Il tipo di unità scelte per un sottosistema di archiviazione può avere un impatto sostanziale sulle prestazioni complessive dei sistemi e delle applicazioni che le utilizzano. In questo articolo, esamineremo da vicino le differenze tra HDD, SSD SATA e SSD NVMe.
Gli HDD, o unità disco rigido, sono dispositivi meccanici che archiviano e recuperano i dati magneticamente utilizzando piatti e testine di lettura/scrittura mobili. Gli SSD sono unità a stato solido che archiviano i dati nella memoria flash e non contengono parti mobili come gli HDD.
Il modo in cui gli HDD, gli SSD SATA e gli SSD NVMe sono costruiti e trasferiscono i dati determinano differenze sostanziali nelle metriche delle prestazioni misurabili come latenza e throughput. Queste differenze possono influenzare la tua decisione di scegliere una soluzione particolare.
SATA e NVMe si riferiscono alle diverse interfacce utilizzate per trasferire i dati da un dispositivo di archiviazione a un sistema o bus. Serial Advanced Technology Attachment, o SATA III, è l'interfaccia utilizzata dagli HDD e viene utilizzata anche dagli SSD. È stato creato per sostituire l'interfaccia PATA obsoleta e non più utilizzata. SATA è stato creato prima che gli SSD fossero mai presi in considerazione per l'uso tradizionale. Lo standard NVMe è stato sviluppato per consentire agli SSD di funzionare alle velocità che la loro memoria flash è in grado di raggiungere. L'interfaccia SATA è un fattore limitante per il trasferimento dei dati, la latenza e le prestazioni complessive. 
Differenze nella latenza
La latenza può essere definita come il ritardo prima che inizi un trasferimento di dati a seguito di un'istruzione per il suo trasferimento. Viene spesso misurato in millisecondi. Nel nostro caso, esamineremo le differenze di latenza durante la ricerca di file per ciascuno dei tre tipi di unità in esame.
Le differenze di latenza tra HDD e SSD sono principalmente causate dall'assenza di parti mobili nelle unità a stato solido. La latenza dell'HDD è influenzata dal tempo necessario affinché il disco ruoti nella posizione corretta affinché le testine di lettura/scrittura accedano ai dati richiesti. Pertanto, la latenza dell'HDD è influenzata dalla velocità del mandrino del dispositivo. Un'unità di rotazione più veloce comporta tassi di latenza ridotti per gli HDD.
| Velocità del mandrino (RPM) | Latenza di rotazione (ms) |
| 4.200 | 7.14 |
| 5.400 | 5,56 |
| 7.200 | 4.17 |
| 10.000 | 3.0 |
| 15.000 | 2.0 |
Gli SSD non hanno parti mobili che devono essere posizionate prima che i dati possano essere letti o scritti. Ad esempio, una latenza SSD SATA Intel S4510 aziendale comune è di 36 µs o 0,036 ms. L'Optane DC P5800X aziendale di Intel è a partire da 5 µs o 0,005 ms. Ciò si traduce in prestazioni molto più veloci e soddisfazione degli utenti.
La differenza di velocità di accesso e latenza ha un enorme impatto sull'esperienza dell'utente finale del sistema. Gli utenti sono notoriamente impazienti di fronte ai tempi di attesa su un sito Web e faranno rapidamente clic per cercare alternative. Lo stesso si può dire per i database aziendali o qualsiasi tipo di caso d'uso ricco di dati. I sistemi progettati per uso interno che richiedono prestazioni elevate traggono vantaggio dall'utilizzo di SSD come soluzione di archiviazione poiché una riduzione di 5 secondi per utilizzo nel corso di ogni giornata lavorativa durante un anno può comportare un notevole aumento dell'efficienza sia per le ore di lavoro che per il morale del dipendente che utilizza il sistema.
