En informática , una unidad híbrida ( unidad híbrida de estado sólido – SSHD ) es un dispositivo de almacenamiento lógico o físico que combina un medio de almacenamiento más rápido, como una unidad de estado sólido (SSD), con una unidad de disco duro (HDD) de mayor capacidad. La intención es agregar parte de la velocidad de los SSD a la capacidad de almacenamiento rentable de los HDD tradicionales. El propósito del SSD en una unidad híbrida es actuar como caché para los datos almacenados en el HDD, mejorando el rendimiento general al mantener copias de los datos utilizados con más frecuencia en la unidad SSD más rápida.
Hay dos configuraciones principales para implementar unidades híbridas: sistemas híbridos de doble unidad y unidades híbridas de estado sólido. En los sistemas híbridos de doble unidad, los dispositivos SSD y HDD físicamente separados se instalan en la misma computadora, y la optimización de la ubicación de los datos la realiza manualmente el usuario final o automáticamente el sistema operativo mediante la creación de un dispositivo lógico "híbrido". En las unidades híbridas de estado sólido, las funcionalidades SSD y HDD están integradas en una sola pieza de hardware, donde la optimización de la ubicación de los datos la realiza íntegramente el dispositivo (modo autooptimizado) o mediante "sugerencias" de ubicación proporcionadas por el sistema operativo ( modo de sugerencia de host).
Tipos
Una comparación de alto nivel de diseños SSHD y de doble unidad o FCM
Existen dos principales tecnologías de almacenamiento "híbrido" que combinan memoria flash NAND o SSD con la tecnología HDD: sistemas híbridos de doble unidad y unidades híbridas de estado sólido.
Sistemas híbridos de doble propulsión
Los sistemas híbridos de doble unidad combinan el uso de dispositivos SSD y HDD separados instalados en la misma computadora. Las optimizaciones de rendimiento se gestionan de una de tres maneras:
Por el usuario de la computadora, que coloca manualmente los datos a los que se accede con más frecuencia en la unidad más rápida.
Mediante el software del sistema operativo de la computadora , que combina SSD y HDD en un único volumen híbrido , brindando una experiencia más sencilla al usuario final. Ejemplos de implementaciones de volúmenes híbridos en sistemas operativos son los "grupos de almacenamiento híbridos" de ZFS, [1] bcache y dm-cache en Linux , [2] Hystor de Intel [3] y Fusion Drive de Apple , y otras implementaciones basadas en la gestión de volúmenes lógicos. [4] en OS X. [5]
Mediante conjuntos de chips externos a las unidades de almacenamiento individuales. Un ejemplo es el uso de módulos de caché flash (FCM). Los FCM combinan el uso de componentes SSD (generalmente un módulo SSD mSATA ) y HDD separados, al tiempo que administran optimizaciones de rendimiento a través de software host, controladores de dispositivos o una combinación de ambos. Un ejemplo es la tecnología Intel Smart Response (SRT), que se implementa mediante una combinación de ciertos conjuntos de chips Intel y controladores de almacenamiento Intel, y es la implementación más común de los sistemas híbridos FCM en la actualidad. Lo que distingue a este sistema de doble unidad de un sistema SSHD es que cada unidad mantiene su capacidad de ser direccionada de forma independiente por el sistema operativo si así lo desea.
Unidad híbrida de estado sólido
La unidad híbrida de estado sólido (también conocida por las siglas SSHD [a] ) se refiere a productos que incorporan una cantidad significativa de memoria flash NAND en una unidad de disco duro (HDD), lo que da como resultado un único dispositivo integrado. [8] El término SSHD es un término más preciso que el más general unidad híbrida , que se ha utilizado anteriormente para describir dispositivos SSHD y combinaciones no integradas de unidades de estado sólido (SSD) y unidades de disco duro. El principio de diseño fundamental detrás de los SSHD es identificar los elementos de datos que están más directamente asociados con el rendimiento (datos a los que se accede con frecuencia, datos de arranque, etc.) y almacenar estos elementos de datos en la memoria flash NAND. Se ha demostrado que esto [9] es eficaz para ofrecer un rendimiento significativamente mejorado con respecto al disco duro estándar.
Un ejemplo de un sistema de doble disco que a menudo se confunde y que se considera SSHD es el uso de computadoras portátiles que combinan componentes SSD y HDD separados en la misma unidad de tamaño HDD de 2,5 pulgadas, mientras que al mismo tiempo (a diferencia de los SSHD) mantienen estos dos componentes. visible y accesible para el sistema operativo como dos particiones distintas. La unidad Black2 de WD es un ejemplo típico; la unidad se puede usar como SSD y HDD distintos al particionarla adecuadamente, o se puede usar software para administrar automáticamente la parte SSD y presentar la unidad al usuario como un único volumen grande. [10]
Operación
En las dos formas de tecnologías de almacenamiento híbrido (sistemas híbridos de doble unidad y SSHD), el objetivo es combinar HDD y una tecnología más rápida (a menudo memoria flash NAND) para proporcionar un equilibrio entre rendimiento mejorado y disponibilidad de almacenamiento de alta capacidad. En general, esto se logra colocando "datos calientes", o datos que están más directamente asociados con un rendimiento mejorado, en la parte "más rápida" de la arquitectura de almacenamiento.
Tomar decisiones sobre qué elementos de datos se priorizan para la memoria flash NAND es el núcleo de la tecnología SSHD. Los productos ofrecidos por varios proveedores pueden lograr esto con firmware de dispositivo , controladores de dispositivo o módulos de software y controladores de dispositivo.
