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選擇合適的固態硬碟 (SSD) 很重要

選擇合適的固態硬碟 (SSD) 很重要

部分 IT 專業人員對固態硬碟 (SSD) 有所疑問。有些人認為固態硬碟全都是一樣的,因為都屬於快閃記憶體,所以彼此之間沒有實質差異。事實則不然。

為客戶端機器 (例如筆記型電腦或桌上型電腦等日常工作設備) 建置的 SSD 與為資料中心建置的 SSD 有非常大的差異。工作負載的差異甚鉅。伺服器工作負載通常都是24小時全年無休的。我們在一天當中使用電腦的時候,即便使用的是虛擬機器,所運用到的資源並不多,閒置的時間也較長。

安裝在伺服器中的硬碟必須是長久耐用且可承受持續性需求及性能要求的。
不可能從筆記型電腦中拔出 SSD,期待它能在資料中心運作,這就像期待用標準的汽車引擎來發動小卡車一樣。
資料中心需要企業級與專業的硬碟來提供大規模的可預測效能。

實現 SSD 效能一致性

相較以往,SSD 已經應用在越來越多的資料中心應用程式上。
在早期 ,SSD 還鮮為人知。IT 早期對 SSD 的接受度不高,但是隨著 SSD 在技術中獲得更多肯定,也就開始應用在更高效能的應用程式上,這就是效能一致性很重要的原因。

若要建立符合資料中心需求的 SSD,重點在於實現效能的一致性,因為這與 IOP 傳遞及延遲相關。為了對此進行測試,才有了效能紀錄腳本,以在長時間的測試模式下觀察每個 IO。

製造商與 IT 工程師追求的是與其工作負載保持相當的一致性。保持百分之百的一致性是不可能的,但是可以避免在繪製效能結果圖時,在 IO 傳遞中出現鋸齒狀或是像「耶誕樹」形狀的情況發生。

客戶 SSD IOPS 圖表顯示不穩定的延遲、鋸齒形狀

未經正確調整的硬碟可能會造成效能的劇烈變化。例如,硬碟可能執行 50,000 IOP,接著下降到 20,000 IOP,再回彈到 60,000 IOP。雖然升高的數字對產品規格表與銷售記錄的呈現而言是好事,但是峰值不能代表整體效能。Kingston 企業級資料中心 SSD 是為了效能的一致性所設計,儘管如此可能會犧牲部分數值較高的效能。

伺服器 SSD IOPS 圖表顯示可預測的延遲

這種一致性能夠確保客戶不會因效能不足而感到失望,在管理儲存叢集上也具有可預測的優勢。SSD 韌體設計、超額配置空間大小與快取寫入大小,是形成直線一致性的關鍵。


有了更好的可預測性,我們的客戶有能力在一致的效能上打造應用程式,也能符合服務級別協議。

傳送到硬碟的主機命令該怎麼處理?

許多背景運作 (例如 TRIM 命令、垃圾回收與主機命令) 全都需要以韌體調整的觀點納入考量。硬體方面,我們在 SSD 上使用大型 DRAM 快取,保留所有或大部分硬碟對應表,並使用於資料寫入 SSD 時的寫入緩衝區。

延遲與 IO 的運作方式相同。例如,如果延遲在 5 毫秒以下逐漸增加,上升到 500 毫秒後又回到 5 毫秒,則代表發生問題,因為應用程式可能會有效能不一致的情況發生。

資料中心客戶近年來更加熟悉情況,過去 SSD 供應商會提供他們優質的消費級硬碟以供運行,而後在出現問題時用另一個廉價的消費級硬碟替換。如今,資料中心客戶非常了解 SSD,他們認知到會有不一致的情況發生,所以會對此做測試。

現在最優良的企業 SSD 利用大型 DRAM 快取,並且經過調整以配合韌體,以提供一致性。事實上,拉平這些曲線的因素中有百分之 90 歸功於韌體中的程式碼,這是 Kingston 產品與其他產品最大的差異。

SATA vs. NVMe - 不只是隨插即用

現今市場上投入使用的 SSD 約有百分之 80 仍然是序列 ATA (SATA)。SATA 標準維持了相對快速的傳輸速度,並在主機板上使用相對小的足跡,代表有許多硬碟具備優良的 RAID 規格。

NVMe 標誌

對儲存體產業而言,捨棄 SATA 介面轉而使用 NVMe (非揮發性記憶體儲存裝置) 是一個很大的改變,因為 NVMe 是專為快閃型 SSD 而設計的。事實上,近期有許多分析師預測,未來幾年內的主流伺服器可能會有重大改變,因為 NVMe 有望打破與傳統硬碟機介面相關的 IO 與延遲限制。

SSD在近十年來是使用硬碟機介面所打造的,起初是十分合理的,然而在多年前儲存體專家就了解還有其他更好的SSD介面。PCIe 是 很好的 SSD 介面,但是現在有許多伺服器受限於其容量和可用通道的數量。

事實上很簡單,因為人們無法在一夜之間就轉換到 NVMe。

回顧

無論是打造 SATA 或 NVMe 介面,Kingston 對效能一致性的實現標準都是相同的。NVMe 在本質上提供了低延遲與高 IO 傳遞的性能,所以客戶顯然對 NVMe 硬碟的效能也有更高的期待。

選擇合適的企業 SSD 時,資料中心應尋找會降低延遲與限制IO中斷可能性的 SSD。

最後,客戶應考量其基礎設施是否準備好使用更新、更快的儲存介面。SSD 有其重要性,所以客戶為資料中心所做的選擇變得越來越重要。

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