Differenze in IOPS
IOPS sta per I/O Operations Al Second. Ci dice quante richieste di I/O al secondo possono essere gestite dal sistema di storage per un particolare carico di lavoro. L'IOPS massimo degli HDD è di circa 400. In confronto, gli SSD possono fornire velocità molto più elevate. Rimanendo con le unità Intel, l'SSD SATA Intel S4510 è in grado di eseguire 97.000 IOPS in lettura casuale e 32.000 IOPS in scrittura casuale. Quando si passa a NVMe è possibile scegliere unità con prestazioni diverse come l'unità Intel P5800X Optane che è in grado di raggiungere 1.500.000 sia in lettura casuale che in scrittura IOPS! Questa è un'enorme differenza se si considera che la maggior parte degli array RAID avrà almeno 4 unità per ogni tipo in un ambiente aziendale.
La differenza di IOPS può essere importante per determinati tipi di applicazioni e modelli di utilizzo. I sistemi utilizzati sporadicamente da un numero limitato di utenti possono funzionare in modo affidabile utilizzando dispositivi di archiviazione HDD in un array RAID aziendale, tuttavia, le prestazioni possono essere un problema a seconda del caso d'uso. Con l'aumento della domanda simultanea sui dispositivi, gli SSD in grado di gestire l'aumento del traffico si tradurranno in un sistema più reattivo che soddisfi le aspettative degli utenti senza causare colli di bottiglia che potrebbero far sì che altri sistemi attendano che i dati continuino a elaborare i propri lavori.
Differenze nel throughput
Il throughput misura la velocità di trasferimento dei dati da e verso un dispositivo di archiviazione in megabyte al secondo. Il throughput può essere influenzato dalla dimensione del blocco, dal tipo di RAID o da un singolo dispositivo, dalle interfacce e dai protocolli utilizzati per spostare i dati e altro ancora. Questi sono alcuni dei fattori che definiscono la velocità massima di trasferimento dei dati che vedrai nel mondo reale. Un SSD NVMe PCI-e 4.0 di livello aziendale può vedere fino a 7,2 GBPS. Anche le caratteristiche di latenza e IOPS di un dispositivo di archiviazione influiscono sulla sua velocità effettiva poiché se non sei in grado di recuperare le informazioni abbastanza rapidamente, non sarai in grado di fornire dati sufficienti per riempire la velocità effettiva disponibile.
| Tipo di dispositivo | Produttività |
| HDD | 150 MB/sec |
| SATA SSD | 600 MB/sec |
| SSD NVMe | 7200 MB/sec |
Il throughput può essere più o meno importante in base allo scenario di utilizzo specifico. Può essere un fattore critico nei sistemi progettati per il ripristino di emergenza che devono spostare i dati il più rapidamente possibile per evitare interruzioni prolungate. I sistemi che forniscono agli utenti file di grandi dimensioni o contenuti in streaming devono fornire un throughput adeguato o rischiano di peggiorare l'esperienza dell'utente.
Piccole differenze possono creare problemi
Le differenze misurate in millisecondi possono sembrare irrilevanti e in alcuni casi lo sono. Ma un dispositivo di archiviazione non funziona nel vuoto e molti altri fattori contribuiscono alle prestazioni complessive del sistema e alla soddisfazione dell'utente. Uno degli aspetti da considerare nella scelta dei dispositivi di archiviazione è il tipo di utilizzo che si aspettano di ricevere.
Il numero di utenti simultanei previsti è un fattore importante nel determinare la latenza che il sistema può tollerare. Un semplice esempio dimostrerà questo punto. Nota come le prestazioni si riducono rapidamente quando si utilizzano gli HDD, con una latenza media di 3 ms all'aumentare del numero di utenti. Ricorda che 1.000 ms equivalgono a un secondo e il seguente è solo un riferimento poiché nel mondo reale le prestazioni non scalano linearmente come di seguito. Il calo delle prestazioni non rimarrebbe statico con la stessa quantità di CPU e RAM poiché avresti ulteriori colli di bottiglia una volta che l'applicazione raggiunge un numero di utenti più elevato.
| Utenti | Latenza totale in ms |
| 1 | 3 |
| 10 | 30 |
| 50 | 150 |
| 500 | 1.500 |
| 5.000 | 15.000 |
| 50.000 | 150.000 |
Con l'aumento del numero di utenti, la latenza diventa rapidamente un problema serio. A livello di 500 utenti, il tempo di attesa è aumentato a 1,5 secondi. Quando 50.000 utenti accedono al sistema, il tempo di attesa si avvicina a 150 secondi o due minuti e mezzo. Questa quantità di latenza è inaccettabile in qualsiasi applicazione.
