Wybór odpowiedniego dysku SSD ma znaczenie

Wybór odpowiedniego dysku SSD ma znaczenie

Niektórzy specjaliści IT mają wątpliwości co do dysków SSD. Uważają na przykład, że wszystkie są takie same i nie ma między nimi rzeczywistych różnic, ponieważ są tylko rodzajem pamięci flash. Ale tak nie jest.

Charakterystyka dysku SSD przeznaczonego do komputerów klienckich, takich jak notebook czy komputer stacjonarny (urządzenie do codziennej pracy), jest zupełnie inna niż dysku SSD przeznaczonego dla centrum danych. Obciążenia są zupełnie inne. Obciążenie serwera zwykle oznacza stuprocentowy cykl pracy 24 godziny na dobę, przez 7 dni w tygodniu i 365 dni w roku. Natomiast gdy pracujemy na naszych komputerach przez cały dzień, nawet na maszynie wirtualnej, wykorzystujemy tylko minimalną ilość zasobów przy długich okresach bezczynności.

Dyski umieszczone w serwerze muszą sprostać stałemu zapotrzebowaniu i wymaganiom dotyczącym wydajności przy dużym obciążeniu. Nie można po prostu wyjąć dysku SSD z laptopa i oczekiwać, że będzie on działał w centrum danych. Podobnie jak standardowy silnik z samochodu osobowego nie poradzi sobie z napędem ciężarówki. Centra danych potrzebują dysków klasy korporacyjnej – specjalnie zaprojektowanych, aby zapewniać przewidywalną wydajność w dużej skali.

Zapewnienie stałej wydajności dysków SSD

Dyski SSD znajdują coraz więcej zastosowań w centrach danych. Na początku były one mało znanym rozwiązaniem. Branża IT trochę się ich obawiała, ale wraz ze wzrostem zaufania do technologii dyski SSD zaczęły trafiać do bardziej wymagających zastosowań, gdzie istotna okazała się ich stała wydajność.

Przy tworzeniu dysków SSD spełniających wymagania centrów danych kładzie się nacisk na zapewnienie stałej wydajności w kontekście wartości IOPS i latencji. Aby przetestować te parametry, tworzy się skrypty wydajności, które sprawdzają wszystkie operacje we/wy na bardzo długim wzorcu testowym.

Producenci precyzyjnie dostosowują liniowe parametry do obciążeń przewidywanych przez architektów systemów IT. Nigdy nie ma stuprocentowej zgodności, ale na graficznych wykresach wydajności operacji we/wy unika się wzorca o kszałcie zębów piły lub tak zwanej „choinki”.

Wykres IOPS dla klienckiego dysku SSD pokazujący zmienną latencję (wzorzec zębów piły)

Dysk, który nie jest odpowiednio dostrojony, może mieć duże wahania wydajności. W pewnym momencie dysk może wykonać 50 000 operacji IOPS, a następnie jego wydajność może spaść do 20 000 IOPS i znów skoczyć do 60 000 IOPS. Podczas gdy wysokie wartości świetnie wyglądają w arkuszu specyfikacji i materiałach sprzedażowych, nie oddają one całej prawdy o skokach wydajności. Natomiast dyski SSD klasy korporacyjnej firmy Kingston, przeznaczone do centrów danych, zostały zaprojektowane w celu zapewnienia stałego poziomu wydajności, nawet jeśli może się to wiązać z poświęceniem niektórych szczytowych wartości.

Wykres IOPS dla serwerowego dysku SSD pokazujący przewidywalną latencję

Ten stały poziom wydajności sprawia, że klienci nie są zawiedzeni jej brakiem, a ponadto zyskują przewidywalną korzyść w zarządzaniu klastrami pamięci. W znacznym stopniu tym, co sprawia, że wykres wydajności ma liniowy przebieg, jest odpowiednio zaprojektowane oprogramowanie układowe dysku SSD, wielkość nadmiarowych bloków pamięci oraz wielkość pamięci podręcznej zapisu.

Dzięki lepszej przewidywalności nasi klienci zyskują możliwość budowania aplikacji w oparciu o stałą wydajność, jednocześnie spełniając wymogi umów o gwarantowanym poziomie usług.

Co z poleceniami hosta, które są przesyłane do dysku?

