Las unidades SSD de consumo y de empresa son dos amplias categorías que abarcan una gran variedad de perfiles de rendimiento. Debido a las diferencias en la forma en que los proveedores prueban y califican sus productos, no basta con comprar basándose en las cifras anunciadas. En el artículo de hoy, analizaremos cómo los tipos NAND afectan al rendimiento de forma significativa y por qué esto debería ser importante para su próxima decisión de compra.
Tipos de flash NAND
Los datos de la memoria flash NAND se representan como señales digitales (bits) y se almacenan en las celdas de la memoria flash NAND. El número de bits almacenados en una celda determina el tipo de memoria flash utilizado. La memoria flash de celda de un nivel (SLC) contiene un bit por celda. La memoria flash de célula de nivel múltiple (MLC) duplica la capacidad con dos bits por célula. La célula de triple nivel (TLC) contiene tres bits por célula, mientras que la célula de cuatro niveles (QLC) contiene cuatro bits por célula, lo que permite cuadruplicar la capacidad de la memoria flash SLC.
Desde que las SSD llegaron al mercado, las capacidades han ido aumentando. La tendencia actual del sector es reducir los costes y aumentar la capacidad de almacenamiento. Esto ha llevado al desarrollo de celdas de memoria más densas, al tiempo que se acercan poco a poco (aún no han llegado) al coste de los discos duros tradicionales.
La búsqueda de unidades más baratas y grandes ha provocado el declive de las unidades SSD basadas en SLC y MLC. La TLC es actualmente la corriente principal y tiene la mayor cuota de mercado. La QLC es aún relativamente nueva, pero esperamos que sus bajos costes atraigan a los compradores, especialmente porque a menudo se presenta como un sustituto de los HDD.
Las celdas de memoria NAND sólo tienen un número finito de ciclos de programación-borrado (P/E) antes de desgastarse. En este artículo no entraremos en detalles, por lo que basta con saber que las celdas de mayor densidad tienen menos resistencia que las de menor densidad, por ejemplo, las MLC suelen durar más que las TLC.
Aunque, en general, se puede deducir que las MLC serán más rápidas que las TLC, y que las TLC serán más rápidas que las QLC, las nuevas unidades SSD contienen múltiples métodos de optimización que ayudan a cubrir o anular las deficiencias de las NAND más lentas. Un gran ejemplo es el “SLC-caching”, en el que las zonas no utilizadas de una unidad actúan como pseudo-SLC NAND. De este modo, se consigue un rendimiento muy bueno para cargas de trabajo más cortas y de tipo ráfaga, como suele ocurrir en la mayoría de los PC y entornos informáticos de clientes.
Existe una unidad para lograrlo
A diferencia del mercado maduro de HDD, a la hora de comprar una unidad SSD encontrará suficientes marcas y modelos como para que le dé miedo elegir. Lo que vamos a ver hoy es que, aunque las unidades TLC e incluso QLC de consumo suelen ofrecer cifras de rendimiento impresionantes a primera vista, cuando se examinan en situaciones prácticas, se revelan los verdaderos perfiles de rendimiento de estas unidades.
Hemos escogido dos unidades de disco disponibles habitualmente para cada grupo de segmento objetivo, y hemos evaluado seis unidades en total.
Rendimiento en ráfaga
Utilizamos CrystalDiskMark, una popular utilidad para medir el rendimiento de las unidades. Las profundidades de cola (Q) y los hilos (T) más altos suelen dar lugar a un mayor rendimiento, pero la mayoría de las cargas de trabajo de los consumidores sólo implican profundidades de cola bajas. La infraestructura de TI que incluye máquinas virtuales y almacenamiento de bases de datos suele tener mayores profundidades de cola e hilos.
Para las pruebas de transferencia de archivos, utilizaremos AJA System Test, una herramienta diseñada principalmente para que los creadores de contenidos verifiquen que sus sistemas de almacenamiento son capaces de soportar la alimentación de flujos de alta resolución. Lo configuramos para que escriba un archivo de 64 GB en el sistema y luego lo lea de vuelta. Esto sigue siendo una carga de trabajo ligera, pero será representativa de los usuarios que mueven un archivo grande.
