Использование ssd в серверах. SSD обычный и серверный

Как показывает практика общения с заказчиками, рассматривая вопрос об увеличении производительности сервера, большинство людей думает о замене процессора, расширении памяти или увеличении полезной пропускной способности систем ввода/вывода. К сожалению, при этом накопители либо вовсе не рассматриваются как основной фактор производительности, либо выбираются по остаточному принципу.

В данной статье я расскажу о том, что предопределяет выбор накопителей для сервера, и какой их тип будет подходящим для различных случаев. Основная причина написания: ощущение того, что заказчики, с которыми приходится общаться по долгу работы совершенно не заморачиваются с этим, а если и задумываются, то не более чем на интуитивном уровне. Эта статья - некая попытка суммировать имеющиеся факты путем опоры на некоторые внутренние корпоративные документы. Фактически она содержит обзор технологий, используемых в серверах Fujitsu PRIMERGY и других производителей.

Применяемые в сервере накопители определяют, насколько хорошо сервер может «обслужить» соответствующее приложение или сеть. К числу предъявляемых к ним требований относят не только скорость и производительность, но и надежность, низкие задержки, низкое энергопотребление, кроме того они должны легко адаптироваться к различным приложениям клиента.

Функция жесткого диска в сервере

Не секрет, что функция жесткого диска в сервере отличается от функций дисков, используемых в настольных ПК, ноутбуках и других компьютерах, и определяется, и определяется, главным образом, задачей сервера, который в свою очередь интегрируется в некоторую сеть. Соответственно жесткие диски в серверах должны выдерживать большую нагрузку и обслуживать больше пользователей, чем в стандартных ПК. Требование передачи данных пользователю или устройству может быть выдано в любое время и должно быть обработано с минимальными задержками, насколько это возможно. Это означает, что жесткий диск в сервере должен быть функциональным и активным в любой момент времени, тогда как жесткий диск обычного настольного ПК может быть переведен в режим «ожидания», когда оперативный доступ не требуется. И это не просто «один» жесткий диск: серверы никогда не комплектуются только одним накопителем (HDD или SSD), как минимум это два диска, которые установлены в RAID массив в целях обеспечения большей производительности и надежности.

Типичные области применения серверов и их требования

Три основных фактора, влияющие на выбор жестких дисков, следующие:
■ приложения, установленные в системе,
■ хранимые на них данные,
■ значимость приложений и данных для компании

С технической точки зрения, акцент может быть сделан на производительность накопителя, имеющую три основных элемента:

• Скорость. Решающим в этом смысле является параметр количества IOPS (операций ввода/вывода в секунду), которые жесткий диск может обрабатывать, а также количество исходных данных (полезная информация без заголовков), передаваемых в течение определенного периода времени.
• Задержки, то есть время, которое проходит между запросом данных и моментом, когда данные достигают пользователей.
• Надежность – продолжительность жизни носителя информации может стать решающим фактором, если данные должны быть сохранены в течение длительного периода времени

Можно выделить следующие типичные сценарии использования серверов:

Почтовые серверы - отвечают за все виды связи, которые включают в себя почтовый трафик и другие виды сообщений. Почтовые серверы как раз и являются «серверами жестких дисков», а уровень загрузки процессора для них не является столь значительным. Именно здесь требуются надежные жесткие диски. Скорость обращения является необходимым условием, но не столь значительным, за исключением очень объемных почтовых баз данных, где низкие задержки имеют очень большое значение.

Серверы приложений , основная задача которых - выполнение программ пользователей. Это может быть как несколько человек из отдела продаж, так и несколько миллионов пользователей сети Интернет. Этот сценарий требует самых быстрых и надежных накопителей.

Серверы хранения данных используются для хранения различных файлов и, как правило, содержат не только свои собственные жесткие диски, но также связаны с внешними дисковыми массивами. Одним из главных приоритетов для них является надежность. Данные хранящиеся на этих серверах могут иметь важное значение для компании в ее производстве или других бизнес-процессах. Серверы хранения данных, как правило, связаны с устройствами для резервного копирования, например, с ленточными библиотеками, устройством записи на оптические носители или онлайн-сервисами хранения. Этим обеспечивается различная оперативность доступа к информации от быстрого «онлайн», до медленного к данным в архивах. Это не означает, что архивная информация не так важна, просто она не требуется так часто, и, следовательно, ее не нужно хранить на очень быстрых дисках. Однако если доступ к архивным данным становится регулярным, то, возможно, компании потребуются более быстрые диски или комбинация надежных и быстрых дисков.

Серверы баз данных – пожалуй, самый популярный сценарий использования серверов, которые являются хранилищами баз данных, доступных через локальную сеть или Интернет. Кроме того, серверы баз данных могут быть подключены к специальным серверам приложений. Серверы баз данных должны одновременно обрабатывать многочисленные параллельные запросы от различных пользователей, это делает важными требования к накопителям по низкой задержке и высокой надежности.

Потоковые серверы обеспечивают мультимедийными данными сотрудников компании или ее клиентов. Пользователи могут получать доступ к таким данным как в течении ограниченного периода времени, так и иметь круглосуточный доступ (если системы доступны через Интернет). Этот сценарий однозначно требует быстрые диски: чтобы большие файлы были всегда доступны, серверы должны иметь необходимые скорость и производительность.

