Eliminando el cuello de botella de E/S
HDD vs. SSD: Por qué importa la diferencia
Hay una batalla continua entre los HDD y los SDD, ambos con sus propios pros y contras. Un HDD está compuesto por un actuador, un brazo de lectura/escritura, un husillo y unos platos en los que se almacenan los datos. Cuando se trata de un alto tráfico de solicitudes de lectura/escritura (especialmente para un gran número de archivos de pequeño tamaño), el plato gira y el cabezal de lectura/escritura se mantiene en movimiento para buscar los datos dispersos en la unidad de forma no contigua. Es entonces cuando aparece la latencia. Un SDD, sin embargo, no tiene partes móviles y utiliza una memoria flash para almacenar los datos, que consume menos energía, casi no causa ruido, vibración y calor, y funciona a mayor velocidad en comparación con un disco duro tradicional.
Ahora que entendemos la diferencia, ¿qué es exactamente una caché SSD? Es el espacio de almacenamiento temporal de los datos a los que se accede con frecuencia (también conocidos como datos calientes) en los chips de memoria flash de una SSD. Al reservar una parte determinada como caché donde se almacenan los datos calientes, las unidades SSD de baja latencia pueden responder a las solicitudes de datos con mayor rapidez, lo que acelera las velocidades de lectura/escritura y aumenta el rendimiento general.
Cuando se ejecutan aplicaciones que requieren mayores IOPS aleatorias o cuando se escriben grandes cantidades de datos en bloques no contiguos (por ejemplo, bases de datos OLTP y servicios de correo electrónico), la creación de un sistema totalmente SSD puede suponer un agujero en el bolsillo. Pero no tema, hay una salida: la caché SSD. Puede montar una caché SSD en un único volumen de almacenamiento o en un LUN iSCSI a nivel de bloque para crear un búfer de lectura/escritura que mejore el rendimiento del acceso aleatorio. Tenga en cuenta que, dado que las grandes operaciones secuenciales de lectura/escritura, como el streaming de vídeo HD, carecen de patrones de relectura, estos patrones de carga de trabajo no pueden beneficiarse mucho de la caché SSD.
La caché SSD puede clasificarse en los dos modos siguientes:
- Caché de sólo lectura: Cuando se configura una unidad SSD como caché de sólo lectura, sólo se almacenan en la caché los datos a los que se accede con frecuencia para acelerar la velocidad de lectura aleatoria. Como no participa en la escritura de datos, los datos permanecerán sanos y salvos incluso cuando la unidad SSD se estropee.
- Caché de lectura-escritura: En comparación con la caché de sólo lectura, la caché de lectura-escritura escribe los datos de forma sincrónica en la unidad SSD. Para garantizar la seguridad de los datos, se necesitan al menos dos SSD para configurar un RAID 1 que permita la tolerancia a fallos de un SSD. Pero sigue habiendo riesgo de pérdida de datos si el número de SSD desgastadas supera la tolerancia a fallos en una configuración RAID.
Elegir bien
Cuanto más frecuentemente escriba datos una SSD, más corta será su vida útil. Encontrar un SSD adecuado que se adapte a sus demandas de IO es primordial, ya que no quiere que su unidad de caché se desgaste demasiado rápido. A la hora de elegir las unidades SSD adecuadas para configurar una caché SSD para su NAS, debe evaluar la resistencia de las unidades SSD fijándose en dos especificaciones: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW significa la cantidad acumulada de datos que se pueden escribir en una unidad SSD durante toda su vida útil, mientras que DWPD se refiere a cuántas veces se puede sobrescribir toda la unidad SSD cada día durante el período de garantía. Si conoce la capacidad de su unidad y su período de garantía, puede convertir simplemente TBW en DWPD o viceversa con la siguiente ecuación:
- TBW = DWPD X 365 X Garantía (año) X Capacidad (TB)
- DWPD = TBW / (365 X Garantía (año) X Capacidad (TB))
Supongamos que su SSD es de 2TB con una garantía de 5 años. Si el DWPD está clasificado como 1, significa que puede escribir 2TB de datos en él diariamente durante los siguientes 5 años. Según la ecuación anterior, la cifra de TBW será 1 * 365 * 5 * 2 = 3650TB. Será mejor que lo sustituyas antes de que alcance los 3650TB. Realice un seguimiento de su uso diario del NAS para evaluar la cantidad de datos escritos y ver si la clasificación TBW satisface sus necesidades.
Si su uso diario del NAS implica aplicaciones de escritura intensiva, se recomienda optar por unidades SSD de empresa para asegurarse de que pueden soportar una actividad de escritura intensa. Las unidades SSD de consumo suelen tener una cifra de DWPD inferior a 1. Es adecuada para utilizarla como unidad de arranque, pero no puede soportar cargas de trabajo continuas de lectura/escritura. La mayoría de las unidades SSD para empresas, por el contrario, tienen una DWPD más alta que va de 1 a 10 y, por lo tanto, proporcionan una mayor resistencia.
Empezando por el buen camino
Aparte de la resistencia de las SSD, también debe tener en cuenta los requisitos de memoria de la caché de las SSD. Como una caché SSD requiere una cierta cantidad de memoria del sistema dependiendo del tamaño de la caché, es posible que tenga que actualizar su memoria si desea montar una caché SSD más grande. Para mantener la estabilidad del sistema, sólo se asigna 1/4 de la memoria del sistema preinstalada para la caché SSD.
Dado que una SSD de 1GB ocupa aproximadamente 416KB de memoria del sistema (incluyendo la memoria expandible), una caché de sólo lectura SSD de 2 X 128GB (total 256GB) requiere al menos 104MB de memoria, mientras que una caché de lectura y escritura SSD de 2 X 128GB (total 128GB) consume 52MB de memoria. Hay que tener en cuenta que la falta de memoria limitará, por tanto, el tamaño de la caché SSD.
Optimización de la eficiencia del almacenamiento
Si su NAS cuenta con una ranura PCIe, puede considerar la posibilidad de instalar una tarjeta adaptadora SSD M.2 doble que admita tanto SSD SATA como NVMe para aumentar el rendimiento de la caché. Con Synology M2D18, no solo puede reservar más bahías de unidad para el almacenamiento de datos, sino que también dispone de opciones de SSD flexibles, ya que admite módulos M.2 en formato 2280/2260/2242.
Cuando considere la posibilidad de añadir una caché SSD para optimizar el rendimiento, además de consultar la lista de compatibilidad para averiguar las SSD compatibles, también le recomendamos encarecidamente que busque las clasificaciones de TBW y DWPD en las hojas de especificaciones de las unidades para asegurarse de que la resistencia de las SSD cumple sus requisitos de carga de trabajo.