Depolama Teknolojileri – Bölüm 4 Solid State Drives SSD – Katı Hal Diskler
Bu bölümde SSD diskler ve içerdikleri teknoloji hakkında konuşacağız. Günümüzde popülerlik kazanan bir disk türü olup, fiyatları da düşmeye başladığı için piyasada ilgi görmeye başlamıştır. Ebatları yine aynı şekilde 3,5″ ve 2,5″ olabilir ve dış görünüşleri mekanik disklere benzemektedir.
Internal (Dahili) disklerde bağlantı arabirimi olarak PATA, SATA, SAS hatta Fiber Channel (FB) gibi seçenekler kullanılabilmektedir. Bunun dışında daha farklı bir tür olan PCI-Express girişi olan SSD disklerde mevcuttur. Performans olarak en yüksek oranı sunmaktadır. Fiyat olarak daha pahalıdır.
External (Harici) disklerde ise Firewire, USB, eSATA gibi bağlantı arabirimi olan seçenekler mevcuttur. USB 3.0 şu anda en popüler olandır. Bağlantı arabirimleri ve protokoller hakkında sonraki bölümlerde konuşacağız.
Bu teknolojiyi popüler kılan nedir? Disklerin içinde hareket eden bir mekanik parça bulunmamaktadır. USB belleklerin içinde olan flash bellek teknolojisi bu disklerin içinde daha büyük ebatlarda karşımıza çıkıyor. Mekanik harddiskler de olan plaka, okuma-yazma kolu ve yazma kafası gibi parçalar yok. Dolayısıyla veri erişiminde daha az gecikme süresi yaşamış oluyoruz. Daha güvenilir bir yapıya kavuşmuş oluyoruz. Soğutma ve diskin çalışması için daha az enerji ihtiyacımız oluyor. Ayrıca daha iyi bir çalışma performansı elde etmiş oluyoruz. Tabii ki her şeyin bir bedeli vardır. Bu kazandığımız avantajların bedeli olarak ta fiyat karşımıza çıkıyor.
Disklerin içerisinde çoğunlukla NAND flash teknolojisi (uçucu olmayan bellek) bulunmaktadır. Daha önce özellikle RAM ekipmanlarında bahsedilen DRAM memory teknolojisinde elektrik kesildiğinde hafıza üzerindeki bilgiler silinmekteydi. NAND teknolojisinde ise silinmemektedir. Mekanik disklerde platter, track, sector ilişkisi vardı. NAND flash teknolojisinde ise hücreler (cells) kullanılmaktadır. Hücre içerdiği bilgi bakımından ya 1 yada 0 olmaktadır. Bu hücreler kümelenerek pages birimlerini, page birimleride kümelenerek blocks birimlerini oluşturmaktadır. Genel olarak boyutlar page bazında 4k-16k, block bazında 128k-512k boyutları arasında olmaktadır. İlginç olan şey yazma-silme işlemi NAND teknolojisinde block seviyesinde yapılmaktadır.
Bir diğer flash teknolojisi ise NOR flash olup bu iki teknoloji hakkında ayrıntılı ve daha fazla bilgi edinmek isterseniz aşağıdaki linkten yararlanabilirsiniz.
http://www.bilisimdergi.com/Flash-Bellek-Teknolojisi-13-3.html
Aslında kısa olarak NOR teknolojisinde yazma işlemi cell bazında, NAND teknolojisinde block bazında yapılmaktadır. Erişim hızları açısından NOR, NAND’a göre daha hızlı olup, fiyat/performans bakımında NAND daha iyidir.
SSD diski ilk kez kullanmaya başladığınızda üzerindeki tüm cell (hücre) birimlerinde bilgi 1 olarak yazılıdır. Bu yüzden ilk yazma işlemleri çok hızlı olmaktadır. İş silme-yazma kısmında gelince bu sefer ilgili hücrelerde read/erase/program adına bir işlem yapılmaktadır. Bu göreceli olarak biraz yavaş bir işlemdir. Bu durumda SSD disk teknolojisi zekice bir hamle yapmaktadır. Bazı gizli blockları bize göstermez bunları kullanmak için önceden hazır tutar.
Örnek olarak magazaya gidip 256 GB SSD disk aldığınızda aslında kapasitesi 280-300 GB arasıdır. Ama bu aradaki 20-30 GB alanı biz görmeyiz ve SSD diskler bu alanı daha önceden hazırlayıp bizim için daha sonrasında kullanabilir olması için elde tutar. Diskte yazma işlemi yapmanız gerektiği zamanda ilgili hazır blocklar kullanılır. Peki diskimiz tamamıyla dolmuş ise yada buna yaklaştıysa o zaman ne yapacaktır? Ya SSD disk elinde hazır blockları tükettiyse? Bu durumda “write cliff” denilen bir eşik değerine ulaşmış oluruz ve SSD diskin read/erase/program işlemlerinin bitmesini beklememiz gerekecektir. Bu durumda performans darboğazı yaşamaya başlayacağız.
