De I/O-bottleneck elimineren
HDD vs. SSD: Waarom het verschil belangrijk is
Er is een voortdurende strijd gaande tussen HDD’s en SDD’s, die beide hun eigen voor- en nadelen hebben. Een HDD bestaat uit een actuator, lees-/schrijfarm, spindel en schijven waarop gegevens worden opgeslagen. Bij veel lees-/schrijfverkeer (vooral voor een groot aantal bestanden van kleine afmetingen) draait de schijf en blijft de lees-/schrijfkop in beweging om te zoeken naar gegevens die op een niet-aaneengesloten manier over de schijf zijn verspreid. Dat is het moment waarop latentie optreedt. Een SDD heeft echter geen bewegende delen en gebruikt flashgeheugen om gegevens op te slaan, wat minder stroom verbruikt, bijna geen lawaai, trillingen en warmte veroorzaakt, en bij hogere snelheden werkt dan een traditionele harde schijf.
Nu we het verschil begrijpen, wat is dan precies een SSD-cache? Het is de tijdelijke opslagruimte van vaak geraadpleegde gegevens (aka hot data) op flash-geheugenchips in een SSD. Door een bepaald deel te reserveren als cache waar hot data wordt opgeslagen, kunnen SSD’s met een lagere latentie sneller reageren op gegevensverzoeken, de lees-/schrijfsnelheid verhogen en de algehele prestaties verbeteren.
Bij het uitvoeren van toepassingen die hogere willekeurige IOPS vereisen of wanneer grote hoeveelheden gegevens worden geschreven naar niet-aaneengesloten blokken (bijv. OLTP-databases en e-maildiensten), kan het bouwen van een volledig SSD-systeem een gat in uw zak slaan. Maar vrees niet, er is een uitweg – SSD cache. U kunt een SSD-cache koppelen aan een enkel opslagvolume of een iSCSI LUN op blokniveau om een lees-/schrijfbuffer te maken en zo de prestaties van willekeurige toegang te verbeteren. Merk op dat aangezien grote sequentiële lees-/schrijfbewerkingen, zoals HD-videostreaming, geen herleespatronen hebben, dergelijke werkbelastingspatronen niet veel voordeel kunnen halen uit SSD-caching.
De SSD-cache kan in de volgende twee modi worden ingedeeld:
- Alleen-lezen cache: Wanneer u een SSD instelt als alleen-lezen-cache, worden alleen vaak geraadpleegde gegevens in de cache opgeslagen om willekeurige leessnelheden te versnellen. Omdat de cache niet betrokken is bij het schrijven van gegevens, blijven de gegevens veilig en gezond, zelfs als de SSD defect raakt.
- Read-write cache: Vergeleken met de alleen-lezen cache, schrijft de lees-schrijf cache gegevens synchroon naar de SSD. Om de veiligheid van de gegevens te garanderen, hebt u ten minste twee SSD’s nodig om RAID 1 in te stellen om fouttolerantie van één SSD mogelijk te maken. Maar er is nog steeds een risico op gegevensverlies als het aantal versleten SSD’s de fouttolerantie in een RAID-configuratie overschrijdt.
Het juiste kiezen
Hoe vaker een SSD gegevens schrijft, hoe korter de levensduur zal zijn. Het vinden van een geschikte SSD die past bij uw IO-eisen is van het grootste belang, omdat u niet wilt dat uw cache-schijf te snel verslijt. Bij het kiezen van de juiste SSD’s voor het instellen van een SSD-cache voor uw NAS, moet u het SSD-duurvermogen evalueren door goed te kijken naar twee specificaties: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW betekent de cumulatieve hoeveelheid gegevens die naar een SSD kan worden geschreven gedurende de volledige levensduur, terwijl DWPD verwijst naar het aantal keren dat u de volledige SSD elke dag kunt overschrijven tijdens de garantieperiode. Als u de capaciteit van uw schijf en de garantieperiode kent, kunt u TBW eenvoudig omrekenen naar DWPD of omgekeerd met de onderstaande vergelijking:
- TBW = DWPD X 365 X Garantie (jr) X Capaciteit (TB)
- DWPD = TBW / (365 X Garantie (jr) X Capaciteit (TB))
Stel dat uw SSD 2TB is met een garantie van 5 jaar. Als de DWPD een waarde van 1 heeft, betekent dit dat u er de komende 5 jaar dagelijks 2 TB aan gegevens in kunt wegschrijven. Gebaseerd op de bovenstaande vergelijking, zal het TBW cijfer 1 * 365 * 5 * 2 = 3650TB zijn. U kunt hem beter vervangen voordat hij 3650TB bereikt. Houd uw dagelijks NAS-gebruik bij om de hoeveelheid geschreven gegevens te evalueren en te zien of het TBW-cijfer aan uw behoeften voldoet.
Als uw dagelijks NAS-gebruik schrijfintensieve toepassingen omvat, is het raadzaam om te kiezen voor SSD’s voor bedrijven om er zeker van te zijn dat ze bestand zijn tegen zware schrijfactiviteit. SSD’s voor consumenten hebben meestal een DWPD-cijfer van minder dan 1. Het is geschikt om het als opstartschijf te gebruiken, maar het kan echter geen voortdurende lees-/schrijfbelasting verdragen. De meeste zakelijke SSD’s hebben daarentegen een hogere DWPD, variërend van 1 tot 10, en bieden daardoor een beter uithoudingsvermogen.
Beginnen op het juiste spoor
Naast het uithoudingsvermogen van de SSD moet u ook rekening houden met de geheugenvereisten van SSD-caching. Aangezien een SSD-cache een bepaalde hoeveelheid systeemgeheugen vereist, afhankelijk van de cachegrootte, moet u mogelijk uw geheugen upgraden als u een grotere SSD-cache wilt plaatsen. Om de stabiliteit van het systeem te behouden, wordt slechts 1/4 van het vooraf geïnstalleerde systeemgeheugen toegewezen voor SSD-caching.
Aangezien een SSD van 1 GB ongeveer 416 GB systeemgeheugen in beslag neemt (inclusief uitbreidbaar geheugen), heeft een 2 X 128 GB SSD read-only cache (totaal 256 GB) ten minste 104 MB geheugen nodig, terwijl een 2 X 128 GB SSD read-write cache (totaal 128 GB) 52 MB geheugen verbruikt. Er moet worden opgemerkt dat een gebrek aan geheugen de SSD-cachegrootte dus zal beperken.
Optimaliseren van opslagefficiëntie
Als uw NAS over een PCIe-sleuf beschikt, kunt u overwegen een dubbele M.2 SSD-adapterkaart te installeren die zowel SATA- als NVMe SSD’s ondersteunt om de cacheprestaties te verbeteren. Met Synology M2D18 kunt u niet alleen meer schijfruimtes reserveren voor gegevensopslag, maar hebt u ook flexibele SSD-opties, want het ondersteunt M.2-modules in het formaat 2280/2260/2242.
Wanneer u overweegt een SSD-cache toe te voegen om de prestaties te optimaliseren, raden wij u naast het raadplegen van de compatibiliteitslijst om compatibele SSD’s te vinden, ook ten zeerste aan om TBW- en DWPD-ratings op te zoeken in de specificatiebladen van schijven om ervoor te zorgen dat het SSD-uithoudingsvermogen voldoet aan uw vereisten voor werkbelasting.