Серверы для виртуализации – это самое растущее направление использования серверов. Если пять лет назад приходилось доказывать, что за такой технологией будущее, то сейчас все сводится только к правильному сайзингу. Поставить гипервизор и запустить несколько виртуальных машин становится обыденным сценарием. Серверы в данном случае играют важную роль – фактически они являются серверами приложений, но из-за того, что на них запущенно несколько приложений и операционных систем, требования к дисковой подсистеме еще выше. Так, например, многие производители ПО для виртуализации выдвигают особые требования к типу дисков.

Конечно же, такое разделение на сценарии является довольно условным, и многие организации применяют на серверах комбинированную схему. В этой ситуации для каждого сценария в зависимости от его требований к дисковой подсистеме рекомендуется выделять отдельную группу дисков.

Технические детали

Как говорилось ранее, не все диски, предназначенные для обычных ПК или ноутбуков, могут использоваться в серверах, т.к. к ним предъявляются особые требования. Различия серверных дисков могут заключаться в типе интерфейсов, емкости и используемых внутренних компонентов. Это и определяет производительность, надежность и энергоэффективность серверов.

HDD и SSD

В серверах уже давно используются жесткие диски (HDD), но сейчас все большее число производителей, включая Fujitsu, используют твердотельные накопители (SSD). Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.

С самого начала жесткие диски состояли из нескольких дисков («блинов») снабженных магнитным слоем, механизм считывания/записи обращается к данным на каждом таком диске («блине»). На текущий момент в зависимости от размера и типа жесткого диска на нем можно сохранить до 4 ТБ данных. Этот классический тип хранения данных обеспечивает удовлетворительную степень надежности, а его производительность зависит от различных факторов (число оборотов, интерфейса, кэша), о которых мы поговорим позже.

Относительно новые твердотельные накопители созданы на основе флэш-памяти, практически той же, что и используемой в картах SD или энергонезависимой памяти в мобильных устройствах. Существуют два основных различия между SSD и картами SD. В SD картах используется другой тип контроллера и они рассматриваются операционной системой в качестве сменного накопителя, а самое главное отличие состоит в надежности. SD-карты подходят только для краткосрочного обмена данными, в то время как твердотельные накопители имеют гораздо большую надежность и подходят для долгосрочного хранения данных.

Уровень пропускной способности SSD намного больше, чем у HDD, но их эффективность в значительной степени зависит от вида доступа. Прямое сравнение жестких дисков и твердотельных накопителей в тестах имеют неоднозначные результаты. Традиционные тесты производительности HDD обычно нацелены на те области применения, где есть трудности именно у жестких дисков: задержки, связанные с вращением, и время поиска. SSD не имеют этих проблем, и можно говорить, что твердотельные накопители предлагают гораздо более высокую производительность, чем жесткие диски в большинстве сценариев использования. Если раньше SSD имели очень короткую продолжительность жизни, то в последние годы она постоянно увеличивается. Сейчас можно с уверенностью говорить, что твердотельные накопители поставляемые Fujitsu идеально подходят для долгосрочного использования в серверах.

Интерфейсы

Из многочисленных интерфейсов, доступных на рынке, только три типа имеют большое значение для серверов.

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) наследник параллельных ATA (PATA) систем. Современные SATA-накопители стандартизированы на работу со скоростью 600 MБ/с, что дает пропускную способность 6 Гб/с на жесткий диск. SATA идеальны по соотношению цена/качество, и надежны по чтению/записи.

SAS (аббревиатура от «Serial Attached SCSI»). Это термин отсылает нас к SCSI – основе современных серверных интерфейсов (Small Computer System Interface). SAS использует ту же последовательность команд, как и SCSI, будучи адаптированным к быстрому последовательному соединению. Этот интерфейс предлагает пропускную способность до 12 Гб/с и пропускную способностью 1200 МБ/с на диск. Таким образом, он обеспечивает преимущество в более стабильном и быстром протоколе с более высокой скоростью, улучшенным сопротивлением помехам и возможностью двухпортовых подключений носителей для работы в кластере. Использование SAS всегда необходимо, когда акцент делается на высокую пропускную способность и высоким уровнем надежности.

PCIe-SSD подключаются не через обычные SATA или SAS контроллеры, а непосредственно к шине PCIe на сервере системы. Это превышает скорость передачи данных SAS/SATA интерфейсов. PCIe-SSD накопители, перелагаемые Fujitsu, позволяют достичь скорости 1,5 ГБ/с. Однако, из-за того, что PCIe твердотельные накопители подключаются непосредственно к системной шине, они не могут быть загрузочными (подробнее о PCIe SSDs ioDrive2 и их производительности рекомендую почитать вот ).
В ряде объявленных на прошлой неделе моделей серверов Fujitsu PRIMERGY поколения S8 есть также поддержка PCIe SSD формата 2.5”, то есть там есть возможность установить специальный PCIe бэкплейн в корзины для жестких дисков, обеспечив подключение напрямую в шину PCIe дисков SSD стандартного формата 2.5”, стоящих в привычных дисковых корзинах.
Также напомню тот факт, что SAS является «обратно совместимым» с SATA, т.е. SATA и SAS диски могут быть подключены к SAS контроллеру. Тем не менее, это не работает в обратном направлении – SAS диски не могут быть подключены к адаптерам SATA хоста.

