论文阅读:What does Vibration do to Your SSD?

论文阅读:What does Vibration do to Your SSD?(DAC‘19)

Abstract:

​ 尽管Nand Flash源于其与非门的结构,抗震性相比较与普通Hdd有极大的提升(由于其不存在任何移动的机械部件,因此认为更能抵抗震动。),但是研究发现震动依旧会对SSD造成影响。

Experimental Methodology

​ 由于实际的震动在工作生产环境中很难测量统计。实验是做了一个仿真的情况。如下图所示:

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​ 实验是包含了横向振动和纵向振动。同时,为了保证实验的真实性,硬盘被设置成是在工作的,绕过主机文件系统直接对硬盘执行输入/输出操作。关注点在于随机IO,并且检测尾端延迟和带宽。

​ 同时,实验设置了相当多的对照组。分为不同的震动周期(6小时和120小时),不同的厂家,不同的震动状态(无震动、平行、垂直)。

Result

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​ 从短期震动的图(6小时)上可以看到几个点:

​ 1、读写尾端延迟均受到震动的影响。

​ 2、所有的厂家制造的SSD都受到了震动的影响。

​ 3、从实验结果看上去,垂直的震动影响比平行的震动影响要大。

​ 并且后续文章提及,检查smart属性时发现,不论是水平震动还是垂直震动,都没有发现其与“介质磨损”有任何相关的地方。并且没有发现在磨损的情况下错误率有所上升。因此推论,应当是收震动影响的中央处理器对FTL的操作产生了延迟导致的效率变低。

​ 上述的数据来自于震动时,接下来文章研究了影响带来的后续影响,即当经历了短期震动之后对于重新进去进入无震动情况下的硬盘是否产生了影响。

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​ 同样的,从实验结果中也可以看到一些现象,总体来说垂直震动的后续影响并不大,较少的幅度很有可能时原本就存在的误差,但是从平行震动来看,影响幅度较大。总体来说,后续影响确实存在。

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​ 从长期(120小时)的实验结果来看,似乎平行震动的影响远大于垂直震动,但是需要注意的是,垂直震动在短期震动进行时会对读写的尾端延迟产生较大的影响。因此,从结果来看,似乎平行震动更加倾向于长期的持久性损害。

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​ 并且长时间的震动对于带宽的影响也较大。

​ 同时为了进一步探究震动对于出错的影响,长时间的震动实验保持了下去,直到硬盘写入过多数据而磨损。从最后的结果来看,尽管不是所有的硬盘都立刻失效,但是还是有一部分的硬盘在超过写入耐久之前以及在长期震动窗口结束后不久就观察到了短暂故障。但是从smart数据来看,类似Media_Wearout_Indicator、Available _ Reservd _ Space和Hardware_ECC_Recovered等并没有观察到震动带来了决定性影响。这些现象都说明震动确实不仅会影响SSD的性能,还会影响SSD的寿命。但是这些都非常难以预测。并且目前还没有能够找到确切的原因。

Reflection

​ 怎么说呢,从实验的设置来看,虽然考虑到了方向、时长、厂家等对比条件,但是还不够细致。6个小时的短期震动和120小时的长期震动,并没有比较合理的解释,并且看起来也和实际情况并不是很符合。文章中提到的环境为无人驾驶汽车和数据中心。这二者可能都会存在猝发的震动情况,因此应该将猝发的情况考虑进去。同时,文章所设置的震动条件为机器模拟,机器能够模拟的震动为方波、正弦波等规律震动,但是实际情况下的震动可能会在某个时刻时大时小。

​ 总体来说,震动对于SSD的影响,确实是一个比较新颖的考虑角度,也是后续可以继续研究的一个方向。

​ 还有就是这篇文章是有原始数据,https://github.com/GoodwillComputingLab/SSDVibration。但是数据量比较大,暂时还没有仔细阅读。

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