Eliminering af I/O-flaskehalsen
HDD vs. SSD: Hvorfor forskellen betyder noget
Der er en løbende kamp mellem HDD’er og SDD’er, som begge har deres egne fordele og ulemper. En HDD består af en aktuator, en læse-/skrivearm, en spindel og plader, hvorpå data lagres. Når der er stor trafik af læse-/skriveforespørgsler (især for et stort antal små filer), drejer pladen rundt, og læse-/skrivehovedet bevæger sig hele tiden for at søge efter data, der er spredt på drevet på en usammenhængende måde. Det er her, latenstiden opstår. En SDD har imidlertid ingen bevægelige dele og bruger flash-hukommelse til at lagre data, hvilket forbruger mindre strøm, forårsager næsten ingen støj, vibrationer og varme og fungerer ved højere hastigheder sammenlignet med en traditionel harddisk.
Nu, hvor vi forstår forskellen, hvad er så præcis en SSD-cache? Det er den midlertidige lagerplads for data, der ofte tilgås (også kaldet hot data), på flash-hukommelseschips i en SSD. Ved at reservere en bestemt del som cache, hvor hot data lagres, kan SSD’er med lavere latenstid reagere hurtigere på dataforespørgsler, hvilket fremskynder læse-/skrivehastighederne og øger den samlede ydeevne.
Når du kører programmer, der kræver højere tilfældige IOPS, eller når store datamængder skrives til ikke-sammenhængende blokke (f.eks. OLTP-databaser og e-mail-tjenester), kan det brænde et hul i lommen at bygge et system, der udelukkende består af SSD’er. Men frygt ej, der er en udvej – SSD-cache. Du kan montere en SSD-cache på en enkelt lagringsvolumen eller et iSCSI LUN på blokniveau for at oprette en læse-/skrivebuffer, hvilket forbedrer ydelsen ved tilfældig adgang. Bemærk, at da store sekventielle læse-/skriveoperationer som f.eks. HD-videostreaming mangler genlæsningsmønstre, kan sådanne arbejdsbelastningsmønstre ikke drage stor fordel af SSD-caching.
SSD-cachen kan kategoriseres i følgende to tilstande:
- Read-only cache: Når du indstiller en SSD som skrivebeskyttet cache, gemmes kun data, der tilgås ofte, i cachen for at fremskynde hastighederne ved tilfældig læsning. Da den ikke er involveret i at skrive data, forbliver dataene sikre og sunde, selv når SSD’en går i stykker.
- Læs-skrive-cache: Sammenlignet med den skrivebeskyttede cache skriver læse-skrive-cachen data synkront til SSD’en. For at sikre datasikkerheden skal du bruge mindst to SSD’er til at oprette RAID 1 for at muliggøre fejltolerance for en SSD. Men der er stadig risiko for datatab, hvis antallet af nedslidte SSD’er overstiger fejltolerancen i en RAID-konfiguration.
Det rigtige valg
Desto oftere en SSD skriver data, desto kortere bliver dens levetid. At finde en passende SSD, der passer til dine IO-krav, er altafgørende, da du ikke ønsker, at dit cache-drev skal slides for hurtigt. Når du vælger de rigtige SSD’er til at oprette en SSD-cache til din NAS, bør du vurdere SSD-udholdenhed ved at se nærmere på to specifikationer: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW betyder den kumulative mængde data, der kan skrives til en SSD i løbet af hele dens levetid, mens DWPD henviser til, hvor mange gange du kan overskrive hele SSD’en hver dag i garantiperioden. Hvis du kender din disks kapacitet og dens garantiperiode, kan du blot konvertere TBW til DWPD eller omvendt med nedenstående ligning:
- TBW = DWPD X 365 X garanti (år) X kapacitet (TB)
- DWPD = TBW / (365 X garanti (år) X kapacitet (TB))
Sig, at din SSD er på 2 TB med en 5-årig garanti. Hvis DWPD er vurderet til 1, betyder det, at du kan skrive 2 TB data ind på den på daglig basis i de følgende 5 år. Baseret på ovenstående ligning vil TBW-tallet være 1 * 365 * 5 * 2 * 2 = 3650TB. Du må hellere udskifte den, før den når 3650TB. Hold styr på din daglige NAS-anvendelse for at evaluere mængden af skrevne data og se, om TBW-værdien opfylder dine behov.
Hvis din daglige NAS-anvendelse omfatter skriveintensive programmer, anbefales det at gå efter enterprise SSD’er for at sikre, at de kan modstå stor skriveaktivitet. Forbruger-SSD’er har normalt et DWPD-tal under 1. Det er velegnet til at bruge det som opstartsdrev, men det kan dog ikke tåle fortsat læse/skrive-arbejdsbelastning. De fleste virksomheds-SSD’er har derimod en højere DWPD på mellem 1 og 10 og giver derfor en bedre udholdenhed.
Start på det rigtige spor
Afhængig af SSD-udholdenhed bør du også overveje hukommelseskravene til SSD-caching. Da en SSD-cache kræver en vis mængde systemhukommelse afhængigt af cachestørrelsen, skal du muligvis opgradere din hukommelse, hvis du ønsker at montere en større SSD-cache. For at opretholde systemstabiliteten er kun 1/4 af den forudinstallerede systemhukommelse allokeret til SSD-caching.
Da en SSD med 1 GB fylder ca. 416 KB systemhukommelse (inklusive udvidelig hukommelse), kræver en 2 X 128 GB SSD-cache med skrive- og læseadgang (i alt 256 GB) mindst 104 MB hukommelse, mens en 2 X 128 GB SSD-cache med skrive- og læseadgang (i alt 128 GB) bruger 52 MB hukommelse. Det skal bemærkes, at manglende hukommelse derfor vil begrænse SSD-cachestørrelsen.
Optimering af lagringseffektivitet
Hvis din NAS har et PCIe-slot, kan du overveje at installere et dobbelt M.2 SSD-adapterkort, der understøtter både SATA- og NVMe-SSD’er, for at øge cache-ydelsen. Med Synology M2D18 kan du ikke kun reservere flere drevbåse til datalagring, men du har også fleksible SSD-muligheder, for det understøtter M.2-moduler i format 2280/2260/2242.
Når du overvejer at tilføje en SSD-cache for at optimere ydeevnen, anbefaler vi ud over at henvise til kompatibilitetslisten for at finde ud af kompatible SSD’er også kraftigt, at du slår TBW- og DWPD-klassificeringer op i drevspecifikationsark for at sikre, at SSD-udholdenhed opfylder dine krav til arbejdsbelastning.