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SSD: ¿Cómo funcionan las unidades de estado sólido?

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Las unidades de estado sólido utilizan conjuntos de memoria flash interconectadas que son administrados por un controlador SSD para ofrecer velocidades mucho más allá de lo que puede ofrecer una unidad de disco duro (HDD).

El zumbido de los discos magnéticos de la unidad de disco duro se empieza a notar. Conceptualmente no es diferente a un reproductor de discos. Una unidad de disco duro (HDD) es un dispositivo electromecánico con un brazo accionador que se coloca sobre discos giratorios, llamados discos, para leer o escribir información.

Mientras que los reproductores de discos alcanzan un máximo de 78 rpm, los discos duros de nivel empresarial de hoy en día pueden girar a 15,000 rpm. Sin embargo, incluso a esa velocidad, hay retrasos inevitables asociados con los cabezales buscando el lugar en la unidad que contiene los datos solicitados. Y a veces es posible que una unidad necesite leer desde varias ubicaciones para completar un comando, multiplicando los tiempos de espera.

Por qué las unidades de estado sólido (SSD) son más rápidas

Las unidades de estado sólido (SSD), como su nombre indica, no tienen partes móviles ni discos giratorios. Estos pueden reducir el tiempo de arranque de unos 35 segundos a unos 10 segundos. Las velocidades de escritura para un HDD pueden estar en el rango de 50-120Mbit / seg. Comparado con entre 200-500Mbit / seg. para un SSD. Un HDD podría completar entre 50 y 200 operaciones de entrada / salida por segundo, mientras que un SDD comparable podría hacer hasta 90,000. Y algunos SSD a nivel empresarial afirman poder procesar millones de operaciones por segundo.

Precios y fiabilidad SSD

Pero a pesar de sus ventajas de rendimiento, las unidades SSD solo tienen una participación de mercado del 10% en comparación con las unidades de disco duro por un par de razones. En primer lugar, son caros. Los discos duros de hoy en día tienen un promedio de alrededor de 3 a 4 centavos de dólar por GB, en comparación con los 25 a 30 centavos por unidad de disco duro (SSD). Por ejemplo, un disco duro interno de 1TB cuesta alrededor de $ 40, mientras que un SSD comparable cuesta alrededor de $ 250.

La segunda razón es que los SSD son pequeños dispositivos que se vuelven más lentos a medida que se llenan. Y, finalmente, las celdas flash alcanzan un estado en el que ya no pueden completar las operaciones de escritura. Los fabricantes de SSD han creado soluciones inteligentes, incluyendo un sistema automático de “recolección de basura”, para mitigar este problema, y ​​los proveedores de SSD le dirán que los dispositivos de hoy tienen una confiabilidad y una longevidad iguales a las de los HDD. Pero el prejuicio perdura.

En general, la línea de tendencia para los SSD sin duda está apuntando hacia arriba. En el frente del consumidor, los fabricantes están comenzando a fabricar equipos estándar de SSD en sus computadoras de escritorio y portátiles de gama alta. Y esa ventaja de velocidad hace que los SSD sean deseables en escenarios de nube y empresas donde el rendimiento es primordial. Se predice que para 2021, el 50% de los centros de datos utilizará arreglos de estado sólido para la computación de alto rendimiento y las cargas de trabajo de big data, un aumento de menos del 10% en la actualidad.

¿Cómo funciona un SSD?

Una simple unidad flash USB (o unidad de disco) es un ejemplo de la tecnología de unidad de estado sólido. Un SSD es un dispositivo más grande y complejo que agrega grupos de almacenamiento flash NAND, el tipo de almacenamiento que también se encuentra en reproductores de MP3 y cámaras digitales. A diferencia de la memoria RAM, que no retiene datos cuando la máquina se apaga, la memoria flash SSD no es volátil, lo que significa que los datos se conservan ya sea que el dispositivo esté encendido o no.

Con los SSD, se puede acceder a cada bloque de datos a la misma velocidad que a cualquier otro bloque, sin importar la ubicación. Esto hace que los discos de estado sólido sean intrínsecamente más rápidos que los discos duros, donde los discos giran y los cabezales de los discos se mueven a la ubicación correcta.

Con las unidades de disco duro, los archivos grandes se pueden dividir y guardar en rincones y grietas no usados ​​de la unidad, y los datos se pueden actualizar fácilmente en su lugar. Esto permite un uso eficiente de la capacidad total del disco. Por otro lado, los datos dispersos obviamente tardan más en ubicarse, por lo que la desfragmentación de un disco duro se ha convertido en una parte estándar del mantenimiento del dispositivo.

Los SDD tienen un problema diferente y más grande: los discos de estado sólido solo pueden escribir en bloques vacíos. Eso está bien cuando el SSD es nuevo y todos los bloques están vacíos. Pero con el tiempo, a medida que se llenan los bloques, sobrescribir los datos se convierte en un problema, porque la única forma en que un SSD puede actualizar una página existente es copiar el contenido de todo el bloque en la memoria, borrar el bloque y luego escribir el contenido de los nuevos datos. Si no hay bloques vacíos disponibles, la SSD debe buscar entre los marcados para su eliminación, pero que aún no se han borrado, borrarlos y luego escribir los datos en la página que se ha borrado. Con el tiempo, a medida que el SSD se llena, escribir en la unidad se vuelve más complicado y más lento.

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