É importante escolher a Unidade de Estado Sólido (SSD) certa

É importante escolher a Unidade de Estado Sólido (SSD) certa

Para alguns profissionais de TI, existe uma certa confusão sobre as unidades de estado sólido (SSDs). Alguns têm a impressão que todos foram criados igualmente sem nenhuma diferença real entre eles porque ambos são somente memória flash. Esse não é o caso.

O modo como um SSD é construído para máquinas cliente como um notebook ou desktop (um dispositivo de trabalho diário) em oposição a como um SSD é construído para um datacenter é totalmente diferente. As cargas de trabalho são muito diferentes. Uma carga de trabalho de servidor normalmente ocupa 100% do ciclo de trabalho, 24 horas por dia, sete dias por semana, durante todo o ano. Mas quando trabalhamos em nossos computadores ao longo do dia, mesmo em máquinas virtuais, estamos usando apenas recursos mínimos com muito tempo de inatividade.

As unidades que são colocadas em um servidor precisam resistir à constante demanda e requisitos de desempenho para trabalho pesado. Alguém não pode simplesmente tirar um SSD de um laptop e esperar que ele opere em um datacenter, é como esperar que um motor de carro comum mova um caminhão. Os datacenters precisam de unidades de nível empresarial construídas com a finalidade de proporcionar desempenho previsível em escala.

Proporcionando a consistência de desempenho do SSD

SSDs estão sendo mais usados do que nunca em aplicações nos datacenters. No início, os SSDs eram um pouco desconhecidos. A TI tinha um pouco de medo deles mas, à medida que adquiriram mais confiança na tecnologia, os SSDs estão sendo adotados em mais aplicativos de alto desempenho e é onde esse tipo de consistência no desempenho torna-se importante.

Para criar SSDs sintonizados com as demandas de um datacenter, o foco está em apresentar consistência no desempenho, já que tem relação com as IOPs e a latência. Para testar isso, foram criados scripts de desempenho que examinam cada IO em comparação com um modelo de teste bem longo.

O que os fabricantes buscam e o que os arquitetos de TI desejam ver são linhas retas de consistência quando comparadas com suas cargas de trabalho. Nunca há uma consistência 100 por cento perfeita, mas o que é evitado é um modelo oscilante ou o que chamam de "Árvore de Natal" na entrega de IO quando os resultados dos dados do desempenho são representados graficamente.

Gráfico de IOPS de um SSD cliente mostrando a latência volátil, modelo oscilante

Uma unidade que não for sintonizada corretamente pode experimentar grandes oscilações no desempenho. Em certo momento, a unidade pode operar com 50.000 IOPs, e depois cair para 20.000 IOPs antes de voltar para 60.000 IOPs. Embora os altos números pareçam excelentes para uma folha de especificações e literatura de vendas, picos de desempenho não contam toda a história de desempenho. Em vez disso, os SSDs para datacenter de classe empresarial são projetados para oferecer níveis consistentes de desempenho, mesmo que isso possa significar sacrificar alguns níveis de pico de desempenho.

Gráfico de IOPS de um SSD de servidor mostrando a latência previsível

Essa consistência assegura que os clientes não fiquem desapontados pela falta de desempenho, mas em vez disso, tenham uma vantagem previsível para administrar seus clusters de armazenamento. Grande parte do que torna essa linha reta e faz a consistência acontecer deve-se ao design de firmware do SSD, o tamanho da área de excesso de provisionamento e o tamanho do cache de gravação.

Com melhor previsibilidade nossos clientes obtêm a capacidade de construir aplicativos com base no desempenho consistente, cumprindo, ao mesmo tempo, os acordos de nível de serviço.

E os comandos do host que são enviados à unidade?

Com tantas operações de background, por exemplo, o comando TRIM, a coleta de lixo e comandos do host, todos eles precisam ser levados em consideração da perspectiva de ajustar o firmware. No lado do hardware, usamos grandes caches de DRAM nos SSDs para conter toda ou uma grande parte da tabela de mapeamento das unidades, o que é usado como um buffer de gravação para gravações recebidas no SSD.

A latência funciona do mesmo modo que as IO. Por exemplo, se a latência estiver variando em torno de sub-5ms e então saltar para 500ms antes de descer novamente para 5ms há um problema, já que essa inconsistência no desempenho poderia aparecer em algum lugar do aplicativo.

Clientes de datacenter tornaram-se muito mais sofisticados ao longo dos anos, já que no passado um fornecedor de SSDs poderia oferecer uma boa unidade de nível cliente e operavam com ela, e depois simplesmente as tiravam e substituiam por outra unidade de nível cliente barata quando algo dava errado. Mas hoje, clientes de datacenter estão se aprofundando no conhecimento de SSDs porque sabem que essas inconsistências existem, portanto as estão testando quanto a isso.

Os melhores SSDs empresariais atualmente utilizam grandes caches DRAM e são ajustados dentro do firmware para apresentar consistência. De fato, cerca de 90 por cento do que suaviza essas linhas é feito no código do firmware, o que é um grande diferenciador para os produtos Kingston.

SATA vs. NVMe - Não é exatamente Plug & Play

No mercado de hoje, em torno de 80 por cento dos SSDs que entram em serviço são ainda Serial ATA (SATA). O padrão SATA mantém taxas de transferência relativamente rápidas com excelentes perfis RAID.

Logotipo NVMe

Existe um grande movimento no setor de armazenamento para se afastarem da interface SATA e usar NVMe (non-volatile memory express), já que a tecnologia NVMe foi projetada do zero para SSDs baseados em Flash. Na verdade, muitas projeções de analistas ultimamente sugerem que dentro de alguns anos haverá uma importante mudança nos servidores de mainstream já que NVMe promete romper com as limitações de IO e latência associadas com antigas interfaces de disco rígido.

Nos últimos dez anos os SSDs foram construídos usando interfaces de disco rígido, o que fazia sentido inicialmente, embora especialistas em armazenamento já soubessem há muitos anos que havia uma interface melhor para SSDs. PCIe é uma ótima interface para SSDs, mas muito servidores estão limitados atualmente em sua capacidade e em um número pequeno de pistas disponíveis.

O fato é que as pessoas não podem simplesmente de um dia para o outro migrar para NVMe.

Em revisão

Os critérios da Kingston para apresentar consistência no desempenho são os mesmos, seja produzindo para interface SATA ou NVMe. NVMe oferece inerentemente uma latência mais baixa e IO mais rápida, portanto os clientes esperam obviamente mais desempenho de uma unidade NVMe.

Ao escolher o SSD empresarial certo, os datacenters deveriam procurar SSDs que reduzissem a latência e limitassem qualquer possibilidade de picos de IO.

Por último, o cliente deve considerar se sua infraestrutura está pronta para utilizar as mais novas e mais rápidas interfaces de armazenamento. SSDs são importantes e a seleção que os clientes fazem para seus datacenters está se tornando cada vez mais crítica.

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