Chia | 新P盘技术有助于提升SSD的耐用性

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Chia新的P盘技术如madMAx可以使用 DRAM 帮助减少或完全消除 SSD 写入,而Bladebit完全重写了 Chia P盘软件,能让P盘更快更高效。同时,企业级 SSD 具有很高的耐用性,更适合用于Chia P盘工作。

8月3日,Chia官方博客更新了一篇有关Chia与SSD耐用性的文章,该篇文章由Jonmichael Hands所撰写。以下为全文内容:

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今年早些时候,我写了一篇关于Chia 和 SSD 耐用性的博客文章。Chia的PoC证明需要在临时存储空间上进行大量排序,以确保地块格式安全高效,以便后期农业快速验证。在初始创建期间,每个地块只需要执行一次 Chia P盘工作负载,其中最终的地块文件在剩余的耕种年份中保存在低功率存储设备上。

该篇文章的摘要是使用高耐用性数据中心或企业级 SSD 进行 Chia 绘图(使用过的很棒!)并避免使用主流消费级 SSD,因为它们不是为持续写入或高耐用性工作负载而设计的。似乎主流媒体一直在关注 Chia 耗损 SSD,从而导致电子垃圾的产生。这是我们认真对待的事情,因为我们有举措使 Chia 成为可持续的加密货币。

自从我写完那篇文章后,在短时间内发生了很多事情!

使用 DRAM 减少或消除 SSD 写入的新型P盘软件

社区成员对 Chia P盘软件进行了两次独立重写,可以使用 DRAM 帮助减少或完全消除 SSD 写入。该madMAx P盘模式已经非常普及,而DRAM的128GB可以降低75%的写入到SSD,而256GB能消除这种情况。

由 Harold Brenes 开发的Bladebit完全重写了 Chia P盘软件,仅在内存中执行整个绘图创建过程。这更快、更有效,并且只需要足够的存储空间来写入最终的绘图文件。此P盘软件不适合主流消费者,因为它需要大量仅在高端服务器上才能找到的 DRAM,但可提供更快、更高效的性能。

既然强烈要求的官方矿池功能已经推出(并且非常受欢迎),我们确实希望通过举办社区绘图竞赛来奖励致力于提高绘图效率的社区成员。更多详情敬请期待!

用于P盘的全新 Chia 优化 SSD

我们看到了一些针对 Chia P盘优化的 SSD 等令人惊喜的公告,因此我与最大的 SSD 控制器制造商之一的Phison通过电话进行沟通,以了解他们为支持这项工作所做的增强。

企业级 SSD 具有很高的耐用性,可以使用十多年。SSD 的高耐久性能力一直是成本的权衡因素,因为每个单元存储更少的bit显著提高了 NAND 单元的耐久性,并使用更高等级的 NAND 和纠错级别。

我对他们能够利用当前 SSD 设计获得更多耐用性的一些额外固件、纠错和 AI 功能感到惊讶。为 Chia 绘图优化的“制造商”SSD 的 2TB 版本具有 54 PBW(即写入的 PB 或 54,000 TBW),在磨损之前可以绘制 4-6PB 的P盘文件。

可以肯定地说,对于想要使用他们当前的高端台式机进行持续P盘的认真的农民和台式机爱好者来说,这是一个巨大的胜利。

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从上图可以看出,他们发送给我的样本已经完成了 1.44 PB 的写入,并且仅使用了1%(NVMe SMART 使用百分比指示器一次仅移动 1%)。

PNY 正在他们的新 SSD PNY LX2030 和 LX3030 M.2 NVMe Gen3 中使用这种 SSD 技术,他们与 Chia 合作创建了 Chia 优化P盘徽章,表明这些驱动器具有高耐用性和持续的P盘带宽。

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我们已经看到了Sabrent Plotripper和Adata Prospector 970 和 950 PCIe M. 2 的其他公告。我们希望随着P盘软件的进步,甚至可以将容量更低、耐用性更高的 SSD 以更低的入门成本推向市场,让个体农民可以共享驱动器并互相帮助P盘。

说到Chia P盘的其他创意解决方案,作为计算存储SSD领导者之一的NGD Systems发布了一款可以自行P盘的SSD!

在加入 Chia 之前,我在英特尔的非易失性内存解决方案部门工作了 10 年。2015 年,我参与了 3D XPoint 内存的开发和发布,英特尔现在在其产品中将其称为 Optane。这是几十年来第一个全新的内存技术,有人称之为“存储级内存”,其设计速度与 DRAM 类似,但也具有持久性和使用电阻单元的原位写入。这项技术为持久内存以及世界上最快的 NVMe SSD Optane P5800X 提供动力。当然,当我最终拿到样品时,我首先要测试的是Chia P盘。

在与英特尔的一些正在测试 Chia 的老同事反复交流之后,我们基本上打破了使用新的 Ice Lake 服务器和 Optane 进行P盘的所有记录。我曾与Allison Goodman有过合作,她是英特尔最资深的女性技术领导者之一,也是我的好朋友。她发布了一些关于为什么Optane 非常适合 Chia P盘的数据。文章链接:https://medium.com/intel-tech/intel-optane-ssd-is-the-magic-key-to-unlocking-the-latest-cryptocurrency-chia-a7b921410579。

Chia 是否损耗了很多 SSD?

