Подходящий твердотельный накопитель (SSD)

Подходящий твердотельный накопитель (SSD)

Некоторые ИТ-специалисты имеют недостаточно ясное понимание твердотельных накопителей (SSD). У некоторых создается впечатление, что все эти накопители созданы одинаковыми, без реальной разницы между ними, поскольку они представляют собой всего лишь флеш-память. Однако это не так.

Способ создания SSD для клиентских компьютеров, таких как ноутбук или настольный компьютер (устройство для ежедневной работы), по сравнению со способом создания SSD для применений в центрах обработки данных сильно отличается. Рабочие нагрузки очень разные. Для рабочей нагрузки на сервер обычно поддерживается 100-процентный рабочий цикл 24 часа в сутки, семь дней в неделю, круглый год. Но когда мы работаем на наших компьютерах в течение дня, даже на виртуальной машине, мы используем только минимальные ресурсы при большом количестве времени простоя.

Накопители, помещенные в сервер, должны выполнять необходимые требования к постоянному спросу и производительности для работы в условиях интенсивного использования. Нельзя просто извлечь SSD-накопитель из ноутбука и ожидать, что он будет работать в центре обработки данных, это равнозначно ожиданию того, что стандартный автомобильный двигатель будет приводить в действие грузовую фуру. Для центров обработки данных требуются диски корпоративного класса, специально разработанные для обеспечения предсказуемой производительности с возможностью масштабирования.

Обеспечение стабильной производительности твердотельных накопителей

Твердотельные накопители используются для все большего количества приложений в центрах обработки данных, чем когда-либо прежде. Первоначально после их появления твердотельные накопители были не очень известны. ИТ-специалисты их немного боялись, но по мере того, как они приобрели больше уверенности в технологии, твердотельные накопители начинают применяться для более высокопроизводительных приложений, и именно здесь этот тип стабильности производительности становится важным.

При создании твердотельных накопителей, соответствующих требованиям центра обработки данных, основное внимание уделяется обеспечению стабильности производительности, поскольку она связана с обеспечением количества операций ввода-вывода в секунду (IOPs) и задержкой. Для проверки этого создаются скрипты по тестированию производительности, которые проверяют каждую операцию ввода-вывода на протяжении очень длинного тестового шаблона.

Характеристики, на которые ориентируются производители при их установке и которые хотят видеть составители ИТ-архитектур, — это прямолинейная стабильность при эталонном тестировании с использованием их рабочих нагрузок. Абсолютная 100-нтная стабильность не достигается никогда, но прилагаются усилия для предотвращения возникновения пилообразной конфигурации или так называемой конфигурации в форме «рождественской елки» при обеспечении операций ввода-вывода и нанесении на график данных полученных результатов измерений производительности.

График динамики IOPS SSD-накопителя клиента, показывающий нестабильную задержку, пилообразную форму

Накопитель, ненастроенный должным образом, может обусловить значительные перепады производительности. В какой-то момент времени накопитель может выполнить 50 000 операций ввода-вывода в секунду, затем его производительность падает до 20 000 операций ввода-вывода в секунду, прежде чем восстановиться до 60 000 операций ввода-вывода в секунду. В то время как высокие численные показатели выглядят превосходно для технических характеристик и информационных материалов по продажам, скачки производительности не отображают всей истории показателей производительности. Вместо этого твердотельные накопители корпоративного класса для центров обработки данных от компании Kingston предназначены для обеспечения стабильных уровней производительности, даже если это может означать отказ от некоторых максимальных уровней производительности.

График динамики IOPS серверного SSD-накопителя, показывающий предсказуемую задержку

Такая стабильность гарантирует, что клиенты не будут разочарованы недостаточной производительностью, а скорее приобретут предсказуемое преимущество для управления своими кластерами систем хранения данных. Многое из того, что обеспечивает такую прямолинейную стабильность, относится к структуре микропрограммного обеспечения твердотельного накопителя, размеру увеличения резервной области памяти твердотельного накопителя и размеру кеша записи.

Благодаря лучшей предсказуемости наши клиенты получают возможность создавать приложения со стабильной производительностью, а также соответствовать требованиям соглашений об уровне обслуживания.

А что насчет команд основного хост-компьютера, которые отправляются на накопитель?

