daten) kann sich unter bestimmten Bedingungen ebenfalls negativ auf die Zuverlässigkeit auswirken, wahrscheinlich aufgrund kontroverser Zugriffsmuster.
- Höhere Temperaturen führen zu höheren Ausfallraten, am deutlichsten jedoch bei SSDs, die keine Drosselungstechniken verwenden.
- Die von der Systemsoftware gemeldete Datenmenge kann aufgrund von Pufferung auf Systemebene und Techniken zur Verschleißreduzierung die tatsächlich auf Flash-Chips geschriebene Datenmenge überbewerten.
Obwohl in der Studie nicht angegeben wird, dass ein Laufwerk oder ein Laufwerkstyp besser ist als ein anderes, bietet es dennoch einen interessanten Einblick in die Leistung der SSDs in der realen Welt bei starker Beanspruchung. Diese Studie öffnet die Tür für zukünftige Studien, die sich mit der SSD-Nutzung befassen, sowie mit neuen Technologien, die SSDs noch zuverlässiger machen oder ihre Lebensdauer erheblich verlängern könnten.
Facebook hat seinerseits seine Serverarchitekturen kontinuierlich weiterentwickelt, um Datenpunkte wie die der Carnegie-Mellon-Studie zu berücksichtigen. Die kürzlich angekündigte Yosemite-Plattform ist ein aktuelles Beispiel dafür, wie Facebook Flash-Speicher in unkonventionellen Formfaktoren – zumindest im Rechenzentrum – einsetzt, um optimale Leistung bei gleichzeitig niedrigen Gesamtbetriebskosten zu erzielen.
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