Modos de operacion
Modo autooptimizado
En este modo de operación, el SSHD funciona independientemente del sistema operativo host o de las unidades del dispositivo host para tomar todas las decisiones relacionadas con la identificación de los datos que se almacenarán en la memoria flash NAND. Este modo da como resultado un producto de almacenamiento que aparece y funciona en un sistema host exactamente como lo haría un disco duro tradicional.
Modo optimizado para el host (o modo sugerido por el host)
En este modo de funcionamiento, el SSHD habilita un conjunto ampliado de comandos SATA definidos en la función denominada Información híbrida, introducida en la versión 3.2 de los estándares de la Organización Internacional Serial ATA (SATA-IO) para la interfaz SATA. Al utilizar estos comandos SATA, las decisiones sobre qué elementos de datos se colocan en la memoria flash NAND provienen del sistema operativo host , los controladores de dispositivos, los sistemas de archivos o una combinación de estos componentes a nivel de host. [11]
Algunas de las características específicas de las unidades SSHD, como el modo de sugerencia del host, requieren soporte de software desde el sistema operativo. Microsoft agregó soporte para la operación de sugerencia de host en Windows 8.1 , [12] mientras que los parches para el kernel de Linux están disponibles desde octubre de 2014, en espera de su inclusión en la línea principal del kernel de Linux . [13] [14]
Historia
SSHD de escritorio Seagate de 1 TB ST1000DX001
La tecnología de propulsión híbrida ha avanzado mucho con las implementaciones modernas mejorando durante la última década a partir de 2007:
En 2007 , Seagate y Samsung introdujeron las primeras unidades híbridas con los productos Seagate Momentus PSD [15] y Samsung SpinPoint MH80 [16] . Ambos modelos eran unidades de 2,5 pulgadas, con opciones de memoria flash NAND de 128 MB o 256 MB. Momentus PSD de Seagate enfatizó la eficiencia energética para una mejor experiencia móvil y confió en ReadyDrive de Windows Vista . Los productos no fueron ampliamente adoptados. [17]
En mayo de 2010 , Seagate presentó un nuevo producto híbrido llamado Momentus XT [18] y utilizó el término unidad híbrida de estado sólido . Este producto se centró en ofrecer los beneficios combinados de los puntos de capacidad del disco duro con un rendimiento similar al de un SSD. Se envió como un disco duro de 500 GB con 4 GB de memoria flash NAND integrada.
En noviembre de 2011 , Seagate presentó lo que denominaron su SSHD de segunda generación, que aumentó la capacidad a 750 GB y llevó la memoria flash NAND integrada a 8 GB.
En marzo de 2012 , Seagate presentó sus SSHD para portátiles de tercera generación con dos modelos: 500 GB y 1 TB, ambos con 8 GB de memoria flash NAND integrada.
En septiembre de 2012 , Toshiba anunció su primer SSHD, que ofrece rendimiento y capacidad de respuesta similares a los de un SSD al combinar 8 GB de memoria flash SLC NAND propia de Toshiba y algoritmos innovadores de autoaprendizaje con hasta 1 TB de capacidad de almacenamiento.
En septiembre de 2012 , Western Digital (WD) anunció una plataforma de tecnología híbrida que combina la rentable memoria flash MLC NAND con discos magnéticos para ofrecer sistemas de almacenamiento integrados de gran capacidad y alto rendimiento.
En noviembre de 2012 , Apple Inc. lanzó el sistema híbrido de doble unidad configurado de fábrica llamado Fusion Drive . [19]
En octubre de 2015 , TarDisk presentó el sistema híbrido plug-and-play de doble unidad "TarDisk Pear", con opciones de tamaño de memoria flash de hasta 256 GB. [20]
En agosto de 2021 , Western Digital presentó OptiNAND™, una nueva arquitectura de disco duro mejorada con Flash. Utiliza un nuevo sistema de caché de lectura/escritura iNAND para mejorar el rendimiento. Esta característica es para cuando se corta la energía durante una fase de escritura, para evitar la pérdida de datos. El System-on-a-Chip (SoC) de una unidad OptiNAND, en menos de un segundo, utilizará la potencia de rotación generada por el plato del disco que ya gira dentro de la unidad para alimentar los condensadores internos hasta que los datos almacenados en caché iNAND se transfieran a dispositivos no volátiles. NAND.
Puntos de referencia
Las pruebas comparativas de finales de 2011 y principios de 2012 que utilizaron un SSHD que constaba de un disco duro de 750 GB y 8 GB de caché NAND encontraron que los SSHD no ofrecían rendimiento de SSD en lectura/escritura aleatoria y lectura/escritura secuencial, pero eran más rápidos que los HDD para el inicio y cierre de aplicaciones. . [21] [22]
El punto de referencia de 2011 incluyó cargar una imagen de un sistema que se había utilizado mucho, ejecutando muchas aplicaciones, para evitar la ventaja de rendimiento de un sistema recién instalado; En pruebas del mundo real descubrió que el rendimiento estaba mucho más cerca de un SSD que de un HDD mecánico. Diferentes pruebas comparativas encontraron que el SSHD se encuentra entre un HDD y un SSD, pero normalmente es significativamente más lento que un SSD. En el caso del rendimiento del acceso aleatorio sin caché (múltiples lecturas y escrituras aleatorias de 4 KB), el SSHD no fue más rápido que un HDD comparable; Sólo hay ventajas con los datos almacenados en caché. El autor concluyó que la unidad SSHD era el mejor tipo de unidad no SSD por un margen significativo, y que cuanto mayor fuera el caché de estado sólido, mejor sería el rendimiento. [22]
^ Las iniciales podrían interpretarse como "disco duro de estado sólido", [6] aunque se interpreta más comúnmente como "unidad híbrida de estado sólido". [7]
Referencias
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