При таком большом количестве фоновых операций, например, команда TRIM, очистка памяти от ненужных данных (сборка «мусора») и команды хост-компьютера, все они должны приниматься во внимание с точки зрения настройки встроенного микропрограммного обеспечения. Что касается аппаратного обеспечения, на SSD-накопителях мы используем кеш-память DRAM больших объемов для хранения всей или большей части таблицы отображения дисков и использования в качестве буфера записи для входящих операций записи на SSD.

Динамика значений задержки имеет такой же характер, как и для операций ввода-вывода. Например, если значение задержки увеличивается до 5мс, затем возникает его скачок до 500мс, а затем снижается обратно до 5мс, то возникает проблема, поскольку такая нестабильность производительности может проявиться где-то в приложении.

В течение долгих лет клиенты центров обработки данных стали гораздо более искушенными, и в прошлом поставщик твердотельных накопителей мог предоставить им хороший накопитель уровня клиента, и они бы работали с ним, а затем просто извлекали его и заменяли другим дешевым клиентским накопителем, если возникал какой-либо сбой. Однако сегодня клиенты центров обработки данных отдают предпочтение твердотельным накопителям, поскольку они знают, что существуют различия в стабильности работы, поэтому накопители тестируются на их соответствие.

В лучших корпоративных твердотельных накопителях сегодня используются кеш-память DRAM больших объемов и на уровне встроенного микропрограммного обеспечения они настроены для обеспечения стабильности. Фактически, около 90 процентов того, что сглаживает эту линейную зависимость, осуществляется в коде микропрограмм, что является большим отличием для продукции компании Kingston.

SATA по сравнению с NVMe — это не совсем «Подключай и работай» (Plug & Play)

На современном рынке примерно 80 процентов SSD-накопителей, которые вводятся в эксплуатацию, по-прежнему оснащены последовательным интерфейсом Serial ATA (SATA). Стандарт SATA поддерживает относительно высокие скорости передачи данных и использует относительно небольшую область на системной плате, что подразумевает большее количество дисков с отличными профилями RAID.

Логотип NVMe

В отрасли систем хранения данных наблюдается значительная тенденция в отношении того, чтобы перейти с интерфейса SATA на использование спецификации NVMe (non-volatile memory express, энергонезависимой памяти), так как стандарт NVMe был разработан с нуля для SSD-накопителей на основе флеш-памяти Flash. Фактически, многие из недавних прогнозов аналитиков предполагают, что в ближайшие пару лет в широко распространенных серверах произойдет серьезный сдвиг, поскольку ожидается, что NVMe превзойдет ограничения, касающиеся операций ввода-вывода и значений задержки и связанные с традиционными интерфейсами жестких дисков.

За последние десять лет твердотельные накопители создавались с использованием интерфейсов жестких дисков, и изначально это имело смысл, однако экспертам по системам хранения данных уже в течение многих лет известно о том, что существует лучший интерфейс для твердотельных накопителей. PCIe является отличным интерфейсом для твердотельных накопителей, но сегодня многие серверы ограничены в своих возможностях и элементарном количестве доступных линий PCI.

Простой факт заключается в том, что люди не могут задействовать эту модернизацию в одночасье, чтобы перейти на NVMe.

Для рассмотрения

Критерии компании Kingston для обеспечения стабильности производительности одинаковы, как для сборок с применением интерфейса SATA, так и NVMe. NVMe по своей структуре обеспечивает более низкую задержку и более высокую скорость операций ввода-вывода, поэтому очевидно клиенты ожидают большей производительности от накопителя с NVMe.

При выборе подходящего корпоративного твердотельного накопителя центрам обработки данных следует искать твердотельные накопители, которые снизят значения задержки и ограничат любую возможность перебоев выполнения операций ввода-вывода.

Наконец, клиенту следует рассмотреть, готова ли его инфраструктура для использования более новых более быстрых интерфейсов систем хранения данных. SSD-накопители имеют значение, и осуществляемый клиентами выбор для своих центров обработки данных становится все более значимым.

Узнайте больше об ассортименте корпоративных решений Kingston по хранению данных с шифрованием

Чтобы узнать, как коронавирус COVID-19 повлиял на нашу деятельность щелкните здесь.

Оставайтесь на связи! Подпишитесь на нашу рассылку по электронной почте для получения новостей Kingston и многого другого.