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嵌入式企業版啟動驅動器的需求并非您所想的那樣

2019-07-11

存儲模塊是消費者,工業和企業系統不可缺少的一部分。這些市場獨特的工作量和挑戰決定了系統的設計和組件。眾所周知,為企業部門設計的存儲系統非常注重實現顯著的耐久率。服務器群的機架式服務器SSD旨在實現每天的速度,低延遲和最大驅動器寫入。他們的表現應該是首屈一指的。然而,雖然我們將數據中心與高性能SSD聯系在一起,但必須承認要使服務器正常運作,需要第二類型的存儲。經常被忽視的是,啟動驅動器對于這些數據城市的成功至關重要。

操作系統和引導加載程序的驅動器占企業存儲解決方案驅動器總數的2%左右。引導驅動器旨在確保在所有條件下安全啟動和關閉服務器。它們的用例是獨一無二的,因為它們沒有經常啟動,但是當它們這樣做時,它必須是高效可靠的。它們的設計要求與構成服務器群的大容量存儲部分的機架式服務器SSD完全不同。有時,引導加載程序與實際操作系 統是分開的,且通常采用USB閃存驅動器或SD卡的形式。那些需要執行可靠的過程以確保安全可靠的啟動,驗證使用模式以及在所有情況下的掉電穩健性。在其他情況下,Boot SSD用于支撐引導加載程序以及操作系統。這些驅動器經常受RAID1保護。

閃存控制器和FTL確保系統針對其使用情況和獨特工作負載執行完整優化。此外,那些用于機架式服務器SSD和引導系統之間的控制器需求存在顯著差異。

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與企業數據驅動器相比的啟動存儲需求。

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服務器群以其企業耐用性SSD而聞名。然而,它們的引導系統包含更多模塊,包括BIOS(基本IO系統),引導加載程序和引導驅動器。這些都有一套獨特的要求。由于引導系統充當服務器的網守,因此這些驅動器應盡可能可靠和安全,并且不會影響電源故障或數據保留問題。隨著處理數據的數量和價值的增加,引導介質的質量和可靠性也會增加。最好的系統只與鏈中最薄弱的部分一樣好。

BIOS(基本輸入輸出系統)到目前為止一直存儲在NOR上,用于配置基本啟動功能,配置系統和啟動順序。 NOR似乎是合適的,因為容量要求相對較小,NOR的可靠性和少量更新的良好讀/寫速度。然而,諸如eMMC,eUSB或eSATA之類可供替代的嵌入式存儲介質可能成為NOR聯合BIOS,引導加載程序和基本操作系統等要素的可靠替代品。引導加載程序通常存儲在基于NAND閃存的USB驅動器和SD卡中。用于啟動加載器的SD卡和USB閃存驅動器的優勢在于它們不僅能夠快速安全地啟動,而且還提供NOR所沒有的必要存儲容量。

存儲OS的引導驅動器需要更大的存儲容量。雖然引導加載程序和驅動器在兩種不同的介質上運行并不罕見,但某些制造商已經開始在單一更可靠的解決方案中連接這兩個過程。基于NAND的解決方案已廣泛用于引導加載程序和引導驅動器。然而,經常被忽視的是閃存控制器的功能以及它在管理和優化引導系統中可以發揮的作用。可靠的啟動程序是數據中心運行的關鍵。閃存介質以及控制器的質量和性能規范應該是關于此類系統體系結構的主要討論。

閃存控制器在基于NAND的啟動存儲中的重要性。

當涉及到使用基于NAND閃存的模塊進行引導時,所選擇的閃存控制器非常重要,因為它決定了整個過程的可靠性和速度。 RAID可以是實現可靠性的解決方案。工業級閃存控制器和系統可以增加價值和可靠性,并且可以完美調整以優化啟動過程。控制器可以啟用安全的身份驗證過程和防篡改措施,確保操作系統未受到威脅。控制器可以啟用多種安全功能,例如安全啟動,冗余固件,授權就地固件更新,設備綁定,反克隆,寫入保護,機密性和數據完整性檢查。 

雖然快速啟動,身份驗證和安全性在啟動驅動器中至關重要,但可以說最重要的要求是在所有條件下的掉電安全性。通常,RAID1和鏡像引導驅動器可確保一定程度的可靠性。但是,意外關閉系統仍然會對未準備好或未設計用于處理此類過程的驅動器產生嚴重后果。數據可能丟失,在最壞的情況下,可能連累服務器的骨干-操作系統。最后,故障的驅動器需要替換而增加服務成本。由于引導系統管理許多其他驅動器的操作,因此它們的可靠性受到很大限制,并且應盡可能堅固耐用。閃存控制器就像大腦,具有不同的智商水平。這意味著與另一控制器供貨商相比,控制器供貨商處理受損功率可以有相當大的差異。引導需要一流的掉電管理,以確保服務器在發生停電時不會受到威脅。
交換空間及其對可靠基礎的需求

交換空間經常被忽視,是服務器當中需要可靠基礎的區域。交換空間需要部分存儲,通常是引導驅動器的一部分。當RAM需求很高時,這個空間將預留給操作系統以作為溢出使用。

由于服務器不會過于頻繁地重新啟動,因此啟動驅動器上的大多數讀/寫使用通常由內存交換執行。這意味著提高速度也會提高負載沉重的服務器性能。由于企業部門越來越關注性能,因此RAM在服務器中的需求很高。這反過來又使交換空間成為需要適當考慮不可缺少且不斷增長的服務器部分。除了滿足快速啟動,身份驗證,安全性和掉電安全性的要求外,服務器中的內存交換還要求在設計啟動驅動器時應考慮到可靠性。
為何應該要有更多關于企業存儲的壽命討論。

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耐用性和壽命是工業領域的主要議題,在某些情況下,存儲系統必須執行超過十年,并且兼容式的替換驅動器必須在延長的時間內也可用于傳統接口。為了將重新認證以及將軟件移植成本降至最低,還要考慮引導驅動器比數據驅動器長壽以及一些服務器系統的耐用性和使用壽命。采購工業級閃存系統不僅可以實現必要的安全和可靠的啟動過程,身份驗證和掉電穩健性,還可以確保系統使用壽命更長,更穩定。  

整體企業以其性能要求而聞名,但其啟動系統的可靠性要求往往被忽視。引導加載程序是企業存儲的重要組成部分,必須設計為安全啟動和關閉服務器。它們必須確保安全啟動,而且不讓操作系統和數據因意外掉電而受損。存儲系統中確保存儲模塊經過完全優化以啟動存儲的關鍵組件是閃存控制器。閃存控制器因供應商而異。雖然某些制造商設計的控制器非常適合消費性存儲,但Hyperstone專注于工業級閃存控制器,是企業服務器機房中啟動存儲的理想選擇。

 

Steffen Allert

Job Title: VP Sales

Steffen Allert is heading the European Sales organization of Hyperstone. His responsibilities covers all sales related activities for the EMEA region. Steffen has been involved with the flash industry for over 10 years. Before joining Hyperstone he worked for Daimler Benz Aerospace (now Airbus) and Siemens. Steffen holds a MS in Electronics from the Technical University Darmstadt, Germany and a BBA from GSBA Zurich.


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