https://flashstorageguy.wordpress.com/tag/write-cliff/
Peki eğer eski mekanik diskinizi söküp yerine bir SSD disk takarsanız, işletim sisteminiz bu diski nasıl algılayacaktır? Daha önceleri platter, track, sector ilişkilerinden bahsediyorduk ve şimdi bunların hiçbiri yok. Sadece elimizde cell (hücre) birimleri mevcut. İşletim sistemi bununla nasıl uğraşacaktır? Logical Block Addressing (LBA) (Mantıksal Blok Adreslemesi) denilen daha önceki makalemde bahsettiğimiz yapı ile işletim sisteminin diskin fiziksel yapısı ve işleyişi hakkında bir bilgisi olmamaktadır. Sadece yazılması ve okunması gereken bilgileri LBA yazılım arabirimine gönderir. LBA disk üzerindeki sector yada block birimlerin hepsini adresler. İşletim sistemi ile disk arasında bir köprü vazifesi görür ve gereken komutları diske gönderir.
SSD disk teknolojisinde hücreler üzerine veri depolamada çeşitli seçenekler mevcuttur. Single-level cell teknolojisinde her hücreye 1 bit bilgi depolanır. Yüksel performans sunar ama fiyatları yüksektir. Multi-level cell teknolojisinde hücre başına 2 bit yada 3 bit bilgi depolanabilmektedir. Bunu yaptığımızda ise SSD diskin ömrü daha kısa olmaktadır. Örnek olarak single-level SSD’de aynı sürede hücre başına 1000 read/erase/program işlemi yapılırken multi-level SSD’de 10000 olabilmektedir. Buda SSD diskin daha kısa ömürlü olmasına sebep olmaktadır.
Birde enterprise multi-level cell teknolojisi mevcuttur. Bu disklerde ise neredeyse diskin boyutuna yakın bir oranda kapasite gizli bulunmaktadır. Örnek olarak 400GB disk aldığınızda esas boyutu 800GB olmaktadır. Saklı olan 400GB alan okuma-yazma işlemi için SSD disk tarafında provision edilip hazır tutulmaktadır. Yüksek performansa ve güvenilirliğe öncelik verenler ve daha çok şirketler için sunulan bir disk türüdür.
SSD disk günümüzde popüler bir disk türüdür ama bu disklerin olumsuz tarafı fiyat/performans oranı olarak mekanik disklerin gerisinde kalmaktadır. Aynı fiyata 4TB disk alabilecekken SSD disk olarak 256GB yada 512GB boyutunda bir disk alabilmekteyiz.
Hem kapasite, hem performansı önemseyenler için piyasada hybrid-disk dediğimiz disk türleri bulunmaktadır. Mekanik disk ve SSD’in avantajlarını bir arada toplayan, mekanik bir disk türü olup içerisinde ayrıca belirli bir oranda SSD kapasitesi olan disklerdir mevcuttur. Fiyat/performans oranı olarak ta daha iyidir.
Bu disklerde okuma-yazma işleminde iki seçenek uygulanmaktadır. Birincisinde tüm veriler mekanik kısma yazılır ve disk controlleri hangi verilere sıkça erişiliyor öğrendikten sonra bu verileri SSD kısma kaydırır. Dİğer yöntemde tüm veriler SSD kısma yazılır. Disk controlleri hangi verilere az erişiliyorsa bu kısımları mekanik disk bölümüne kaydırır. Örnek olarak Apple’in iMac ürünlerinde bu disk türlerini görebilirsiniz. Onlar adına Fusion-Drive demektedir. 🙂
Mekaniktir, SSD, Hybrid??? Kafalar karıştı bu iş bana kaça mal olur diyenler için kabaca bir fiyat tablosu sunabilirim. 1TB disk almak istediğimizi varsayalım.
1 TB HDD -> 200 TL
1 TB Hybrid Disk -> 400 TL
1 TB SSD -> 1500 TL
gibi bir fiyata satın alabilirsiniz. Dediğim gibi fiyat/performans oranı SSD disklerde en düşük olandır. Hybrid diskler orta yolu bulmaktadır. Peki SSD diskimizi satın aldık ve kullanmaya başladık. Bu disklerin bilgisayarımızın performansına etkisi ne ölçüde olmaktadır?
Windows 7 yüklü 256 GB SSD diske sahip bir sistemin açılış hızı -> 16 sn. 🙂
Windows 7 yüklü 1TB HDD diske sahip bir sistemin açılış hızı -> 1 dk 37 sn. 🙁
Umarım sizler için faydalı bir makale hazırlamışımdır. Okuduğunuz için teşekkür ederim.
Diğer makalelerime ilgili linklerden erişebilirsiniz.
Depolamanın Önemi – Tarihçesi – Gelişimi
Mekanik Disk Sürücüsü
Fragmentation (Parçalanma)