En las pruebas cortas de tipo ráfaga, todos los grupos de unidades obtuvieron muy buenos resultados, como era de esperar en este tipo de pruebas sintéticas. Basándose en los datos de rendimiento obtenidos aquí, se le perdonará si llega a la conclusión de que no verá diferencias en el uso real. Los amplios tamaños de caché de SLC hacen que las unidades QLC aún más lentas funcionen de forma excelente.
Rendimiento al 65% de la capacidad
Las pruebas anteriores se realizaron con las unidades vacías. De este modo, las unidades con caché SLC dinámico tenían mucho espacio para trabajar. Llenamos cada unidad hasta el 65%, les dimos unos minutos de descanso y luego continuamos utilizando AJA System Test para generar la misma carga de trabajo de escritura y lectura de 64 GB.
de lectura, aunque mantuvieron buenas velocidades de escritura, nada apreciable en el uso diario. No hace falta decir que la regresión de rendimiento del grupo QLC es significativa.
Prueba de unidad completa
Utilizamos una prueba de llenado de la unidad completa para obtener el rendimiento en estado estable de las unidades. Esta prueba también es indicativa de las cargas de trabajo de las unidades cuando se utilizan como caché SSD en un NAS ocupado, ya que se llenan continuamente con los datos a los que se ha accedido recientemente. Esta prueba agotará cualquier mecanismo de caché SLC de la unidad, ya que no le da tiempo a recuperarse.
En los gráficos, el eje horizontal representa el porcentaje de capacidad de almacenamiento escrito. El primero es la media de velocidad bruta de nuestros grupos. El segundo muestra la velocidad como porcentaje del máximo en esta prueba. Como era de esperar, las unidades destinadas a entornos empresariales son las que más brillan aquí. Las unidades TLC de consumo empezaron siendo rápidas, pero se estrellaron rápidamente al agotar sus cachés. Las unidades QLC están configuradas con cachés bastante grandes, lo que les permite ser rápidas durante más tiempo. Sin embargo, la razón de esto es enmascarar las velocidades de escritura absolutamente pobres una vez que la caché está llena y se escribe directamente en la NAND. En este caso, vemos velocidades de escritura secuencial peores que las de los HDD.
Por otro lado, aunque las unidades de empresa que hemos utilizado hoy son en su mayoría modelos de nivel básico y están pensadas para cargas de trabajo de lectura intensiva, siguen siendo capaces de ofrecer un rendimiento estable y sostenido. Los modelos de gama alta (más caros) suelen soportar mayores velocidades de escritura y clasificaciones DWPD.
Conclusión
Siempre es importante comprobar a fondo las cifras de rendimiento anunciadas para las unidades SSD. Los métodos y las condiciones de las pruebas varían según los fabricantes y, en el caso de las unidades de consumo, suelen ser solo en cargas de trabajo de tipo ráfaga. Aun así, los SDD de consumo siguen siendo actualizaciones rentables para acelerar considerablemente el almacenamiento de su PC o NAS en comparación con los HDD. Sin embargo, tenga en cuenta que una vez que empiece a aplicarles cargas de trabajo más pesadas y largas, su rendimiento disminuirá, a veces de forma significativa.
Las unidades QLC son excelentes para los fines previstos, es decir, unidades de bajo coste para sustituir a los HDD en cargas de trabajo de lectura intensiva. Aunque el rendimiento máximo puede rivalizar incluso con las unidades de gama alta basadas en TLC, su rendimiento en situaciones de estado estable deja mucho que desear. A diferencia de la rápida adopción de la NAND TLC en las unidades de consumo y empresariales de gama alta, a menos que el rendimiento en estado estable de las QLC mejore significativamente, no vemos que se conviertan en un sustituto de las TLC a corto plazo.
Para su uso en un NAS, puede ver por qué siempre hemos defendido el uso de unidades de grado empresarial. Además de estar clasificados para una mayor resistencia, la consistencia del rendimiento es extremadamente importante, especialmente cuando se proporciona almacenamiento a las máquinas virtuales y otras infraestructuras críticas. Simplemente no hay lugar para un rendimiento variable en función de la carga de trabajo.