フラッシュSSDとフラッシュSSDストレージ・アレイは、ますます普及しています。その理由は、速度の必要性、あるいは少なくともその必要性が認識されていることなど、さまざまな要因によるものです。市場ではほとんどの人が、SSDストレージは従来のHDDストレージよりも高速なデバイスだと考えています。しかし、これは実際に正しいのでしょうか？フラッシュSSDの真実について、この記事で一緒に探っていきましょう。
意見：フラッシュSSDは従来のハードドライブより常に高速
ほとんどのIT関係者は、これが真実であることに同意するでしょう。しかし、ここで言う「常に」という言葉が正しいかどうかは、真実はわかりません。
事実：フラッシュSSDストレージはHDDストレージより常に高速というわけではありません。
これは、アプリケーションの負荷、SSDの寿命、SSDの書き込み先によって異なります。
ランダムアクセスと読み取りアクセスの両方のレイテンシに関する性能は、従来のHDDハードドライブよりも優れています。 たとえば、ランダム読み取りレイテンシでは、従来のHDDは2.9msから12msの妥当な範囲ですが、フラッシュSSDの性能は100マイクロ秒程度に制御され、高負荷の読み取り操作やランダムアクセスのシナリオに適しています。低レイテンシの直接的な効果は、フラッシュ SSD からデータを読み取る機能をより簡単にすることであり、フラッシュ SSD の特定の領域からデータを直接読み取ることができます。フラッシュ SSD は、特にデータの読み取りに関して、オペレーティングシステムの起動時やアプリケーションの起動時に役立つことがよくあります。
SSDフラッシュ・ストレージの性能は、書き込み操作中に増幅されると著しく低下し、フラッシュSSDの使用とともに低下し続けます。性能劣化のレベルを遅らせる手段はありますが、それは相対的なものに過ぎません。性能劣化のレベルは、フラッシュNANDのタイプに大きく依存します。より高価なシングルレベルセル SLC フラッシュは、エンタープライズ クラスのマルチレイヤー セル eMLC、マルチレイヤー MLC、またはトリプルレベルセル TLC フラッシュを上回ります。
従来のディスク・ストレージの性能は、ディスクのデフラグを行うことによっても低下します。各フラグメントはデータブロック全体を読みに行くため、フラグメンテーションが増加するにつれて待ち時間が増加します。従来のディスクでは、デフラグは比較的簡単で効率的です。残念ながら、現在のフラッシュメモリでは、SSDの書き込みがパフォーマンスを低下させることは紛れもない事実です。したがって、SSD の速度が従来のディスクの速度よりも優れていると盲目的に述べるのは非科学的であり、シナリオによってはフラッシュが従来のディスクを下回ります。
書き込み操作は、確かにフラッシュSSDの欠点です。また、フラッシュSSDと従来のディスクでは、書き込み操作の扱いがまったく異なります。従来のディスクでは、書き込まれたデータを上書きすることが可能ですが、フラッシュSSDでは不可能です。新しいデータを書き込む前に、これらのブロックを消去する必要があります。つまり、フラッシュSSDでは、従来のディスクほど簡単にデータを書き込むことができません。
一方、SSD コントローラーは、バックグラウンドでゴミ収集を実行することで、フラッシュ SSD のパフォーマンス問題を減速させる役割を果たします。コントローラのゴミ収集を実装する方法はいくつかありますが、最も一般的な方法は、ベンダーやストレージユニットによって異なりますが、20%～50%の余分な領域を事前に割り当てることです。
つまり、200TBのSSDストレージの場合、256TBのスペースが必要ですが、そのうち実際に利用可能なのは200TBだけです。余分なスペースは、ユーザーによる書き込みがゴミ収集中に影響を受けないように、コントローラに動的スペースを提供するために使用されます。非推奨データを含む書き込みページは残りのページスペースと交換され、新たに消去されたページが新たに利用可能なスペースとなります。
フラッシュSSDのダイナミック・スペースは、全体的な書き込み時間を短縮し、書き込み操作のフロー全体を実質的に短縮するため、書き込み操作のパフォーマンスが大幅に向上します。
書き込み動作は、より高価なシングル・レベル・セルSLCフラッシュSSDの読み出し速度に近いです。エンタープライズ・マルチレイヤー・セルeMLC、マルチレイヤー・セルMLC、特にトリプル・セルTLCの場合、書き込み性能は読み出し性能よりもはるかに低くなります。一方、従来のディスクでは、読み取り性能と書き込み性能は比較的接近しています。
一般的な意味で、フラッシュSSDが従来のディスクよりも高速であることは事実です。したがって、どの時点でフラッシュ SSD のパフォーマンスが従来のハード ドライブより遅くなるのでしょうか？その答えは、作業負荷のほとんどが書き込みである場合、または長期間使用されているSSDや書き込み操作が多いSSDで、さまざまな操作が混在している場合です。