Przy tak wielu operacjach w tle, np. poleceniach TRIM, odśmiecaniu pamięci i poleceniach hosta, wszystkie one muszą być uwzględnione z perspektywy dostosowania oprogramowania układowego. Jeśli chodzi o aspekt sprzętowy, używamy w dyskach SSD dużych pamięci podręcznych DRAM, które są wykorzystywane do przechowywania wszystkich lub znacznej części tabel mapowania dysków oraz jako bufor zapisu dla wejściowych zapisów na dysk SSD.

Latencja zachowuje się w taki sam sposób jak operacje we/wy. Na przykład jeśli ma wartość poniżej 5 ms, a następnie skacze do 500 ms, by znów powrócić do 5 ms, oznacza to problem, ponieważ ta zmienność w wydajności może pojawić się gdzieś w aplikacji.

Z upływem lat klienci z centrów danych stali się znacznie bardziej wymagający. W przeszłości dostawca dysków SSD mógł dostarczyć im dobry dysk klasy klienckiej i korzystali z niego, a następnie, gdy coś poszło nie tak, po prostu pozbywali się go i zastępowali innym tanim dyskiem klienckim. Jednak obecni klienci z centrów dokładniej przyglądają się parametrom dysków SSD i testują je, ponieważ wiedzą, że mogą nie zapewniać stałej wydajności.

Najlepsze dyski SSD klasy korporacyjnej wykorzystują obecnie duże pamięci podręczne DRAM i mają odpowiednio przystosowane oprogramowanie układowe, aby zapewnić stałe parametry. W rzeczywistości ok. 90% tego, co „wygładza” linie na wykresach, odbywa się w kodzie oprogramowania układowego – co jest istotnym wyróżnikiem produktów Kingston.

Interfejs SATA a NVMe – niezupełnie „plug and play”

Obecnie na rynku około 80% dysków SSD, które wchodzą do eksploatacji, to wciąż urządzenia z interfejsem Serial ATA (SATA). Interfejs SATA zapewnia stosunkowo duże prędkości przesyłu i zajmuje relatywnie niewielką powierzchnię na płycie głównej, co oznacza więcej dysków o doskonałych profilach RAID.

Logo NVMe

W branży pamięci masowej występują silne tendencje, aby odejść od interfejsu SATA i zastąpić go interfejsem NVMe (Non-Volatile Memory Express), ponieważ ten drugi został stworzony od podstaw na potrzeby dysków SSD opartych na technologii Flash. W rzeczywistości wiele ostatnich prognoz analityków wskazuje, że w ciągu najbliższych kilku lat nastąpi zasadnicza zmiana w popularnych serwerach, ponieważ standard NVMe obiecuje przełamanie ograniczeń dotyczących operacji we/wy i latencji właściwych dla starszych interfejsów dysków twardych.

Przez ostatnie dziesięć lat dyski SSD były budowane z wykorzystaniem interfejsów dysków twardych i początkowo miało to sens, chociaż eksperci w dziedzinie pamięci masowej wiedzieli od lat, że istnieje lepszy interfejs dla nośników SSD. PCIe to świetny interfejs dla dysków SSD, jednak wiele serwerów ma obecnie ograniczoną pojemność i liczbę dostępnych linii.

Oczywiste jest to, że migracja do NVMe nie dokona się z dnia na dzień.

Ocena

Kryteria firmy Kingston dotyczące zapewnienia stałej wydajności są jednakowe, niezależnie od tego, czy chodzi o interfejs SATA, czy NVMe. NVMe z natury zapewnia niższą wartość latencji i większą liczbę operacji we/wy, dlatego klienci oczekują oczywiście większej wydajności od dysków NVMe.

Wybierając odpowiednie nośniki SSD klasy korporacyjnej, centra danych powinny szukać dysków SSD, które charakteryzują się niższą latencją i ograniczają możliwość wystąpienia gwałtownego spadku liczby operacji we/wy.

Ponadto klient musi rozważyć, czy jego infrastruktura jest gotowa do korzystania z nowszych, szybszych interfejsów pamięci. Dyski SSD są ważne, a ich odpowiedni wybór do centrów danych klientów ma coraz bardziej kluczowe znaczenie.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach z dziedziny pamięci masowych firmy Kingston dla klientów Enterprise

Aby dowiedzieć się, jak wirus COVID-19 wpłynął na działanie naszej firmy, kliknij tutaj.