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SSD : tout savoir sur le stockage de données Solid-State Drive

Un SSD (Solid-State Drive) est un support de stockage de données de plus en plus utilisé, aussi bien par les particuliers que par les entreprises. Découvrez tout ce que vous devez savoir à ce sujet : définition, avantages, différents types…

Depuis la fin des années 2000, le SSD remplace progressivement les disques durs dans les ordinateurs de bureau, les serveurs de Data Centers et les stations de travail. Il s’agit d’un support de stockage de données performant, rapide, fiable et efficace.

De façon concrète, un SSD consiste en un assemblage de puces mémoire sur un circuit imprimé. Une interface In/Out (généralement SATA ou PCIe) permet d’alimenter cet assemblage et d’assurer le transfert de données.

SSD ou HDD : quelles sont les différences ?

ssd vs hdd

Pour bien comprendre ce qu’est un disque dur SSD, il est utile de le comparer avec les HDD (Hard Disk Drive). Autrefois, le support de stockage le plus répandu, le disque dur propose un stockage  » non-volatile  » reposant sur des forces physiques : le mouvement et le magnétisme.

Il s’agit concrètement de disques qui tournent et écrivent du code, abrités dans un manteau magnétique pour préserver les données. Fiables, faciles à utiliser, les HDD sont longtemps restés populaires, car il n’existait pas de meilleure alternative.

L’arrivée du SSD a toutefois changé la donne. Cette technologie repose sur la mémoire flash. Ainsi, plutôt que d’écrire physiquement les données sur un disque, ces appareils utilisent des puces mémoires (comme les puces NAND). Au sein de ces puces, des semiconducteurs s’arrangent en différents états de charges électriques afin de stocker le code. Seules les patterns électriques bougent, et c’est la raison pour laquelle on parle de  » solid state  » (état solide).

Précisons que l’on retrouvait déjà la mémoire Flash dans d’autres appareils comme les thumbdrives. Toutefois, cette technologie n’était pas suffisamment rapide et trop chère pour se démocratiser. D’ailleurs, même les SSD modernes restent plus chers qu’un HDD à capacité égale.

SSD : quels sont les avantages ?

ssd avantages

Le SSD présente de nombreux avantages par rapport au HDD. Tout d’abord, il ne comporte pas de pièces mouvantes. C’est un atout important, car ces pièces peuvent être facilement endommagées. Par exemple, lorsqu’un ordinateur portable chute, le HDD risque de se casser. Ce n’est pas le cas du SDD. Ainsi, ils sont généralement plus durables et plus fiables que les HDD.

Par ailleurs, de par la vitesse à laquelle les patterns électriques se déplacent, les SSD peuvent écrire ou lire des données à une vitesse largement supérieure à celle des HDD. La consommation d’énergie est également bien moindre, ce qui limite aussi la chauffe et préserve l’autonomie (dans le cas des laptops).

Ils sont par ailleurs plus petits et plus légers que les HDD. C’est ce qui a permis de créer des ordinateurs portables, des tablettes et autres appareils mobiles largement plus fins. Les devices les plus affinés embarquent un SSD directement intégré à la carte mère. Ils présentent également différentes formes et dimensions, en fonction du nombre de puces qu’ils embarquent et de l’arrangement de ces composants.

Autre avantage : les dysfonctionnements se révèlent largement plus rares pour les SSD que pour les HDD. Ceci est notamment lié à des fonctionnalités comme le ECC (errore-correction code) qui permet d’éviter les erreurs.

Quels sont les différents types de mémoire ?

On dénombre trois types de mémoires différents pour les SSD : SLC, MLC et TLC. Dans le cas du Single-level cell (SLC), chaque cellule peut stoker un morceau de donnée (1 ou 0). Ainsi, chaque cellule ne peut lire que deux valeurs différentes. C’est ce qui permet à la mémoire SLC d’être la plus rapide et la plus précise pour l’écriture, de consommer le moins d’énergie, et d’être la plus durable. Malheureusement, c’est aussi la plus chère. C’est la raison pour laquelle ce type de mémoire est principalement utilisé par les entreprises.

La mémoire Multi-level Cell (MLC) permet à chaque cellule de garder deux morceaux de données (1 et 0). Il y a donc quatre valeurs différentes possibles : 00, 11, 01, et 1. De fait, le MLC permet d’étendre la capacité de stockage sans augmenter les dimensions du SSD. Le prix est également moins cher que celui du SLC. En revanche, la vitesse d’écriture est plus lente et moins précise, et la consommation d’énergie est largement plus importante. Les SSD MLC sont actuellement les plus courants sur les appareils haut de gamme.

Enfin, la mémoire Triple-level cell (TLC) permet à chaque cellule de garder trois morceaux de donnée. Ainsi, leur capacité de stockage est plus élevée pour un prix nettement moins cher. En revanche, la vitesse d’écriture et de lecture et plus lente et moins précise et la consommation d’énergie encore plus importante que pour les SSD MLC.