我与主要的存储供应商保持着密切合作。在 5 月份的时候,我让他们告诉我,如果他们开始看到大批退货,或者消费者试图退回超出保修期的磨损驱动器。现在,我仍然在持续关注这件事。事实上,一大批损坏的 SSD 还没有出现。为什么会这样?我认为有几个原因。

1) 许多 SSD 错误地报告了使用 SMART 百分比的耐用性

在Keybase的P盘频道中,我有幸看到了SSD SMART 输出的大量屏幕截图。使用的 SMART 百分比应跟踪 NAND 程序擦除周期以准确衡量 SSD 耗损。盒子上的 TBW 应该由JEDEC JESD219客户端规范规定,以便用户可以将驱动器相互比较。

技术资料来源:SNIA SSD 耐力,JEDEC


有些人选择不使用这个规范,有些人没有透露,有些人只是选择最坏情况的写入放大因子 (WAF) 来设置他们的 TBW。在 Chia P盘中,启用 TRIM 时,WAF 实际上会很低,大约 1.5-2,当驱动器接近存满时,如果驱动器有很多空闲区域、未使用的空间、过度配置,则更接近 1。

与盒子上的 TBW(使用特定 WAF 估计,介于 2-5 之间)和 NOT NAND P/E 周期相比,某些驱动器型号中的固件仅跟踪用于主机写入的百分比。这是什么意思?在驱动器停止运行之前,您可以远远超过驱动器上 100% 的已用耐久百分比,因为许多用户报告了驱动器仅在 255% 处停止的屏幕截图(根据 NVMe 规范)。

企业级驱动器以及支持数据中心和消费者 SSD 的供应商(三星、英特尔、WD、美光等)报告正确使用了 SMART 百分比。

如果 WAF 较低,即使是低端消费者驱动器也可以在磨损之前P数百 TB 的数据——大多数人都发现了这一点。在驱动器使用率超过 100% 的情况下进行P盘就像在没有速度计的情况下驾驶一样。您会知道驱动器何时发生故障,但有一些 SMART 指标,如错误日志和保留备件,在驱动器实际发生故障时应触发(去年我对SSD 的故障进行了详细概述!)。

不同型号的驱动器表现不同,尤其是在企业级的存储空间中,静默数据损坏将使供应商立即失去任何超大规模或大型服务器 OEM 资格。

技术SSD Endurance Wiki 电子表格

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1mNUYRWeJUaijEZXupwP5k6IuATZGj1FB/edit#gid=1857251151


总而言之,查看SSD Endurance Wiki 电子表格,您可以看到许多使用过的数据中心 SSD 可以在损耗前绘制多时和好几PB 的图,甚至低端消费级驱动器在损耗前也可以绘制数百 TB。

2) 许多用户听从了 Chia 的建议,购买了二手企业级 SSD 来进行绘图。

我估计大约 50%或更多的 Chia P盘软件正在使用企业或数据中心 SSD。他们中的大多数人要么仍在绘图,只耗损一小部分SSD,要么高兴地使用了他们的驱动器进行P盘并将设备转售给其他农民或 Craigslist 或 eBay 上的其他人。

3)消费者很聪明!

正如我通过Keybase 中的大量讨论发现的那样,消费者在购买 SSD 专用于P盘之前,会对其进行大量研究。人们正在做的另一件事也很聪明,就是使用他们的 SSD,直到使用率达到 70-80%,然后将其放入他们的游戏机中。这可以充分利用驱动器,因为游戏等典型的消费者工作负载在驱动器的整个生命周期内不需要进行多次写入。

4) 使用HDD进行P盘

尽管速度较慢,但许多 Chia P盘软件表示他们正在直接P盘到他们的硬盘驱动器或在服务器中重复使用旧的 10k 或 15k SAS HDD(在 eBay 上的价格低至 15 美元)。使用该方法很难预估在Chia 用户的占比,但的确存在着这样一批用户。

5)故障驱动器的数量比重上升

像所有事情一样,我使用了 Excel 并制作了一个模型。

技术资料来源:Forward Insights SSD 报告 Q1'21


Forward Insights的 2021 年 SSD 市场总量为 4.35 亿台。如果典型的消费级驱动器具有 150 万小时的 MTBF(这与 0.584% 的年故障率相同)和企业驱动器有 200 万小时(0.44% afr),我的计算表明,仅在 2021 年,估计有260 万个新购买的 SSD 将出现故障。

假设我使用 Chia SSD Endurance wiki 来估计每类驱动器在耗损之前可以提供的P盘总量,并计算我认为用户正在使用的每类P盘驱动器的 Netspace 百分比。在这种情况下,我可以估算消耗的总 SSD 耐用值。

请记住,这与 Chia 导致的实际 SSD 故障不同,因为我们不知道仅用于Chia P盘的驱动器到底购买了多少。我认为人们正在积极尝试不完全磨损耗SSD 以继续使用它们。尽管如此,为了便于计算,我们仍会以耐用的驱动器数量来计算。

在 Netspace 的32EiB 中,我估计 Chia 对 2021 年新购买的驱动器总数观察到的故障增加了 1-2%,在过去三年中运行的驱动器总数增加了约 0.5% 。


概括总结

自 Chia 主网启动以来,发生了很多事情。新的P盘软件已经出现,可显著减少或消除任何 SSD 耗损,为消费者优化具有高持续带宽和高耐用性的新型P盘 SSD,以及使用 NGD 计算存储和具有极高耐用性的存储级内存的探索,例如将英特尔Optane用于P盘。

Chia 正在密切关注存储行业,与我们的合作伙伴在 Chia P盘和耕作工作量、市场分析、可持续性计划、回收利用、电子废物和电力消耗改进方面合作,以便 Chia 能够可持续发展。今年我们将与一些主要合作伙伴在这方面发布更多令人振奋的消息。

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