Qu’est-ce que le stockage flash ?

D’ici 2028, pratiquement aucun nouveau système de stockage 100 % HDD ne sera vendu pour l’informatique des datacenters, ce qui fera du stockage flash non seulement une mise à niveau des performances, mais aussi l’avenir inévitable de tous les systèmes de stockage de données. 

Le stockage flash est une technologie de stockage de données qui utilise une mémoire flash NAND pour stocker des informations sans aucune pièce mobile, offrant des vitesses supérieures aux disques durs traditionnels tout en consommant moins d’énergie. Contrairement aux disques durs mécaniques qui reposent sur des plateaux rotatifs et des têtes de lecture/écriture mobiles, le stockage flash utilise des cellules semi-conductrices pour conserver les données même lorsqu’il est hors tension.

Pour les entreprises qui évaluent l’infrastructure de stockage, la question n’est pas de savoir s’il faut adopter le stockage flash, mais de savoir à quelle vitesse il faut effectuer la transition avant que les systèmes sur disque ne deviennent obsolètes. Les économies ont déjà évolué : les entreprises qui utilisent des baies 100 % flash réduisent leurs coûts par rapport aux systèmes hybrides lorsqu’elles prennent en compte l’alimentation, le refroidissement, l’espace et les frais d’exploitation.

Comprendre la technologie de stockage flash

Le stockage flash représente un changement radical dans la manière dont les données sont stockées et consultées. Le stockage flash est une mémoire non volatile qui conserve les données sans alimentation, en utilisant des cellules de mémoire flash NAND pour stocker les informations électroniquement plutôt que magnétiquement.

Cette technologie élimine les limitations mécaniques qui limitent les performances de stockage depuis des décennies. Les disques durs traditionnels nécessitent des mouvements physiques pour lire et écrire les données, avec des latences mesurées en millisecondes. Le stockage flash fonctionne entièrement par le biais de signaux électriques, avec des temps de réponse en microsecondes. Cette multiplication par 100 se traduit directement par des performances applicatives : Les bases de données traitent davantage de transactions, tandis que les environnements virtuels prennent en charge une densité de VM plus élevée.

Le stockage flash d’entreprise se présente sous différentes formes. Les disques durs flash (SSD) remplacent les disques durs traditionnels. Les disques NVMe utilisent le bus PCIe pour offrir des performances encore plus élevées avec jusqu’à 64 000 files d’attente de commandes par rapport à la file d’attente unique de SATA. Les baies 100 % flash consolident plusieurs disques flash en systèmes de stockage unifiés, offrant la capacité, la fiabilité et les services de données nécessaires aux applications critiques.

Qu’est-ce qui distingue la technologie flash d’entreprise des SSD grand public ? Optimisation de l’architecture. Les SSD grand public incluent un surallocation pour le contrôle de l’usure et la collecte des déchets. Les solutions d’entreprise telles que les modules Everpure DirectFlash® réduisent ces frais généraux, offrant une meilleure capacité utilisable à partir de la même NAND brute.

Fonctionnement du stockage flash

Le stockage flash fonctionne grâce à des composants matériels et logiciels sophistiqués qui, ensemble, stockent et récupèrent des données à des vitesses extraordinaires.

Architecture de cellule flash NAND

Au niveau physique, la mémoire flash NAND stocke les données dans des cellules composées de transistors à grille flottante. Ces cellules piègent les électrons dans une grille isolée, la présence ou l’absence d’électrons représentant des données binaires. Les portes isolées conservent leur charge pendant des années, ce qui permet d’assurer un stockage non volatile qui n’a pas besoin d’énergie pour gérer les données.

La technologie flash moderne utilise plusieurs types de cellules :

• Cellule à niveau unique (SLC) : Stocke 1 bit par cellule avec 100 000 cycles de programmation/effacement
• Cellule multi-niveaux (MLC) : Stocke 2 bits par cellule avec 10 000 cycles P/E
• Cellule à trois niveaux (TLC) : Stocke 3 bits par cellule avec 3 000 cycles P/E
• Quad-Level Cell (QLC) : Stocke 4 bits par cellule pour les charges de travail à lecture intensive

L’évolution de la NAND 2D à la NAND 3D NAND a révolutionné la capacité. En empilant les cellules verticalement en 176 couches, les fabricants atteignent des densités plus élevées sans réduire la taille des cellules. Cela permet d’utiliser des modules flash de 150TB et de nouveaux modules de 300TB.

