Il drive a stato solido (SSD), svolge un ruolo importante

Il drive a stato solido (SSD), svolge un ruolo importante

Per alcuni professionisti IT, esiste una certa confusione in materia di drive a stato solido (SSD). Alcuni hanno l’impressione che tutti i drive siano uguali, senza alcuna reale differenza tra i vari modelli, in quanto si tratta solamente di memorie flash. Ma la realtà è differente.

Le specifiche costruttive degli SSD realizzati per macchine client, come notebook e desktop (dispositivi utilizzati su base quotidiana) e gli SSD per le applicazioni per data center sono notevolmente differenti. I carichi di lavoro sono molto differenti. Un carico di lavoro server normalmente è basato su cicli di utilizzo al 100 percento per 24 ore al giorno, sette giorni su sette, durante l’intero corso dell’anno. Ma mentre lavoriamo con i nostri computer durante il giorno, anche su macchine virtuali, utilizziamo solo una ridotta quantità di risorse, con tempi di inattività prolungati.

I drive installati sui server devono essere in grado di soddisfare i requisiti di utilizzo costante e di prestazioni, per impieghi pesanti. Pertanto, non è possibile semplicemente utilizzare un SSD destinato a un laptop e installarlo in un data center. Tale idea equivale a voler installare il motore di un’automobile su un camion. I data center necessitano di driver specifici per impieghi aziendali, con caratteristiche specifiche e prestazioni prevedibili su larga scala.

Come conseguire una maggiore coerenza in termini di prestazioni degli SSD

Gli SSD sono sempre più utilizzati per le applicazioni dei data center. In origine, gli SSD erano dispositivi quasi sconosciuti. Il settore IT li guardava con diffidenza. Ma, con il graduale sgretolarsi dei dubbi relativi a tale tecnologia, il mercato ha iniziato a produrre SSD per applicazioni ad alte prestazioni. Ed è proprio in questo settore che costanza e uniformità delle prestazioni svolgono un ruolo fondamentale.

Al fine di creare SSD ottimizzati per le esigenze dei data center, è necessario focalizzarsi verso la costanza delle prestazioni, in quanto essa è direttamente associata IOPS e latenza. Al fine di testare tali aspetti, vengono creati appositi “script prestazionali”, in grado di testare ogni IO per lunghi periodi di test.

Ciò che viene ottimizzato dai produttori e ambito dagli architetti IT, sono grafici prestazionali caratterizzati da linee rette costanti e uniformi, durante i benchmark dei carichi di lavoro. Non esiste un livello di coerenza perfetto e pari al 100 percento. In realtà, l’andamento della curva prestazionale mostra un pattern a dente di sega, detto anche pattern ad “albero di natale”, che rappresenta le prestazioni degli IO quando i dati delle prestazioni vengono mostrati in forma grafica.

Tabella degli IOPS degli SSD Client che illustra il tipico pattern della latenza a dente di sega

Un drive che non è adeguatamente ottimizzato può essere soggetto a variazioni prestazionali notevoli. Raggiunto un certo punto, il drive può raggiungere i 50.000 IOPS per poi scendere a 20.000 IOPS, prima di risalire fino a raggiungere i 60.000 IOPS. Sebbene tali numeri elevati appaiano eccellenti quando osservati su una scheda tecnica e nel materiale di vendita, tali picchi prestazionali non dicono tutta la verità sulle prestazioni. Gli SSD per data center di classe enterprise di Kingston sono progettati per garantire prestazioni costanti e uniformi, anche quando ciò significa sacrificare in parte i picchi prestazionali.

Tabella degli IOPS degli SSD per Server che mostra la prevedibilità della latenza

Tali livelli di uniformità garantiscono che i clienti non restino insoddisfatti da prestazioni scarse, con vantaggi prevedibili in termini di gestione dei cluster storage. Una larga parte del merito per questa costanza di funzionamento va al design del firmware dell’SSD, alle dimensioni dell'area di overprovisioning e alle dimensioni della cache di scrittura.

Grazie a una maggiore prevedibilità, i nostri clienti possono realizzare applicazioni create appositamente per sfruttare tale linearità prestazionale, operando al contempo in conformità agli accordi sul livello del servizio.

Quali sono le implicazioni per i comandi inviati al drive?

