Почему индивидуальные решения SSD имеют смысл для ваших промышленных приложений

В Южной Корее есть производитель станков с ЧПУ, который мы поставляем с тех пор. 2019. Их первый заказ был на стандартные твердотельные накопители M.2 коммерческого класса.. Хорошие диски. Неправильное приложение. В течение восьми месяцев, они заменили 12% установленной базы. Машины создают серьезную вибрацию, температура окружающей среды возле контроллера регулярно достигает 65°C, и колебания мощности из-за сильного запуска двигателя повреждали данные на приводах без защиты от потери мощности.. Мы переключили их на индивидуальную промышленную конфигурацию — NAND с широким диапазоном температур., скорректированные температурные кривые дроссельной заслонки, и PLP-конденсаторы — и их годовая частота отказов упала до уровня ниже 0.3%. Тот же форм-фактор. Тот же слот. Совершенно другой результат. Вот что “адаптированный” на самом деле означает в промышленном контексте.

Промышленные приложения не терпят универсальных решений — каждая переменная окружающей среды требует продуманного инженерного решения..

Оглавление

1. Проблема промышленного хранения
2. Температура: Тихий убийца
3. Напишите требования к выносливости
4. Нестабильность электропитания и защита данных
5. Настройка прошивки для промышленных задач
6. Реальные приложения, Реальные решения
7. Часто задаваемые вопросы
8. Создавайте для своей среды

Проблема промышленного хранения

Потребительские твердотельные накопители созданы для одной цели: человек сидит за столом в комнате с климат-контролем, занимаюсь обычными компьютерными делами. Это вполне разумная цель проектирования — она охватывает подавляющее большинство SSD-приложений по всему миру..

Индустриал это не то. Промышленный означает производственный цех где температура окружающей среды колеблется 40 градусов между летом и зимой. Это означает, что наружная цифровая вывеска в Дубае нагревается до 80°C внутри корпуса.. Это означает железнодорожную вычислительную систему, в которой вибрация постоянна, а мощность может упасть без предупреждения.. Это означает, что записывающее устройство наблюдения записывает 24/7 устойчивыми темпами, которые исчерпают потребительский спрос за несколько месяцев.

The difference between consumer and industrial SSDs это не сегментация маркетинга — это принципиально иная инженерия для принципиально иных реалий. И “промышленный” сам по себе не является универсальным. К горнодобывающим предприятиям в Австралии предъявляются другие требования, чем к чистым фармацевтическим помещениям в Швейцарии.. Адаптация означает согласование побуждения с конкретной комбинацией стрессоров..

Температура: Тихий убийца

Флеш-ячейки NAND представляют собой полупроводниковые устройства., и их поведение меняется с температурой. Срок службы записи снижается при повышении температуры.. Сохранение данных — как долго записанные данные остаются читаемыми без питания — ухудшается при повышенных температурах.. Ошибки чтения становятся более частыми. Ничто из этого не проявляется как драматические неудачи.. Это проявляется как незаметное повреждение данных., постепенно увеличивающаяся частота ошибок, и диски, которые умирают за несколько месяцев до номинального срока службы.

Стандартные коммерческие SSD рассчитаны на температуру от 0°C до 70°C.. Потолок в 70°C кажется щедрым, пока вы не измерите реальную температуру привода в реальных корпусах.. Мы видели тепловые измерения от заказчиков, где температура перехода NAND достигает 85°C в корпусах с “адекватный” вентиляция. Контроллер нагревается еще сильнее.

Наш промышленные твердотельные накопители M.2 и широкотемпературные модули mSATA используйте NAND, специально экранированный и распределенный для работы при температуре от -40°C до 85°C.. Это не тот же NAND с другой наклейкой. Он был протестирован во всем температурном диапазоне на уровне пластины., и только чипы, соответствующие промышленным спецификациям, идут в промышленную продукцию. Каждая партия прослеживается до оригинальная NAND-фабрика.