SSD : quels sont les différents types de connexions ?

ssd connexion

Il existe différents types de connexions pour les SSD. De manière générale, on dénombre trois catégories principales.

Le SATA III est l’évolution finale de la connexion SATA, que l’on retrouve aussi bien sur les HDD que sur les SSD. Cette polyvalence s’est révélée très utile lors de la transition du HDD vers le Solid State Drive. Cependant, maintenant qu’il devient progressivement le support de stockage le plus utilisé, les connexions SATA III deviennent moins populaires. Pour cause, elles ne peuvent prendre en charge une bande passante que de 600 mégabytes par seconde en moyenne. Encore faut-il que le support en question soit branché sur un port Sata III 6GB/s.

Le PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) permet de connecter le SSD directement aux lignes PCIe des cartes mères. Ainsi, le flux de données est plus direct. Les opérations s’en trouvent accélérées. La vitesse d’écriture maximale peut atteindre 1Gb par seconde. Malheureusement, cette connexion est à l’heure actuelle un peu onéreuse. Elle est donc à réserver aux utilisateurs en quête de performances maximisées.

Le NVMe (Non-Volatile Memor Express) est conçu pour rendre les connexions PCIe plus versatiles, plus faciles à mettre à jour, et plus rapides. Il s’agit de la connexion la plus récente, et donc de la plus chère à l’heure actuelle. A titre d’exemple en 2019, un SSD NVMe connecté en M2 de 500 Go coûte le même prix qu’un modèle SATA III 250 Go en 2017 : environ 80 euros sur materiel.net. De par ses performances, le NVMe devrait toutefois rapidement se démocratiser au fil des années à venir.

Quel futur pour les SSD ?

Au fil du temps, les HDD vont devenir de plus en plus rares. Ils seront certainement toujours utilisés pour stocker de très grandes quantités de données, mais les SSD devraient devenir la nouvelle norme. On en retrouve désormais même couramment sur les configurations les plus économiques. Cependant, il ne s’agit que d’une solution parmi d’autres dans un contexte de stockage Big Data et Cloud.

S’ils permettent d’accélérer l’accès aux données et leur migration, ces amas de puces mémoire Flash ont une durée de vie limitée dépendant de leur utilisation. Ils ne sont pas recommandés pour le stockage à long terme.

On se rappelle des tweets d’Octave Klaba, CEO d’OVH, évoquant 96  Solid State Drive tombés au champ d’honneur après une panne d’alimentation. Or, les disques dur classique fonctionnent correctement pendant environ 10 ans. Cependant, les performances baissent significativement après cinq ans d’utilisation, selon un rapport de Google. Cette étude réalisée dans les centres de données de la firme de Mountain View portait sur 100 000 disques durs atteste que les composants très sollicités dans les six premiers mois ont tendance à défaillir plus facilement.

De fausses idées à contrebalancer

La durée de vie d’un Solid State Drive dépend réellement du nombre d’écriture et de lecture, des charges électriques reçus, mais les plus sollicités (dans un contexte cloud, big data et analytics donc) tiennent environ 3 ans. Bon nombre de produits sur le marché contredisent cette moyenne. Certains d’entre eux sont garantis 10 ans, indiquant qu’ils pourraient fonctionner plusieurs décennies dans le cadre d’une utilisation bureautique. Il faudra attendre encore quelques années pour tirer un bilan clair concernant cette variable.

À son tour, le SSD finira sans doute par être remplacé. Cependant, aucune technologie réellement viable n’est en mesure d’assurer ce rôle à ce jour. Il faudra sans doute attendre que la technologie de stockage quantique se développe pour assister à la fin du règne du Solid-State Storage.

Les Solid State Drive dédiés au Cloud et au Big Data

Micron NVME Série 9300

Cette solution prévue pour les centre de données est orientée vers les opérations en temps réel. La série 9300 de Micron comprend cinq disques d’une taille allant de 3,2 To à 15,36 To. La vitesse de lecture atteint les 3,5 Gb/sec, bien loin des performances des disques grand public (2 GB/sec environ). Ils peuvent réaliser jusqu’à 850 000 opérations d’entrée sortie par seconde en lecture et 310 000 écriture dans le même laps de temps. Ils sont divisibles en 32 espaces distincts pour faciliter les déploiements. Ces SSD reprennent la forme d’un HDD classique 2,5 pouces.

Western Digital Ultrastar DC SN630

La série Ultrastar DC SN630 de WD comporte quatre modèles allant de 960 Go à 7,680 To. Il dispose d’une connectivité PCI Express 3.0 x4 et d’un port NVME 1.3. La technologie de mémoire NAND atteint une vitesse de lecture de 2,7 Go/sec et 1,2 Go/sec en écriture. Le nombre d’opérations maximum en lecture est de 363 750 par seconde et de 54490 en écriture.

 

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