O que é data writing per day (DWPD)

Um dos principais benefícios em usar SSDs em computadores e sistemas de armazenamento é que a maioria desses módulos são mais confiáveis do que os hard disks.

Uma das razões dessa maior durabilidade é porque os módulos de memória não possuem partes móveis, ou seja, tem menos componentes sujeitos a falhas.

Mas essa afirmação nem sempre é verdadeira e o fato é que hard disks conseguem armazenar muito mais dados, por mais tempo e por apenas uma fração do investimento exigido para comprar um SSD.

Afinal, o que comprar, um servidor com HDD ou SSD? Essa é uma questão que sempre vem em mente para usuários que precisam atualizar seus computadores e sistemas de armazenamento.

As memórias SSD também falham

Existem vários benefícios para utilizar unidades de estado sólido (SSD) em computadores e sistemas de armazenamento, incluindo o desempenho, a economia de espaço em racks e a maior confiabilidade dos dados armazenados.

Mas será que a durabilidade realmente é um diferencial válido entre um hard disk e um SSD? Assim como os discos rígidos, todas as memórias flash vão falhar, algumas inclusive antes do tempo esperado.

Além disso, os módulos flash voltados para o mercado doméstico tem a fama de serem rápidos e baratos, mas a verdade é que muitas essas unidades falham antes mesmo dos hard disks de um computador convencional.

Cada SSD possui um número limitado nos ciclos de gravação

Toda unidade de armazenamento flash possui células para registrar dados. Mas, ao contrário dos sistemas computacionais baseados em disco rígido, as unidades de estado sólido (SSD) possuem um número limitado de ciclos para gravação/apagamento de dados.

Isso significa que as células de uma memória flash suportam apenas um número limitado de gravações até que a camada de óxido de seus transistores comece a falhar, num processo conhecido como flash wear-out.

Esse problema se agrava quando o assunto envolve storages all flash de grandes data centers. Esses sistemas geralmente atendem milhares de usuários, executam milhões de operações por segundo e precisam trabalhar 24x7.

Diferentes memórias para diferentes aplicações

É óbvio que cada aplicação exige um determinado volume de gravação de dados, por isso os fabricantes de memórias não tardaram a incorporar produtos com células mais resistentes em seus portfólios, que além de mais rápidas, também suportam um maior volume de gravação.

O número de ciclos de gravações que um determinado tipo de flash NAND pode tolerar é chamado de resistência, e está presente em todos os SSDs.

Como cada ciclo de gravação ou movimentação de dados afeta a qualidade do substrato de silício presente nas células de um SSD, essas operações reduzem a confiabilidade do conteúdo armazenado conforme seu uso.

Essa informação é extremante importante pois, com o passar do tempo, todas as células que compõe as memórias flash perdem suas propriedades e deixam de ser confiáveis, exigindo assim que esses módulos sejam substituídos.

Assim, além da capacidade, desempenho e forma de conexão, a maioria das unidades SSD comercializadas também inclui especificações técnicas sobre sua vida útil estimada.

Como saber qual a vida útil de uma memória flash?

Quando se trata de armazenamento, há dois fatores importantes a considerar: A capacidade de armazenamento e a confiabilidade do componente.

Os hard disks possuem diversos componentes eletromecânicos, mas já são nossos velhos conhecidos: Custam pouco, são confiáveis e armazenam uma grande quantidade de informações.

Já os módulos SSD NAND são semicondutores que podem ser fabricados com diferentes tipos de células, são capazes de entregar diferentes taxa de desempenho e que são gerenciados por diferentes tipos de software.

Mas como saber quantos dados podemos escrever em um drive ou sistema de armazenamento all flash antes que a unidade comece a falhar?

A vida útil de uma unidade SSD geralmente é calculada pelo tempo que ela será usada antes de começar a experimentar qualquer degradação no desempenho.

Essa informação, geralmente dada em DWPD ou TBW, é de extrema importância para que servidores e storages de alta disponibilidade sofram manutenção preventiva e não tenham interrupções não programadas.

O que é Data writing per day (DWPD)?

Data writing per day (DWPD) ou “Gravação de dados por dia” é a capacidade diária de gravação suportada por um SSD durante sua vida útil. Esse valor é calculado pela capacidade total de armazenamento fornecida (TBW) dividida pelo número de dias de garantia oferecido pelo fabricante da memória.

Como as células de um SSD sofre desgaste de acordo com o uso, o cálculo da resistência desse módulo também pode ser calculado de duas formas para efeito de garantia: Pelo DWPD ou por seu TBW (terabytes gravados), que representa o total de dados que pode ser gravado pelo dispositivo durante sua vida útil.

Essas métricas de controle geralmente são apresentadas em dias (DWPD), mas não é incomum que alguns fabricantes apresentem esses dados grafados apenas em “anos de uso”.

Por exemplo, espera-se que uma memória flash com 5 anos de garantia tenha uma vida útil mínima estimada com o mesmo período quando em um uso normal, ou seja, sem exceder o DWPD médio fornecido.

Assim, ao montar uma solução como um NAS NVMe, a capacidade, o uso e a resistência do dispositivo devem estar de acordo com o volume de dados suportado por suas unidades de memória flash.

Como calcular o DWPD de um módulo flash?

Como precisamos ter certeza do que cada SSD oferece além do espaço de armazenamento, a primeira pergunta que nos ocorre é sobre a durabilidade de cada componente.

Essa equação torna-se mais preocupante quando não conseguimos mensurar o desgaste de um módulo de memória, que pode simplesmente parar de funcionar sem nenhum aviso.