Queste statistiche teoriche sono interessanti, ma nel mondo reale i sistemi si guastano molto prima che il tempo di attesa raggiunga i 150 secondi. Un tempo di attesa di diversi secondi porterà rapidamente a un sistema sopraffatto che non riesce a tenere il passo con le richieste degli utenti e si blocca.
I sistemi che devono servire un gran numero di utenti contemporaneamente trarranno vantaggio dall'uso di unità SSD più veloci. Quelle che a prima vista sembrano essere differenze relativamente piccole nelle prestazioni avranno un rapido impatto sulla soddisfazione degli utenti e renderanno inutilizzabile un sistema. È meglio pianificare e configurare lo spazio di archiviazione per la possibilità di un utilizzo extra piuttosto che cercare di cavarsela con il throughput e le prestazioni minimi.
Immagina quanto male se la passerebbe una grande azienda come Walmart se si verificasse un ritardo di risposta di due minuti durante l'accesso al sito. I sistemi aziendali e mission-critical non possono tollerare una latenza eccessiva e spesso devono utilizzare le opzioni di archiviazione più veloci disponibili.
Le unità giuste per situazioni specifiche
Non tutti gli scenari di utilizzo dell'archiviazione digitale sono uguali. Ci sono usi per tutti e tre i tipi di dispositivi di archiviazione di cui abbiamo discusso. Nonostante le prestazioni più veloci e il fattore di forma ridotto degli SSD, non ci sono segni di una fine imminente delle vendite di HDD.
I fornitori di servizi cloud stanno sfruttando i miglioramenti alla tecnologia HDD realizzati da importanti produttori come Western Digital e Seagate. La richiesta di una capacità di archiviazione virtualmente infinita aumenta ogni giorno poiché le aziende basate sui dati creano data lake per gestire le proprie risorse di big data. I fornitori utilizzano strategicamente gli HDD dove hanno senso, offrendo ai clienti soluzioni SSD ad alta velocità per carichi di lavoro mission-critical.
I dati archiviati o le informazioni a cui si accede raramente possono essere archiviati in modo sicuro sugli HDD. La latenza ridotta e l'aumento del throughput degli SSD non sono necessari per questo tipo di dati e non giustificano l'aumento dei costi. Un breve ritardo nei tempi di risposta non influirà in modo significativo sugli utenti.
I server Web e i database che devono gestire tempestivamente le richieste degli utenti traggono vantaggio dall'utilizzo di SSD. In molti casi, gli HDD porterebbero a tempi di attesa inaccettabili. Con l'aumento del numero di utenti simultanei, l'importanza di utilizzare SSD con prestazioni più elevate diventa sempre più importante e può fare la differenza in un business online di successo o in uno che fallisce a causa dell'insoddisfazione del cliente.
Soluzioni di archiviazione di Atlantic Net 
Atlantic.Net offre ai suoi clienti di hosting VPS implementazioni RAID ad alta velocità utilizzando SSD SATA o NVMe. Le offerte standard includono SATA SSD RAID 1, SATA SSD RAID 10 e NVMe SSD RAID 10. L'opzione bare metal di Atlantic consente ai clienti di personalizzare i propri sottosistemi di archiviazione per soddisfare le esigenze specifiche della propria attività. Le soluzioni di tipo HDD sono un'opzione per determinati requisiti, costruiremo la soluzione su misura per le tue esigenze.
La giusta combinazione di dispositivi di archiviazione fornisce il livello di prestazioni desiderato senza incorrere in costi inutili. Comprendere i sistemi e le applicazioni che utilizzeranno il sistema di archiviazione è la chiave per prendere la decisione corretta.