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HDD vs. SSD: Warum der Unterschied wichtig ist
Es gibt einen ständigen Kampf zwischen HDDs und SDDs, die beide ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Eine HDD besteht aus einem Antrieb, einem Lese-/Schreibarm, einer Spindel und Platten, auf denen Daten gespeichert werden. Bei einem hohen Aufkommen an Lese-/Schreibanfragen (insbesondere bei einer großen Anzahl kleiner Dateien) dreht sich die Platte und der Schreib-/Lesekopf bewegt sich ständig, um nach Daten zu suchen, die nicht zusammenhängend auf dem Laufwerk verstreut sind. Das ist der Zeitpunkt, an dem die Latenzzeit einsetzt. Eine SDD hingegen hat keine beweglichen Teile und verwendet einen Flash-Speicher zum Speichern von Daten, der weniger Strom verbraucht, kaum Geräusche, Vibrationen und Wärme verursacht und im Vergleich zu einer herkömmlichen Festplatte mit höheren Geschwindigkeiten arbeitet.
Nun, da wir den Unterschied verstanden haben, was genau ist dann ein SSD-Cache? Es handelt sich um den temporären Speicherplatz für Daten, auf die häufig zugegriffen wird (auch „Hot Data“ genannt), auf Flash-Speicherchips in einer SSD. Wenn ein bestimmter Teil als Cache reserviert wird, in dem heiße Daten gespeichert werden, können SSDs mit geringerer Latenz schneller auf Datenanfragen reagieren, was die Lese-/Schreibgeschwindigkeiten beschleunigt und die Gesamtleistung steigert.
Wenn Anwendungen ausgeführt werden, die höhere zufällige IOPS erfordern oder wenn große Datenmengen in nicht zusammenhängende Blöcke geschrieben werden (z. B. OLTP-Datenbanken und E-Mail-Dienste), kann der Aufbau eines reinen SSD-Systems ein Loch in Ihre Tasche reißen. Aber keine Angst, es gibt einen Ausweg – SSD-Cache. Sie können einen SSD-Cache in ein einzelnes Speichervolumen oder eine iSCSI-LUN auf Blockebene einbinden, um einen Lese-/Schreibpuffer zu erstellen und so die Leistung beim wahlfreien Zugriff zu verbessern. Beachten Sie, dass große sequenzielle Lese-/Schreibvorgänge wie HD-Videostreaming keine erneuten Lesemuster aufweisen, so dass solche Arbeitslastmuster nicht viel von SSD-Caching profitieren können.
Der SSD-Cache kann in die folgenden zwei Modi kategorisiert werden:
- Nur-Lese-Cache: Wenn Sie eine SSD als Nur-Lese-Cache einstellen, werden nur Daten, auf die häufig zugegriffen wird, im Cache gespeichert, um zufällige Lesegeschwindigkeiten zu beschleunigen. Da er nicht am Schreiben von Daten beteiligt ist, bleiben die Daten auch bei einem Ausfall der SSD sicher und unversehrt.
- Read-write cache: Im Vergleich zum Nur-Lese-Cache schreibt der Schreib-Lese-Cache die Daten synchron auf die SSD. Um die Datensicherheit zu gewährleisten, benötigen Sie mindestens zwei SSDs, um RAID 1 einzurichten, um die Fehlertoleranz einer SSD zu ermöglichen. Es besteht jedoch immer noch das Risiko eines Datenverlusts, wenn die Anzahl der abgenutzten SSDs die Fehlertoleranz in einer RAID-Konfiguration übersteigt.