Contrôleurs et gestion

Les contrôleurs flash servent de cerveau, gérant le contrôle de l’usure pour répartir les écritures de manière uniforme, la collecte des déchets pour récupérer les blocs supprimés et la correction des erreurs pour maintenir l’intégrité des données. Les contrôleurs d’entreprise mettent en œuvre des algorithmes sophistiqués pour le placement des données et l’analyse prédictive des défaillances.

L’approche adoptée par Everpure élimine les contrôleurs redondants que l’on trouve dans les SSD classiques. En gérant directement la NAND au niveau de la baie, les modules DirectFlash assurent un contrôle de l’usure global sur l’ensemble du système flash, ce qui prolonge l’endurance par rapport aux contrôleurs SSD isolés.

Stockage flash et stockage traditionnel

La comparaison suivante entre le stockage flash et le stockage sur disque montre pourquoi le stockage sur disque est susceptible de devenir obsolète.

Ces indicateurs se traduisent par des résultats commerciaux. Par exemple, les sociétés de services financiers peuvent accélérer le traitement des transactions. Les établissements de santé peuvent récupérer les dossiers des patients en quelques millisecondes au lieu de quelques secondes.

Au-delà des performances, les baies de disques entraînent des coûts cachés. Ils consomment plus d’énergie par téraoctet, ce qui nécessite un refroidissement proportionnel qui double les coûts énergétiques. L’encombrement plus important augmente les coûts immobiliers et limite l’évolutivité.

Types de solutions de stockage flash

SSD : La passerelle vers la technologie flash

Les SSD SATA permettent des mises à niveau simples à l’aide d’interfaces existantes. Avec des vitesses pouvant atteindre 550 Mo/s, ils offrent des performances de HDD presque 5X supérieures tout en assurant la compatibilité. Cependant, les limites du SATA deviennent des goulets d’étranglement pour les charges de travail exigeantes.

Les SSD NVMe se connectent directement au bus PCIe, éliminant ainsi les goulets d’étranglement de l’interface. Avec 64 000 files d’attente de commandes parallèles et des latences inférieures à 20 microsecondes, les SSD NVMe les plus performants du marché peuvent dépasser 3 000 Mo/s, offrant un débit plus élevé et 10X plus d’IOPS que les SSD SATA.

Baies 100 % flash : Architecture d’entreprise

Les baies 100 % flash regroupent plusieurs disques dans des systèmes unifiés avec des services de données d’entreprise : snapshots, réplication, chiffrement et déduplication. Les baies 100 % flash modernes exploitent la technologie NVMe de bout en bout, éliminant ainsi les traductions de protocoles qui augmentent la latence.

La baie Everpure FlashArray//XL™ maintient une latence proche de la microseconde de 150 microseconde, même avec une capacité de 100 %. Avec une réduction de données de 5 :1 en moyenne, et Everpure garantissant une efficacité totale de 10 :1, le coût effectif par gigaoctet dépasse souvent celui des systèmes hybrides.

NVMe over Fabrics : Flash à vitesse réseau

Le NVMe-oF étend les avantages du NVMe sur l’ensemble des réseaux, pour un stockage à distance avec des performances quasi locales :

• NVMe/FC exploite l’infrastructure existante tout en réduisant la latence
• NVMe/RoCE atteint certaines des latences les plus faibles pour les datacenters modernes
• NVMe/TCP assure une compatibilité étendue avec l’Ethernet standard

Cela permet de désagréger les architectures où le calcul et le stockage évoluent indépendamment tout en maintenant des latences de microseconde, essentielles pour les charges de travail d’AI où les processeurs graphiques inactifs peuvent se traduire par des milliers de dollars gaspillés par heure.

Avantages au-delà de la vitesse

Les avantages du stockage flash vont bien au-delà des performances et des améliorations opérationnelles fondamentales.

