Almacenamiento SSD de alto rendimiento. Synology SAT5200

Las unidades SSD de almacenamiento Synology SAT5200 y SNV3000 están específicamente diseñadas para sus propios servidores. Aprovechando que tengo estas unidades voy a explicarte las partes de las que se compone un SSD, cómo influyen en su rendimiento, qué características debe tener un SSD enfocado a servidores de alto rendimiento y por qué su precio es superior a los de uso doméstico.

alto rendimiento ssd Synology SAT5200

Partes de un SSD de alto rendimiento

Un SSD funciona de una manera muy parecida a un ordenador. Un ordenador tiene un procesador que es el cerebro que gestiona la información, un disco que almacena la información y una memoria RAM que es un acceso muy rápido a esa información para que el procesador no tenga que ir a buscarla al disco.

Un SSD podríamos decir que es un ordenador en pequeñito. Tiene una controladora que se encarga de procesar toda información y que sería como el procesador en un PC. Después tiene una memoria NAND que es donde el SSD almacena toda la información y que hace las veces del disco en el ordenador. Y finalmente la memoria DRAM hace las funciones de la RAM en un ordenador porque es una memoria mucho más rápida que la NAND y que la controladora utiliza para guardar los datos a los que acede con mayor frecuenciaPartes de un SSDAl igual que ocurre que un ordenador, cuanto más rápida sea la controladora, la NAND y la DRAM mayor será su rendimiento y longevidad, y por lo tanto su precio se encarecerá.

Controladora SSD

La controladora es una de las partes más importantes de un SSD porque es el cerebro que controla el flujo de datos y la que determina cómo se realizan los procesos internos de lectura-escritura dentro del mismo.

Los Synology SAT5200 tienen una controladora Phison PS3112-S12DC. Esta controladora ha sido modificada y optimizada específicamente para los servidores NAS de Synology. Esto es muy importante porque nunca vamos a tener incompatibilidad entre el SSD y el hardware de los servidores de Synology.

controladora phison ssd synology sat5200

Synology tiene la posibilidad de actualizar el firmware y de programarla según sus necesidades como hace Apple con sus equipos.

Si estamos hablando de servidores los datos son lo más importante. Además de buscar SSD veloces nunca debemos perder de vista que deberemos preservar siempre la integridad de los datos. No todos los SSD son recomendables para su uso en un servidor NAS. Incluso dentro de los SSD específicos para servidores los hay más caros y más baratos en función del tipo de servidor al que vaya destinado.

Protección de datos 

Los SSD SAT5200 de Synology gracias a su controladora tiene una protección de ruta de datos punto a punto. El Phison PS3112-S12DC tiene un motor de corrección de errores LDPC ECC de tercera generación que comprueba la paridad de los datos para garantizar su integridad desde que llegan a la unidad SSD hasta que quedan grabados en la memoria NAND. Los datos se protegen de posibles corrupciones en cada paso que realizan dentro del SSD.

condensadores plp ssd

Los Synology SAT5200 de alto rendimiento tienen una batería de condensadores para proteger los datos contra una pérdida de energía por caída de potencia eléctrica en el SSD. Esta característica se llama PLT (Power Loss Protection). Los condensadores son los encargados de suministrar potencia eléctrica a la controladora en caso de fallo eléctrico para darle tiempo a limpiar los datos de la DRAM y grabarlos en la NAND. El PLP asegura la integridad de los datos los protege contra la corrupción por una fallo eléctrico del sistema.

La controladora Phison del Synology SAT5200 es muy rápida, está construida con una tecnología de 28nm, consigue reducir la latencia y proporcionar un rendimiento excepcional ante altas cargas de trabajo.

Vídeo almacenamiento SSD de alto rendimiento con el Synology SAT5200

En este vídeo te explico paso a paso las partes de un SSD usando como ejemplo la serie SAT5200 de Synology porque son unos SSD que lo tienen todo ya que están enfocados a servidores de alto rendimiento.

La serie SAT5200 de Synology se fabrica con 3 capacidades diferentes. Si tienes curiosidad por ver su precio aquí los tienes:

Almacenamiento NAND en un SSD

Siguiendo con nuestra analogía, la memoria NAND sería como el disco duro de un ordenador. Es donde se guarda el grueso de la información y donde reside el almacenamiento como tal del SSD.

Existen varios tipos de memoria NAND en función de cómo están construidos: SLC, MLC, TLC o QLC. Ahora no voy a pararme en explicar eso porque lo dejo para otro día para más adelante. Los Synology SAT5200 tienen una NAND Intel TLC NAND de 96 capas.

TLC es actualmente como están construidos la mayoría de los SSD del mercado. MLC es una tecnología mejor pero cuando hablamos de alta capacidad es más complicado su fabricación. QLC es peor que TLC y por eso en este caso Synology ha desechado este proceso de fabricación.

NAND ssd synology sat5200

La NAND es una memoria no volátil, es decir, que cuando desaparece la alimentación eléctrica los datos se mantienen. La memoria NAND está compuesta por unas celdas que es donde se guarda la información. El número de escritura en estas celdas es finito y con el tiempo el SSD empieza a degradarse. Tienes todo esto explicado en la masterclass sobre SSD

Tabla de traducciones TFL

En un SSD los datos se guardan en direcciones de memoria. Cuando queremos recuperar un dato previamente grabado debemos saber en qué dirección de memoria está. Para ello el SSD genera una tabla llamada FTL (tabla de traducciones) que funciona como una gran hoja de cálculo o bases de datos.

tabla tfl ssd

Cuando guardamos un dato se apunta en esta tabla en qué dirección de memoria se ha grabado y cuando queremos leerlo consultamos en qué dirección está. La tabla FTL le permite a la controladora traducir una dirección LBA a una celda o posición concreta dentro del SSD.

