Eliminar o gargalo de E/S
HDD vs. SSD: Por que a diferença é importante
Existe uma batalha contínua entre HDDs e SDDs, ambos com seus próprios prós e contras. Um HDD é composto por um atuador, braço de leitura/escrita, fuso e pratos nos quais os dados são armazenados. Ao lidar com o alto tráfego de pedidos de leitura/gravação (especialmente para um grande número de arquivos de pequeno tamanho), o prato gira e a cabeça de leitura/gravação continua a mover-se para procurar dados dispersos na unidade de uma forma não-contígua. É aí que a latência entra em acção. Um SDD, entretanto, não tem partes móveis e usa memória flash para armazenar dados, que consome menos energia, quase não causa ruído, vibração e calor e opera em velocidades mais altas em comparação com um disco rígido tradicional.
Agora entendemos a diferença, então o que é exatamente um cache SSD? É o espaço de armazenamento temporário de dados frequentemente acessados (também conhecidos como dados quentes) em chips de memória flash em um SSD. Reservando uma certa parte como cache onde os dados quentes são armazenados, os SSDs de baixa latência podem responder a solicitações de dados mais rapidamente, acelerando as velocidades de leitura/gravação e aumentando o desempenho geral.
Ao executar aplicativos que requerem IOPS aleatórios mais altos ou quando grandes quantidades de dados são gravados em blocos não-contíguos (por exemplo, bancos de dados OLTP e serviços de e-mail), a construção de um sistema all-SSD pode queimar um buraco no seu bolso. Mas não tema, há uma saída – o cache SSD. Você pode montar um cache SSD em um único volume de armazenamento ou iSCSI LUN de nível de bloco para criar um buffer de leitura/gravação, melhorando o desempenho do acesso aleatório. Note que, como as operações de leitura/gravação sequenciais grandes, como streaming de vídeo HD, não possuem padrões de releitura, esses padrões de carga de trabalho não podem se beneficiar muito do cache SSD.
O cache SSD pode ser categorizado nos seguintes dois modos:
- Cache somente para leitura: Quando você define um SSD como cache somente-leitura, apenas os dados acessados com freqüência são armazenados no cache para acelerar as velocidades de leitura aleatória. Como ele não está envolvido na gravação de dados, os dados permanecerão seguros e sadios mesmo quando o SSD for quebrado.
- Cache de leitura-escrita: Comparado ao cache somente leitura, o cache de leitura-escrita grava os dados em sincronia com o SSD. Para garantir a segurança dos dados, você precisa de pelo menos duas SSDs para configurar o RAID 1 para permitir a tolerância a falhas de uma SSD. Mas ainda há um risco de perda de dados se o número de SSDs desgastadas exceder a tolerância a falhas em uma configuração RAID.
Escolhendo bem
Quanto mais frequentemente uma SSD grava dados, menor será sua vida útil. Encontrar um SSD adequado que atenda às suas exigências de IO é fundamental, já que você não quer que a sua unidade de cache se desgaste muito rapidamente. Ao escolher os SSDs certos para configurar um cache SSD para o seu NAS, você deve avaliar a resistência do SSD, observando atentamente duas especificações: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW significa a quantidade cumulativa de dados que podem ser gravados em uma SSD durante toda a sua vida útil, enquanto DWPD refere-se a quantas vezes você pode sobrescrever toda a SSD todos os dias durante o período de garantia. Se você conhece a capacidade da unidade e seu período de garantia, então você pode simplesmente converter TBW para DWPD ou vice-versa com a equação abaixo:
- TBW = DWPD X 365 X Garantia (yr) X Capacidade (TB)
- DWPD = TBW / (365 X Garantia (yr) X Capacidade (TB))
Diga que sua SSD é 2TB com uma garantia de 5 anos. Se o DWPD for classificado como 1, significa que você pode escrever 2TB de dados nele diariamente durante os 5 anos seguintes. Com base na equação acima, o valor da TBW será 1 * 365 * 5 * 2 = 3650TB. É melhor substituí-lo antes de atingir 3650TB. Mantenha um registo da sua utilização diária do NAS para avaliar a quantidade de dados escritos e ver se a classificação TBW satisfaz as suas necessidades.
Se a sua utilização diária do NAS envolve aplicações de escrita intensiva, é recomendável utilizar SSDs empresariais para se certificar de que conseguem suportar uma actividade de escrita intensa. SSDs de consumo geralmente têm uma figura DWPD abaixo de 1. É adequado usá-lo como uma unidade de inicialização, mas não suporta cargas de trabalho contínuas de leitura/gravação. A maioria dos SSDs empresariais, ao contrário, tem um DWPD mais alto, variando de 1 a 10 e, portanto, oferece melhor resistência.
Iniciando no caminho certo
Parte da resistência do SSD, você também deve considerar os requisitos de memória do cache de SSD. Como um cache SSD requer uma certa quantidade de memória do sistema dependendo do tamanho do cache, você pode ter que atualizar sua memória se quiser montar um cache SSD maior. Para manter a estabilidade do sistema, apenas 1/4 da memória do sistema pré-instalada é alocada para o cache SSD.
Desde que um SSD de 1GB absorva aproximadamente 416KB de memória do sistema (incluindo memória expansível), um cache SSD de 2 X 128GB somente leitura (total de 256GB) requer pelo menos 104MB de memória, enquanto um cache SSD de 2 X 128GB somente leitura-escrita (total de 128GB) consome 52MB de memória. Deve-se notar que a falta de memória irá, portanto, limitar o tamanho do cache SSD.
Optimizar a eficiência de armazenamento
Se o seu NAS possui um slot PCIe, você pode considerar a instalação de uma placa adaptadora M.2 SSD dupla que suporta SSDs SATA e NVMe para aumentar o desempenho do cache. Com Synology M2D18, você não só pode reservar mais compartimentos de unidade para armazenamento de dados, mas também tem opções flexíveis de SSD, pois ele suporta módulos M.2 no formato 2280/2260/2242.
Quando considerar adicionar um cache SSD para otimizar o desempenho, além de consultar a lista de compatibilidade para encontrar SSDs compatíveis, também recomendamos que você procure as classificações TBW e DWPD nas folhas de especificações da unidade para garantir que a resistência da SSD atenda aos seus requisitos de carga de trabalho.