• La cohérence de la latence est plus importante que les pics. En moyenne, les baies de disques se mesurent en millisecondes, tandis que la technologie flash maintient les microsecondes de manière homogène, ce qui permet d’atteindre des SLA impossibles avec les disques.
• Le traitement parallèle transforme l’analytique. Là où le disque gère des centaines d’opérations, la technologie flash traite des millions simultanément. 
• Une architecture simplifiée réduit les erreurs. L’élimination de la hiérarchisation supprime l’ensemble des couches de gestion : pas de politiques de migration, pas de surveillance des niveaux, pas d’équilibrage des capacités.

Mise en œuvre du stockage flash

Évaluation et planification

• Le profilage des charges de travail révèle des schémas. La plupart des organisations découvrent que les charges de travail « de capacité » présentent souvent des pics de performance qui bénéficient de la technologie flash. Surveillez les IOPS, le débit et la latence sur l’ensemble des cycles métier, en particulier les processus de fin de mois.
• Le potentiel de réduction des données varie en fonction de la charge de travail. Les bases de données peuvent atteindre 10-20 :1. Les machines virtuelles peuvent afficher un rapport de 5 à 10 :1. La compréhension de ces ratios permet une planification précise, car la plupart nécessitent moins de capacité que ce qui est calculé.

Stratégies de migration

Commencez par les déploiements de la Proof of Concept. Choisissez des charges de travail importantes, mais non critiques, comme le développement ou l’analytique. L’intégration hybride s’appuie sur les investissements existants. Les baies flash modernes s’intègrent à des protocoles standard, ce qui permet une migration progressive sans arrêt. L’approche Everpure Evergreen élimine les mises à niveau sans interruption. Commencez petit, développez sans interruption. 

Pièges courants

• La sous-estimation de la réduction entraîne un surachat. Les entreprises ont un budget de 3 :1, mais atteignent 5-10 :1. Commencez plus petit et étendez-le si nécessaire.
• Les goulets d’étranglement du réseau limitent les performances. Assurez la mise à niveau du réseau et le déploiement du stockage parallèle. Envisagez des réseaux de stockage dédiés.
• Le maintien des pratiques de l’ère des disques annule les avantages. Éliminez la mise en cache, la hiérarchisation et le réglage inutiles. La technologie flash est plus performante avec des configurations simples.

Questions courantes

Le stockage flash en vaut-il le coût ? 

La technologie flash coûte déjà moins cher que les disques en termes d’alimentation, de refroidissement, d’encombrement et d’administration. Les clients Everpure FlashBlade//E™ atteignent un TCO inférieur de moins de 0,20 $ par gigaoctet utilisable, soit un coût total de possession inférieur à celui d’un disque sur cinq ans.

Combien de temps dure le stockage flash ? 

La mémoire flash d’entreprise supporte 5 à 10 écritures de disques par jour pendant des années. Everpure DirectFlash étend cette approche au contrôle de l’usure global. 

Le stockage flash peut-il tomber en panne ? 

La mémoire flash tombe en panne de manière prévisible. En cas de panne, les reconstructions toutes les heures réduisent la vulnérabilité au lieu de plusieurs jours pour le disque.

Quelle est la différence entre le stockage flash et les SSD ?

Les SSD sont un type de stockage flash : le remplacement des disques durs. Le stockage flash englobe toutes les technologies NAND, y compris les SSD, les disques NVMe et les baies 100 % flash. La technologie flash d’entreprise, comme DirectFlash, élimine les frais de stockage SSD, réduisant ainsi le surallocation.

L'impératif du stockage flash

Le stockage flash n’est pas seulement une évolution technologique, c’est aussi la transformation d’une infrastructure de données qui passe de la contrainte à un catalyseur. La technologie flash offre une meilleure latence, consomme moins d’énergie et coûte moins cher que les systèmes à disques lorsqu’elle est entièrement prise en compte. Avec plus de 11 000 clients, Everpure prouve qu’il ne s’agit pas de projections, mais de réalités mesurées. Lorsque les données « froides » sont consultées tous les mois et que les charges de travail d’AI exigent des performances constantes, les hiérarchisations traditionnelles deviennent obsolètes.

La voie à suivre ? Évaluez les délais d’actualisation du stockage, évaluez les avantages de la technologie flash sur les charges de travail et commencez la migration avec des plateformes comme Everpure qui éliminent les interruptions. La question n’est pas de savoir s’il faut adopter le stockage flash, mais de savoir s’il faut mener la transformation ou suivre les concurrents qui ont déjà commencé.