Производительность и цена — слишком очевидные подводные камни при покупке твердотельных накопителей
Сколько вы готовы потратить на твердотельные накопители, чтобы настроить SSD-кэш в NAS или создать массивы хранения данных на базе all-flash? Наша статистика показывает, что средняя стоимость одного гигабайта составляет 0,31 доллара США для пользователей Synology, установивших твердотельные накопители в модели высокого класса (xs/xs+). Это говорит о том, что пользователи Synology чувствительны к цене, но в то же время они стремятся к повышению производительности.
Попробуйте набрать в Google «производительность SSD» и вы получите кучу результатов, показывающих, как интерпретировать показатели производительности из спецификаций SSD. Они скажут вам, что 4K IOPS — это показатель, на который следует обратить особое внимание, поскольку производительность случайного чтения/записи небольших файлов размером 4K может более точно отражать реальную производительность SSD.
Если вы прочитаете данные о производительности в спецификации, вы узнаете следующие два факта:
-
Существует только одно число для производительности случайного чтения/записи 4K.
-
Производительность некоторых твердотельных накопителей корпоративного класса хуже, чем у твердотельных накопителей потребительского класса.
Устойчивая производительность
При более детальном рассмотрении подробного теста производительности можно обнаружить, что производительность SSD меняется со временем. Производители SSD приукрашивают показатели производительности, раскрывая лишь часть общей картины.
Для потребительского SSD показатели IOPS начинаются на сильной ноте и достигают пика в 140 000. Хотя на ранних стадиях (от 0 до примерно 300 секунд) показатели остаются довольно высокими, вскоре после этого они начинают резко падать. Подверженные резким пикам и спадам, показатели колеблются, как на американских горках. В отличие от потребительских SSD, корпоративные SSD формируют более ровную кривую и обеспечивают более стабильные показатели IOPS. Поскольку показатели остаются относительно ровными, без резких подъемов и спадов, общая производительность является более стабильной и устойчивой.
Выносливость и избыточное обеспечение
Одним из ключевых факторов устойчивой производительности твердотельных накопителей для предприятий является доля емкости твердотельного накопителя, предварительно настроенная на избыточное резервирование.
Если у вас был опыт установки SSD емкостью 1 ТБ, вы наверняка заметили, что для форматирования может быть доступно только 960 ГБ. Куда делись остальные 64 ГБ (6,2%)? Неужели они просто исчезли без причины?
Срок службы твердотельного накопителя заканчивается после ограниченного количества циклов программирования-стирания (P/E). Поскольку команда перезаписи во флэш-памяти NAND недоступна, блок NAND необходимо стереть, прежде чем его можно будет перезаписать. Блок — это наименьшая единица хранения данных, состоящая из нескольких страниц, которые являются наименьшей единицей, которую можно записать. Повторные записи могут привести к эрозии ячеек памяти и сократить срок службы твердотельного накопителя.
Для уменьшения износа и продления срока службы твердотельных накопителей часто используются такие методы, как сборка мусора или выравнивание износа. Сборка мусора — это процесс, при котором действительные страницы перемещаются в свободные блоки, а блоки, содержащие недействительные страницы, стираются. Выравнивание износа — это алгоритм, который равномерно распределяет операции записи/стирания между блоками путем замены часто используемых блоков на свободные, чтобы выровнять использование блоков и предотвратить их слишком быстрый износ. Оба метода требуют выделения дополнительного пространства. Over-provisioning — это функция выделения дополнительного пространства путем разбиения части общей емкости, чтобы контроллер SSD мог более плавно выполнять эти методы продления жизни.
Совет: Если кэш SSD в NAS стал работать медленнее, можно воссоздать кэш SSD с 65% емкости хранилища, чтобы вернуть устойчивую производительность.
Цель избыточного резервирования — продлить срок службы твердотельного накопителя, поэтому оно тесно связано с его выносливостью. Чтобы выбрать подходящий SSD, вы также можете принять во внимание количество записанных терабайт (TBW) или количество записей на диск в день (DWPD). Если вы знаете емкость и гарантийный срок накопителя, то можете перевести TBW в DWPD или наоборот по следующей формуле:
-
TBW = DWPD X 365 X Гарантия (год) X Вместимость (TB)
-
DWPD = TBW / (365 X гарантия (год) X емкость (TB))
Например, предположим, что для твердотельного накопителя емкостью 1,92 ТБ, поставляемого с 5-летней гарантией, показатель TBW составляет 1400 / (365 X 5 X 1,92) = 0,4 DWPD. Это означает, что в день можно использовать 40% емкости диска, что соответствует 768 ГБ. Чтобы узнать больше о TBW и DWPD, можно обратиться к этой статье.
Защита от потери питания
В каждом твердотельном накопителе имеется кэш для оптимизации операций записи. Команды записи сначала накапливаются в кэше, а после достижения определенного числа выполняются операции записи. Случаются несчастные случаи. Если отключить питание, когда данные еще находятся в кэше, то может произойти потеря данных. Именно здесь на помощь приходит конденсаторный буфер. Большинство корпоративных твердотельных накопителей оснащены конденсаторами или небольшими батареями, чтобы обеспечить возможность записи данных на твердотельный накопитель в случае внезапного отключения питания. При перепадах напряжения контроллер SSD забирает энергию из конденсатора, чтобы дать достаточно времени для завершения записи, тем самым снижая риск повреждения данных.
Поскольку технология твердотельных накопителей развивается и становится все более распространенной, на рынке представлены твердотельные накопители различных форм-факторов, функций, емкости и т. д. Очень важно выбрать подходящий твердотельный накопитель для рабочих нагрузок. Однако вы можете пострадать от скрытых затрат, если цена и производительность являются единственными факторами при принятии решения о покупке. Примите во внимание устойчивую производительность, долговечность SSD и защиту от потери питания, и, надеюсь, вы найдете SSD, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.