DRAM en un SSD

La DRAM es una memoria mucho más rápida que la NAND. Sería el equivalente a la memoria RAM en un ordenador siguiendo con la analogía con un PC. Esto hace que el SSD sea mucho más rápido porque la consulta para ver dónde está un dato se hará en un tiempo menor que si la FTL estuviera guardada en la memoria NAND. Las traducciones de memoria se harán más rápido tanto en lectura como en escritura.

La tabla FTL está continuamente actualizándose y en ella se escriben millones de registros. Recuerda como funciona el sobreaprovisionamiento (overprovissioning) y que para modificar un dato de un bloque debemos borrar todo el bloque y volver a escribirlo. Esto produce un desgaste y acorta la vida del SSD porque el número de sobreescrituras de cada celda es limitado.

DRAM ssd synology sat5200

Como la DRAM es una memoria volátil, es decir, cuando deja de recibir alimentación eléctrica se borran los datos, la tabla FTL cada cierto tiempo se guarda en la memoria NAND para tener una copia actualizada cuando se apaga el equipo. El desgaste de la NAND es mucho menor si almacenamos la tabla FTL en la DRAM que si estamos constantemente actualizándola.

Si l tabla FTL está  alojada en la DRAM vamos a conseguir prolongar la vida del SSD porque se produce una mayor nivelación. La nivelación en un SSD consiste en minimizar el efecto de desgaste de las celdas de un SSD porque todas las celdas se escriben por igual. Los SSD con DRAM tienen una vida más larga.

En todo el mundo sólo hay 3 fabricantes de reirías DRAM: Samsung, Hynix y Crucial. En el caso de los Synology SAT5200 el fabricante es Hynix.

El único inconveniente de utilizar DRAM es que el SSD tiene un componente más y por lo tanto encarece el precio. Los SSD DRAM-less como es lógico son más baratos pero su rendimiento y vida útil es menor.

Sobreaprovisionamiento en los SSD Synology SAT5200

Dento de los SSD Synology SAT5200 encontramos varios módulos de memoria NAND de Intel (NA7AG64A0A). Estos módulos suelen ser de 128GB.

Dentro el SAT5200-960G encontramos 10 chips o módulos NAND.

synology sat5200 960GB número módulos nand

Si fueran módulos de 128GB tendríamos 1.280GB de memoria NAND. En el caso del SAT5200-960G el usuario dispone de 960Gb de almacenamiento real para su uso, lo que quiere decir que el resto está reservado por el sistema para sobreaprovisionamiento.

El modelo de 960 TB tendría 480GB de sobreaprovisionamiento y el de 1.920 GB tendría 640GB libres (20 módulos de 1.280 GB =2.560GB). Como puedes imaginar Synology no confirma estos datos, pero son los más lógicos.

El controlador Phison aprovecha este gran sobreaprovisionamiento para reducir la sobreamplificación que se produce en los procesos de escritura intensos. Por eso los Synology SAT5200 tienen un DWPD de 1.3

Piensa que aunque por ejemplo en el SAT5200-1920G creas que estás pagando por el 1.920 GB, realmente el SSD internamente tiene 2.560GB.

Serie Synology SAT5200

Como habrás comprobado a lo largo de este articulo la serie SAT5200 de Synology son unos SSD enfocados a uso empresarial para los servidores de Synology de alto rendimiento con altas cargas de trabajo como procesos de virtualización, bases de datos muy exigentes, ERP, CRM,...

Aunque evidentemente puedes utilizarlas en cualquier marca y modelo de NAS están diseñados para utilizarse en los Flasnstation y servidores más potentes de alta gama de Synology.

Ahora que ya sabes valorar los componentes de un SSD aquí tienes la ficha técnica de los 3 SSD de Synology.

Ficha técnica SSD Synology SAT5200     
ModeloSAT5200-480GSAT5200-960G SAT5200-1920G
Capacidad efectiva 480 GB960 GB1.920 TB
Lectura secuencial (128KB, QD32) 530 MB/s530 MB/s530 MB/s
Escritura secuencial (128KB, QD32) 500 MB/s500 MB/s500 MB/s
Lectura aleatoria (4KB, QD32) 95.000 IOPS98.000 IOPS98.000 IOPS
Escritura aleatoria (4KB, QD32) 55.000 IOPS67.000 IOPS60.000 IOPS
Terabytes escritos (TBW) 1.145 TB2.290 TB4.581 TB
Escrituras por día (DWPD) 1.31.31.3
Promedio de tiempo entre averías (MTBF) 1.5 millones de horas1.5 millones de horas1.5 millones de horas
Protección contra pérdida de energía (PLP)
Consumos
Lectura activa 2,6 W2,9 W3,1 W
Escritura activa 4,2 W4,6 W5,1 W
Inactivo 1,4 W1,5 W1,6 W
Temperatura operativa 0°C a 70°C0°C a 70°C0°C a 70°C