Проверка температуры выполняется для каждой партии промышленных твердотельных накопителей, а не только для образца, полученного при первоначальной квалификации..

Напишите требования к выносливости

Типичный бизнес-ноутбук может записывать 10–20 ГБ в день.. Написание видеорегистратора наблюдения 8 каналы видео 1080p записывают 80–100 ГБ в день. Сервер базы данных, обрабатывающий высокочастотные транзакции, может 200+ ГБ ежедневно. Промышленный регистратор данных на заводе может непрерывно записывать данные со скоростью, которая позволит преодолеть номинальный TBW потребительского твердотельного накопителя менее чем за год..

Индивидуальная выносливость означает больше, чем просто выбор MLC вместо TLC (хотя это часть дела). Это означает настройку коэффициентов избыточного выделения ресурсов, соответствующих вашему коэффициенту усиления записи.. Это означает настройку алгоритмов сбора мусора и выравнивания износа для вашей конкретной схемы ввода-вывода.. Последовательная запись наблюдения выигрывает от совершенно другой оптимизации прошивки, чем произвольный ввод-вывод базы данных..

Мы настроили профили выносливости для различных применений, начиная от банкоматов (удивительно много записей из-за регистрации транзакций) к автономным транспортным средствам (массивная непрерывная запись данных датчиков). В каждом случае, понимание фактической рабочей нагрузки, а не удобного для маркетинга числа DWPD в таблице данных, определило правильную конфигурацию. Наш гид по увеличение срока службы SSD подробно описывает лежащие в основе разработки.

Нестабильность электропитания и защита данных

Чистая энергия — это роскошь, которой часто не хватает в промышленных условиях.. Циклы запуска/остановки двигателя вызывают провалы напряжения.. Молния может вызвать кратковременные отключения электроэнергии. Аварийные отключения не вежливо просят SSD сначала очистить кэш записи..

Без защиты от потери мощности (ПЛП), SSD, перехваченный во время записи во время сбоя питания, может повредить не только записываемые данные, но и таблицу сопоставления уровней трансляции флэш-памяти., по сути заблокировал диск. Мы видели это в поле, и без спец. (и дорогой) восстановление данных.

В наших промышленных твердотельных накопителях используются танталовые конденсаторы, которые обеспечивают достаточную удерживающую мощность для сброса данных в полете и обновления таблицы сопоставления FTL в случае неожиданного сбоя питания.. Это аппаратное решение, поддерживаемое защита от сбоя питания на уровне прошивки — несколько уровней защиты, не только один.

Для приложений, где даже мгновенная потеря данных недопустима — медицинская запись, финансовые операции, критически важное для безопасности журналирование — PLP не является обязательным. Это минимально приемлемый дизайн.

Настройка прошивки для промышленных задач

Вот что большинство покупателей не осознают: значительная часть поведения SSD определяется параметрами прошивки, которые можно настроить без замены оборудования. И для промышленного применения, эти корректировки имеют огромное значение.

Агрессивность ECC. Промышленные среды вызывают больше ошибок NAND. Мы можем увеличить мощность ECC при небольших затратах на чистую пропускную способность — это правильный компромисс, когда надежность превосходит контрольные показатели..

Чтение стратегий повторных попыток. Когда чтение не удалось, сколько повторений при разных порогах напряжения перед сообщением об ошибке? Для потребительских дисков, по умолчанию консервативен — быстрое сообщение об ошибках. Для промышленных приводов, настраиваемся на максимальное восстановление данных, допуская небольшую задержку для значительно более высокой надежности.

Режимы выравнивания износа. Статический против. динамическое выравнивание износа, и агрессивность каждого. Для рабочих нагрузок с большим объемом записи, агрессивная динамическая прокачка продлевает жизнь. Для приложений с большим объемом чтения и случайной записью, менее агрессивное выравнивание снижает усиление записи.