Die richtige Auswahl
Je häufiger eine SSD Daten schreibt, desto kürzer ist ihre Lebensdauer. Die Suche nach einer geeigneten SSD, die Ihren IO-Anforderungen entspricht, ist von größter Bedeutung, da Sie nicht wollen, dass Ihr Cache-Laufwerk zu schnell verschleißt. Bei der Auswahl der richtigen SSDs für die Einrichtung eines SSD-Cache für Ihr NAS sollten Sie die SSD-Ausdauer anhand von zwei Spezifikationen genau bewerten: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW steht für die kumulative Datenmenge, die während der gesamten Lebensdauer auf eine SSD geschrieben werden kann, während sich DWPD darauf bezieht, wie oft Sie die gesamte SSD während der Garantiezeit täglich überschreiben können. Wenn Sie die Kapazität Ihres Laufwerks und die Garantiezeit kennen, können Sie TBW einfach in DWPD umrechnen oder umgekehrt mit der folgenden Gleichung:
- TBW = DWPD X 365 X Garantie (Jahr) X Kapazität (TB)
- DWPD = TBW / (365 X Garantie (Jahr) X Kapazität (TB))
Angenommen, Ihre SSD hat 2 TB und eine Garantie von 5 Jahren. Wenn der DWPD-Wert 1 ist, bedeutet dies, dass Sie in den folgenden 5 Jahren täglich 2 TB Daten darauf schreiben können. Ausgehend von der obigen Gleichung beträgt die TBW-Zahl 1 * 365 * 5 * 2 = 3650TB. Sie sollten es besser ersetzen, bevor es 3650 TB erreicht. Behalten Sie Ihre tägliche NAS-Nutzung im Auge, um die Menge der geschriebenen Daten zu bewerten und zu sehen, ob die TBW-Einstufung Ihren Anforderungen entspricht.
Wenn Ihre tägliche NAS-Nutzung schreibintensive Anwendungen umfasst, wird empfohlen, sich für Unternehmens-SSDs zu entscheiden, um sicherzustellen, dass sie einer starken Schreibaktivität standhalten können. Verbraucher-SSDs haben in der Regel einen DWPD-Wert unter 1. Sie eignen sich zwar als Boot-Laufwerk, können aber keine kontinuierlichen Lese-/Schreib-Arbeitslasten verkraften. Die meisten Unternehmens-SSDs haben dagegen einen höheren DWPD-Wert von 1 bis 10 und bieten daher eine bessere Ausdauer.
Auf den richtigen Weg gebracht
Neben der SSD-Ausdauer sollten Sie auch die Speicheranforderungen des SSD-Cache berücksichtigen. Da ein SSD-Cache je nach Cache-Größe eine bestimmte Menge an Systemspeicher benötigt, müssen Sie möglicherweise Ihren Speicher aufrüsten, wenn Sie einen größeren SSD-Cache einbauen möchten. Um die Systemstabilität aufrechtzuerhalten, wird nur 1/4 des vorinstallierten Systemspeichers für das SSD-Caching zugewiesen.
Da eine 1 GB SSD etwa 416 KB Systemspeicher (einschließlich erweiterbarem Speicher) benötigt, erfordert ein 2 X 128 GB SSD-Lese-Cache (insgesamt 256 GB) mindestens 104 MB Speicher, während ein 2 X 128 GB SSD-Lese-Schreib-Cache (insgesamt 128 GB) 52 MB Speicher verbraucht. Es ist zu beachten, dass ein Mangel an Speicher die Größe des SSD-Caches einschränkt.
Optimierung der Speichereffizienz
Wenn Ihr NAS über einen PCIe-Steckplatz verfügt, können Sie die Installation einer dualen M.2-SSD-Adapterkarte in Betracht ziehen, die sowohl SATA- als auch NVMe-SSDs unterstützt, um die Cache-Leistung zu steigern. Mit der Synology M2D18 können Sie nicht nur mehr Laufwerkseinschübe für die Datenspeicherung reservieren, sondern haben auch flexible SSD-Optionen, da sie M.2-Module im Format 2280/2260/2242 unterstützt.
Wenn Sie in Erwägung ziehen, einen SSD-Cache hinzuzufügen, um die Leistung zu optimieren, sollten Sie nicht nur die Kompatibilitätsliste zu Rate ziehen, um kompatible SSDs herauszufinden, sondern auch die TBW- und DWPD-Werte in den technischen Datenblättern der Laufwerke nachschlagen, um sicherzustellen, dass die SSD-Ausdauer Ihre Arbeitslastanforderungen erfüllt.