Bortskaffande av I/O-flaskhalsen
HDD vs. SSD: Varför skillnaden spelar roll
Det pågår en ständig kamp mellan hårddiskar och SSD-diskar, som båda har sina egna för- och nackdelar. En hårddisk består av en manöverdon, läs- och skrivarm, spindel och plattor på vilka data lagras. Vid hög trafik av läs- och skrivförfrågningar (särskilt för ett stort antal små filer) snurrar plattan och läs- och skrivhuvudet fortsätter att röra sig för att söka efter data som är utspridda på enheten på ett icke-sammanhängande sätt. Det är då som latensen börjar uppstå. En SDD har dock inga rörliga delar och använder flashminne för att lagra data, vilket förbrukar mindre ström, orsakar nästan inget buller, inga vibrationer och ingen värme och fungerar i högre hastigheter jämfört med en traditionell hårddisk.
När vi nu har förstått skillnaden, vad exakt är då en SSD-cache? Det är det tillfälliga lagringsutrymmet för ofta åtkomna data (även kallade heta data) på flashminneskretsar i en SSD. Genom att reservera en viss del som cache där heta data lagras kan SSD-enheter med lägre latenstid svara snabbare på dataförfrågningar, vilket ökar läs- och skrivhastigheterna och förbättrar den totala prestandan.
När man kör program som kräver högre slumpmässiga IOPS eller när stora datamängder skrivs till icke sammanhängande block (t.ex. OLTP-databaser och eposttjänster), kan det bli dyrt att bygga ett system som enbart består av SSD-enheter. Men frukta inte, det finns en utväg – SSD-cache. Du kan montera en SSD-cache på en enskild lagringsvolym eller en iSCSI LUN på blocknivå för att skapa en läs- och skrivbuffert som förbättrar prestandan vid slumpmässig åtkomst. Observera att eftersom stora sekventiella läs- och skrivoperationer som HD-videoströmning saknar omläsningsmönster kan sådana arbetsbelastningsmönster inte dra stor nytta av SSD-cache.
SSD-cache kan kategoriseras i följande två lägen:
- Enbart läscache: När du ställer in en SSD som skrivskyddad cache lagras endast ofta åtkomna data i cacheminnet för att öka hastigheten för slumpmässig läsning. Eftersom den inte är involverad i att skriva data förblir data säkra och friska även om SSD-enheten går sönder.
- Read-write cache: Jämfört med den skrivskyddade cachen skriver den skrivskyddade cachen data synkront till SSD-enheten. För att garantera datasäkerheten behöver du minst två SSD-enheter för att konfigurera RAID 1 för att möjliggöra feltolerans för en SSD. Men det finns fortfarande en risk för dataförlust om antalet slitna SSD-enheter överstiger feltoleransen i en RAID-konfiguration.
Välja rätt
Desto oftare en SSD skriver data, desto kortare blir dess livslängd. Att hitta en lämplig SSD som passar dina IO-krav är av största vikt eftersom du inte vill att din cache-enhet ska slitas ut för snabbt. När du väljer rätt SSD-diskar för att konfigurera en SSD-cache för din NAS bör du utvärdera SSD-diskarnas livslängd genom att titta närmare på två specifikationer: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW innebär den kumulativa mängden data som kan skrivas till en SSD under hela dess livslängd, medan DWPD avser hur många gånger du kan skriva över hela SSD:n varje dag under garantiperioden. Om du känner till din hårddiskens kapacitet och dess garantiperiod kan du helt enkelt konvertera TBW till DWPD eller tvärtom med ekvationen nedan:
- TBW = DWPD X 365 X Warranty (yr) X Capacity (TB)
- DWPD = TBW / (365 X Warranty (yr) X Capacity (TB))
Säg att din SSD är på 2 TB och har en femårig garanti. Om DWPD är klassad som 1 innebär det att du kan skriva 2 TB data på den dagligen under de följande 5 åren. Baserat på ekvationen ovan blir TBW-siffran 1 * 365 * 5 * 2 = 3650TB. Det är bäst att du byter ut den innan den når 3650 TB. Håll koll på din dagliga NAS-användning för att utvärdera mängden skrivna data och se om TBW-värdet uppfyller dina behov.
Om din dagliga NAS-användning innefattar skrivintensiva tillämpningar rekommenderas att du väljer SSD-enheter för företag för att vara säker på att de klarar av tung skrivaktivitet. SSD-diskar för konsumentbrukare har vanligtvis en DWPD-siffra under 1. Det är lämpligt att använda den som uppstartsenhet, men den kan dock inte uthärda kontinuerlig läs- och skrivbelastning. De flesta SSD-diskar för företag har däremot en högre DWPD som sträcker sig från 1 till 10 och ger därför bättre uthållighet.
Start på rätt spår
Avsefter SSD:s uthållighet bör du också tänka på minneskraven för SSD-cachelagring. Eftersom en SSD-cache kräver en viss mängd systemminne beroende på cachestorleken kan du behöva uppgradera minnet om du vill montera en större SSD-cache. För att bibehålla systemstabiliteten allokeras endast 1/4 av det förinstallerade systemminnet för SSD-cachelagring.
Då en 1 GB SSD tar upp cirka 416 KB systemminne (inklusive utbyggbart minne), kräver en 2 X 128 GB SSD-cache för läsning (totalt 256 GB) minst 104 MB minne, medan en 2 X 128 GB SSD-cache för läsning och skrivning (totalt 128 GB) förbrukar 52 MB minne. Det bör noteras att en brist på minne därför kommer att begränsa SSD-cachestorleken.
Optimering av lagringseffektivitet
Om din NAS har en PCIe-plats kan du överväga att installera ett dubbelt M.2 SSD-adapterkort som har stöd för både SATA- och NVMe-SSD:er för att öka cacheprestandan. Med Synology M2D18 kan du inte bara reservera fler enhetsfack för datalagring, utan du har också flexibla SSD-alternativ, eftersom det stöder M.2-moduler i format 2280/2260/2242.
När du funderar på att lägga till en SSD-cache för att optimera prestandan rekommenderar vi också starkt att du, förutom att läsa kompatibilitetslistan för att ta reda på vilka SSD-enheter som är kompatibla, slår upp TBW- och DWPD-värdena i enheternas specifikationsblad för att försäkra dig om att SSD:s uthållighet uppfyller dina arbetsbelastningskrav.