Como nem sempre o DWPD é expresso na embalagem do produto, vale sempre entender como calcular quanto cada módulo SSD suporta gravar por dia.

Caso a única informação fornecida pelo fabricante seja a capacidade total de gravação em terabytes suportada, basta dividir o TBW informado pela capacidade do dispositivo, pela quantidade de anos de garantia e finalmente por 365 dias.

Imagine, por exemplo, um módulo SSD com garantia de cinco anos. Esse tempo de garantia equivale a 1.825 dias.

Assim, supondo que o módulo em questão possua 2TB de capacidade e um TBW informado de 3650, esse módulo terá um DWPD=1

Cada aplicação precisa de um SSD com DWPD diferente.

As unidades SSD são fabricadas com 5 tipos de células: Células SLC, MLC, TLC, QLC e PLC. Cada uma dessas células registra dados de forma distinta e suporta diferentes um volume de gravações de dados distinto.

Cada memória flash, seja ela para uso em um computador doméstico ou compor um flash array corporativo, permite um número limitado de gravação, mas suporta um volume exponencialmente maior de leitura.

Isso significa que aplicações menos exigentes no número de gravações em suas células custarão menos e terão uma longevidade maior de uso.

Unidades flash de leitura intensiva: As unidades flash de leitura intensiva são desenvolvidas para sistemas que raramente gravam dados, mas permitem altas cargas de trabalho de leitura.

Esses sistemas são projetados para aplicações do tipo “read only” e oferecem um ótimo desempenho para leitura de dados, mas não foram idealizados para resistir a aplicações que exigem gravações consistentes.

A recomendação de uso para essas unidades é utilizar memórias flash NAND de 1 DWPD, que custam mais baratas que os módulos mais resistentes.

Essas unidades são ótimas para aplicações de cold storage, servidores de arquivos que guardam documentos históricos e aplicações de backup que não sofrem atualização constante. Consequentemente, por não precisarem ser tão resistentes, esses sistemas de armazenamento serão mais baratos.

Sistemas All Flash de uso misto: As soluções All flash de uso misto são idealizadas para cargas de trabalho balanceadas, como o trabalho típico de um servidor e sistemas que fazem o compartilhamento de arquivos.

Esses sistemas de armazenamento utilizam módulos SSD intermediários, geralmente com 3 DWPD. Esses módulos são mais caros que os apresentados anteriormente, mas suportam um volume de gravações maior.

Flash storages para gravação intensiva: Os flashes storages para a gravação intensiva foram desenvolvidos para suportarem cargas de trabalho extremamente complexas, como servidores que registram logs em alta velocidade ou para suportar grandes servidores de banco de dados em grandes data centers.

Essas unidades são construídas com o que há de melhor em SSDs, geralmente custam muito mais caro que sistemas de leitura intensiva e possuem até 10 DWPD.

Isso significa que esses módulos flash suportam gravar até 10x sua capacidade nominal todos os dias, ou seja, aceitam escrever uma quantidade quase ilimitada de dados sem afetar sua vida útil.

Para que serve o DWPD?

A principal função da classificação DWPD é informar qual a capacidade de gravação que um sistema computacional pode suportar antes que ele se torne não confiável.

Essa informação é extremamente útil em data centers, onde servidores e storages do tipo All Flash executam aplicações corporativas continuamente e não pode falhar.

Porém, vale lembrar que mesmo pequenas empresas e usuários domésticos também podem se beneficiar dessa métrica para evitar imprevistos.

De qualquer forma o DWPD varia de acordo com o módulo flash adquirido: Unidades SSD destinadas ao consumidor são muito mais baratas e fáceis de encontrar que as uso corporativo.

Uma memória para cada tipo de aplicação

As unidades de estado sólido (SSDs) voltadas para uso doméstico são do tipo QLC ou PLC, possuem menor capacidade de armazenamento e baixa classificação de resistência.

Por outro lado, fabricantes de SSD corporativos como a Micron oferecem memórias com diferentes níveis de resistência, que podem equipar sistemas de leitura intensiva, escrita intensiva ou mista.

Um SSD corporativo de alta capacidade para aplicações cold storage pode oferecer resistência de apenas um DWPD, ou seja, essa unidade pode gravar e reescrever apenas sua capacidade total por dia de dados durante sua vida útil.

Porém, a Micron também oferece SSDs de classe empresarial com suporte de 5 DWPD, indicados para compor soluções que possuem cargas de trabalho com uso intensivo de gravação.

Somos especialistas em storages all flash

Storages all flash possuem baixa latência, ou seja, não precisam de tempo para girar seus discos e inicializar suas buscas como os sistemas baseados em discos rígidos tradicionais (HDDs).

Essa funcionalidade é particularmente importante para aplicações que precisam ler ou escrever grandes quantidades de dados diariamente, mas escolher corretamente uma solução all flash corporativo exige a ajuda de um profissional.

Lembre-se ao executar aplicações de missão crítica com memórias flash não apropriadas pode causar falha prematura do sistema e a perda de dados, quase sempre com resultados catastróficos.

As métricas DWPD e TBW são importantes por duas razões: Porque ajuda a entender os limites do seu servidor ou dispositivo de armazenamento e porque ajuda a planejar as futuras atualizações no sistema de armazenamento.

Traga seu projeto e tire suas dúvidas. Somos especialistas em servidores, sistemas de armazenamento e distribuidores Seagate, Western Digital, Micron e Infortrend.