Эти конфигурации встроенного ПО тестируются и проверяются для каждого варианта использования клиента.. Не гадаем — профилируем нагрузку, настроить соответствующим образом, и подтвердите с помощью тестирование для конкретного приложения прежде чем приступить к производству.

Реальные приложения, Реальные решения

Наружные цифровые вывески. Клиенту на Ближнем Востоке требовались диски, выдерживающие температуру окружающей среды 55°C без активного охлаждения.. Мы указали NAND с широкой температурой, поднял тепловую точку дроссельной заслонки до 80°C (проверенный сейф для конструкции корпуса), и настроил режимы ожидания с низким энергопотреблением, чтобы уменьшить выделение тепла во время отображения контента.. Два года в, нулевые провалы поля по всему 3,000+ единицы.

Железнодорожные вычисления. Требуется европейский железнодорожный оператор Форм-фактор M.2 ведет встречу RU 50155 профили вибрации и удара. Мы добавили конформное покрытие для защиты от влаги., настроены расширенные параметры хранения данных, и обеспечили полную отслеживаемость партий для своих документация о соответствии нормативным требованиям.

Автоматизация производства. Тайваньскому производителю IPC требовалась постоянная задержка для приложений управления в реальном времени.. Мы отключили фоновые задачи, которые могли вызвать скачки задержки — агрессивная сборка мусора., NAND обновление, процедуры диагностики — и запланировать их на определенные периоды обслуживания. Результат: детерминированная производительность ввода-вывода системы управления зависеть от.

Каждое индивидуальное решение проходит полный цикл проверки качества, включая стресс-тестирование для конкретного приложения..

Часто задаваемые вопросы

Как узнать, нужен ли мне специализированный промышленный твердотельный накопитель вместо стандартного??

Если ваша рабочая среда находится в пределах 0–70°C, ваша нагрузка на запись умеренная, питание чистое и поддерживается ИБП, и вы не работаете в регулируемой отрасли — стандартные коммерческие приводы, скорее всего, подойдут. Если какое-либо из этих условий не выполняется, вам следует обсудить с нами индивидуальное решение. Используйте наш Руководство по выбору SSD в качестве отправной точки.

Означает ли индивидуальный подход более длительное время выполнения заказов??

Первоначальная настройка занимает 3–6 недель в зависимости от сложности настройки.. После этого, Сроки производства сопоставимы со стандартными продуктами, поскольку индивидуализация встроена в наш производственный процесс, а не является отдельным шагом.. Наш инфраструктура цепочки поставок обрабатывает пользовательские прогоны без значительных задержек.

Можете ли вы сравнить существующий SSD, который мы сейчас используем??

Обычно, да. Отправьте нам диск и мы проверим его, проанализировать поведение его прошивки, и предложить эквивалентную или улучшенную конфигурацию. Мы сделали это для клиентов, переходящих со снятых с производства продуктов, обеспечив совместимость по выводам., замены с соответствующей производительностью, которые сохраняют нетронутую аппаратную конструкцию. Это одно из преимуществ работы с производитель с полным собственным потенциалом.

Создавайте для своей среды

Промышленные приложения заслуживают промышленных решений. Не потребительские приводы в промышленной упаковке — настоящая разработка, разработанная с учетом того, как работает ваше приложение., где он работает, и то, что он не может позволить себе потерять. Вот что мы построили линейка продуктов вокруг с тех пор 2014, и именно поэтому промышленные клиенты по всему миру 80+ страны доверьте нам хранение критически важных данных. Расскажите нам о своем приложении и мы найдем правильное решение — обычно в течение 48 часов вашего первого письма.

Техническая команда Qootec
Шэньчжэнь, Китай · Восток. 2014

Мы специализируемся на твердотельных накопителях промышленного уровня — от широкотемпературных модулей M.2 до защищенных дисков SATA для суровых условий эксплуатации.. Наша команда решает реальные проблемы промышленного хранения с тех пор, как 2014. Давайте поговорим о вашем развертывании.