Con la necessità di eseguire così tante operazioni in background, come il comando TRIM, garbage collection e comandi host, tali aspetti devono essere tutti presi in considerazione sotto il profilo dell’ottimizzazione del firmware. Sul lato hardware, sugli SSD utilizziamo cache DRAM di grandi dimensioni, che consentono di tenere in memoria ampie porzioni delle tabella di mappatura dei drive, e vengono utilizzate come buffer in scrittura per le operazioni di scrittura in ingresso effettuate sull’SSD.

La latenza si comporta come gli IO. Per esempio, se la latenza comporta velocità inferiori a 5 millisecondi per poi passare rapidamente a 500 millisecondi, prima di tornare a 5 millisecondi, il suo comportamento è problematico in quanto tale disuniformità potrebbe manifestarsi in maniera tangibile in alcuni aspetti del funzionamento delle applicazioni.

I clienti dei data center sono diventati molto più sofisticati con il passare degli anni. Sono lontani i tempi in cui un produttore di SSD poteva limitarsi a fornire un drive di fascia client di buona qualità per soddisfare le loro esigenze, per poi rimuovere e sostituirlo con un drive più economico quando qualcosa si guastava. Oggi, i clienti dei data center hanno sviluppato una grande sensibilità verso gli SSD, in quanto sono consapevoli delle incongruenze prestazionali di tali dispositivi, che pertanto vengono sottoposti a test specifici.

Attualmente, i migliori SSD di classe enterprise utilizzano cache DRAM di grandi dimensioni e hanno un firmware ottimizzato per garantire la massima uniformità di funzionamento. Difatti, circa il 90 percento delle caratteristiche che consentono di garantire tale uniformità prestazionale dipende dall’ottimizzazione del codice del firmware, il principale elemento di differenziazione per i prodotti Kingston.

Tecnologie SATA e NVMe a confronto - Non si tratta solo di “Plug & Play”

Circa l’80 percento dei dispositivi attualmente sul mercato e utilizzati sui dispositivi sono ancora di tipo Serial ATA (SATA). Lo standard SATA offre velocità di trasferimento relativamente elevate a fronte di dimensioni relativamente compatte quando installato sulle schede madri. Ciò si traduce in più drive con profili RAID eccellenti.

Logo NVMe

Nel settore dello storage esiste una larga fascia di fautori che caldeggia l'abbandono dell’interfaccia SATA in favore dello standard NVMe (Non-Volatile Memory Express), in quanto quest’ultima è stata progettata appositamente per essere compatibile con gli SSD basati sulla tecnologia Flash. Difatti, molte delle proiezioni degli analisti indicano che entro i prossimi anni, si verificherà una grande migrazione dei server mainstream verso la tecnologia NVMe, in quanto quest’ultima promette di abbattere le attuali barriere in termini di IO e latenze associate con le interfacce degli hard drive di precedente generazione.

Durante gli ultimi dieci anni, gli SSD sono stati costruiti utilizzando interfacce per hard drive; una scelta che inizialmente aveva un senso, seppure gli esperti di storage fossero consapevoli da anni dell'esistenza di interfacce SSD migliori. Lo standard PCIe è un’interfaccia straordinaria. Tuttavia, molti server sono attualmente soggetti a limitazioni di vario tipo e restrizioni in termini di linee disponibili.

Il semplice fatto è che gli utenti non possono migrare alla tecnologia NVMe nell’arco di una notte.

Commento

I criteri utilizzati da Kingston per garantire prestazioni costanti e uniformi è il medesimo, indipendentemente dal fatto che si tratti di interfacce SATA o NVMe. Lo standard NVMe offre latenze inferiori e un maggiore volume di IO. Pertanto, i clienti hanno una tendenza naturale ad aspettarsi migliori prestazioni da parte dei drive NVMe.

Durante la scelta di un SSD per impieghi aziendali, i data center devono puntare verso SSD in grado di ridurre la latenza e limitare le cadute prestazionali in termini di IO.

Infine, i potenziali clienti devono tenere in considerazione se l’infrastruttura è compatibile con l’impiego delle più recenti interfacce di storage. Gli SSD svolgono un ruolo fondamentale, e le scelte dei clienti per i loro data center assumono un ruolo sempre più critico.

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