Odstranění úzkého místa I/O
HDD vs. SSD: Proč na rozdílu záleží
Probíhá souboj mezi HDD a SDD, přičemž oba disky mají svá pro a proti. HDD se skládá z pohonu, čtecího/zapisovacího ramene, vřetena a ploten, na které se ukládají data. Při vysokém provozu požadavků na čtení/zápis (zejména u velkého počtu souborů malých rozměrů) se plotny otáčejí a čtecí/zapisovací hlava se neustále pohybuje, aby vyhledala data rozptýlená na disku nesouvisle. Tehdy se projeví zpoždění. SDD však nemá žádné pohyblivé části a k ukládání dat používá paměť flash, která spotřebovává méně energie, nezpůsobuje téměř žádný hluk, vibrace a teplo a pracuje vyšší rychlostí ve srovnání s tradičním pevným diskem.
Když už jsme pochopili rozdíl, co je tedy přesně SSD cache? Jedná se o dočasný úložný prostor pro často přistupovaná data (tzv. horká data) na paměťových čipech flash v disku SSD. Vyhrazením určité části jako mezipaměti, kam se ukládají horká data, mohou disky SSD s nižší latencí rychleji reagovat na požadavky na data, čímž se zrychlí rychlost čtení/zápisu a zvýší se celkový výkon.
Při provozu aplikací vyžadujících vyšší náhodný počet IOPS nebo při zápisu velkého množství dat do nesouvislých bloků (např. databáze OLTP a e-mailové služby) vám může vybudování systému s výhradně SSD propálit díru do kapsy. Ale nebojte se, existuje východisko – SSD cache. Mezipaměť SSD můžete připojit k jednomu svazku úložiště nebo k jednotce iSCSI LUN na úrovni bloku a vytvořit tak vyrovnávací paměť pro čtení a zápis, čímž zvýšíte výkon náhodného přístupu. Všimněte si, že vzhledem k tomu, že velké sekvenční operace čtení/zápisu, jako je například streamování HD videa, postrádají vzorce opakovaného čtení, nemohou takové vzorce zátěže z mezipaměti SSD příliš těžit.
Mezipaměť SSD lze rozdělit do následujících dvou režimů:
- Pouze pro čtení: Pokud SSD disk nastavíte jako mezipaměť pouze pro čtení, budou se do mezipaměti ukládat pouze data, ke kterým se často přistupuje, aby se zrychlilo náhodné čtení. Protože se nepodílí na zápisu dat, zůstanou data v bezpečí i při poruše SSD disku.
- Cache pro čtení a zápis: Ve srovnání s mezipamětí pouze pro čtení zapisuje mezipaměť pro čtení a zápis data synchronně na disk SSD. Aby byla zajištěna bezpečnost dat, potřebujete pro nastavení RAID 1 alespoň dva disky SSD, aby byla umožněna odolnost proti poruchám jednoho disku SSD. Stále však existuje riziko ztráty dat, pokud počet opotřebovaných disků SSD překročí odolnost proti chybám v konfiguraci RAID.
Výběr správně
Čím častěji disk SSD zapisuje data, tím kratší je jeho životnost. Nalezení vhodného disku SSD, který odpovídá vašim požadavkům na IO, je nejdůležitější, protože nechcete, aby se váš disk cache příliš rychle opotřeboval. Při výběru správného SSD pro nastavení SSD cache pro váš NAS byste měli vyhodnotit výdrž SSD tak, že se blíže zaměříte na dvě specifikace: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW znamená kumulativní množství dat, které lze na disk SSD zapsat za celou dobu jeho životnosti, zatímco DWPD označuje, kolikrát denně můžete přepsat celý disk SSD během záruční doby. Pokud znáte kapacitu svého disku a jeho záruční dobu, můžete jednoduše převést TBW na DWPD nebo naopak pomocí následující rovnice:
- TBW = DWPD X 365 X záruka (rok) X kapacita (TB)
- DWPD = TBW / (365 X záruka (rok) X kapacita (TB))
Řekněme, že váš disk SSD má 2 TB a záruku 5 let. Pokud je hodnota DWPD 1, znamená to, že na něj můžete denně zapisovat 2 TB dat po dobu následujících 5 let. Na základě výše uvedené rovnice bude údaj TBW 1 * 365 * 5 * 2 = 3650 TB. Raději jej vyměňte dříve, než dosáhne 3650 TB. Sledujte každodenní používání NAS, abyste mohli vyhodnotit množství zapsaných dat a zjistit, zda hodnota TBW odpovídá vašim potřebám.
Pokud vaše každodenní používání NAS zahrnuje aplikace náročné na zápis, doporučujeme zvolit podnikový disk SSD, abyste se ujistili, že vydrží náročnou činnost zápisu. Spotřebitelské SSD disky mají obvykle hodnotu DWPD nižší než 1. Je vhodné je používat jako zaváděcí disk, ale nevydrží trvalé zatížení při čtení a zápisu. Většina podnikových SSD disků má naopak vyšší DWPD v rozmezí 1 až 10, a proto poskytuje lepší výdrž.
Začínáme na správné cestě
Kromě výdrže SSD disku byste měli vzít v úvahu také požadavky na paměť SSD cache. Vzhledem k tomu, že SSD cache vyžaduje určité množství systémové paměti v závislosti na velikosti cache, budete možná muset paměť upgradovat, pokud chcete připojit větší SSD cache. Aby byla zachována stabilita systému, je pro SSD cache vyhrazena pouze 1/4 předinstalované systémové paměti.
Protože 1GB SSD disk zabírá přibližně 416 kB systémové paměti (včetně rozšiřitelné paměti), 2 X 128GB SSD cache pouze pro čtení (celkem 256 GB) vyžaduje nejméně 104 MB paměti, zatímco 2 X 128GB SSD cache pro čtení a zápis (celkem 128 GB) spotřebuje 52 MB paměti. Je třeba poznamenat, že nedostatek paměti proto omezí velikost mezipaměti SSD.
Optimalizace efektivity úložiště
Pokud je váš NAS vybaven slotem PCIe, můžete zvážit instalaci duální karty adaptéru M.2 SSD, která podporuje disky SSD SATA i NVMe, a zvýšit tak výkon mezipaměti. Se zařízením Synology M2D18 můžete nejen vyhradit více pozic pro disky pro ukládání dat, ale máte také flexibilní možnosti SSD, protože podporuje moduly M.2 ve formátu 2280/2260/2242.
Pokud zvažujete přidání SSD cache pro optimalizaci výkonu, kromě toho, že se podíváte na seznam kompatibility a zjistíte kompatibilní SSD, také důrazně doporučujeme, abyste se podívali na hodnocení TBW a DWPD ve specifikacích disků a ujistili se, že výdrž SSD odpovídá vašim požadavkům na pracovní zátěž.