Формфактор (Size)

Формфактор дисков, установленных в сервер, определяет емкость его системы хранения и одновременно его энергоэффективность. В настоящее время в серверах доступны и актуальны только два размера дисков: 3.5«и 2.5».

3.5" является наиболее широко используемым размером. Они позволяют разместить максимальное количество данных – 4 ТБ. 3.5"-ые жесткие диски, как правило, рекомендуются для решений с высокими требованиями по объему хранения. Но при этом они потребляют больше энергии, чем меньшие 2,5"-диски, а также в данном формфакторе не доступны накопители SSD. Основная особенность 3.5" жестких дисков - это высокая емкость при более выгодной цене. Можно сказать, что диски 3,5” предлагают лучшие цены за ГБ.

2.5" частый размер HDD и SSD. Хотя эти диски всего на один дюйм меньше в размере, они используют гораздо меньше энергии, чем их братья размером 3,5". В настоящее время максимальный объем такого диска составляет 2ТБ. По сравнению с их более крупными спутниками, 2,5" жесткие диски не только экономичны, но и предлагают лучшие скорости «чтения/записи», когда работают в сети из нескольких носителей. Таким образом, они идеально подходят для использования в системах с низким энергопотреблением или для систем с необходимой максимальной производительностью.

Внутренние компоненты

Теперь взглянем на различия жёстких дисков с точки зрения внутренних компонентов.

Данные в HDD сохраняются на «диски» - на стеклянные или алюминиевые диски со слоем намагничивающегося материала (двуокись хрома). Чем выше плотность этих «дисков» и чем больше таких дисков содержится в одном HDD, тем выше его мощность. Все диски вращаются с определенной скоростью, которая определяет его пропускную способность, время доступа, а также его энергопотребление. Серверы с высокими требованиями к производительности, как правило, оснащены жесткими дисками со скоростью вращения 7200, 10 000 или 15 000 оборотов в минуту. Более быстрые диски не только потребляют больше энергии, но и требует улучшенные механизмы охлаждения. Другая проблема обусловлена вибрациями. Когда диски в корпусе вращаются с различной скоростью, они могут нарушить работу друг друга, находясь в различных циклах записи. Все диски, которые работают в одном месте, должны иметь одинаковую скорость вращения (т.е. и тот же интерфейс). Если диски с различными скоростями или интерфейсами объединяются в сервер с различными областями применения (см. таблицу в конце), они должны всегда быть размещены в различных местах шасси.

Твердотельные накопители не имеют подвижных частей, а данные хранятся в ячейках флэш-памяти. Испытания, проведенные Fujitsu выявили, что производительность ввода/вывода SSD улучшена в 100 раз по сравнению с жестким диском. И в то же время они используют только одну пятую часть от мощности потребления HDD, поскольку не имеют необходимости в электродвигателе. Благодаря отсутствию подвижных частей данные накопители не подвержены механическому износу и не чувствительны к температуре и вибрации. Однако одним из недостатков SSD-накопителей является их ограниченный срок службы. Если срок службы жестких дисков ограничен из-за их механического износа, то у SSD износ происходит из-за электрического эффекта. Суть которого в том, что количество операций записи на флеш-памяти имеет ограничение от 3000 до 100000 в зависимости от ее качества. При достижении этих значений, чтение информации будет не надежной. Этот быстрый износ SSD создавал проблемы в самом начале их появления. Для борьбы с неравномерным износом применяются схемы балансирования путем сохранения информации о том, сколько раз, какие блоки перезаписывались и периодического изменения последовательности записи. Эта распределённая процедура на уровне контроллера приводит к увеличению продолжительности жизни SSD до сроков аналогичных или даже превышающих сроки жизни обычных жестких дисков.

Объем (Емкость, Capacity)

Главным параметром каждого накопителя (HDD или SSD) является его емкость. Как отмечалось ранее, 3.5" жесткие диски могут хранить до 4 ТБ, а 2,5" жесткие диски сейчас доступны с максимальной емкостью 2 ТБ, ну а твердотельные накопители доступны до 600 ГБ. Не всегда целесообразно выбирать накопители максимального объема для, чтобы получить определенную емкость. Жесткий диск не должен быть установлен в сервере в единственном числе, а должен всегда быть объединен в группы из двух (как минимум), чтобы обеспечить надежную работу. Если, например, планируется оснастить сервер дисковым пространством общей сложности 2 ТБ, то намного лучше купить четыре диска объемом 1 ТБ, а затем сконфигурировать их в RAID-массив. Так, чтобы любой сбой в одном из дисков не приводил к потере данных. Это одна из причин, почему емкость серверных жестких дисков, как правило, ниже, чем у их настольных собратьев.

Факторы качества

При выборе правильных дисков для сервера обязательно нужно принимать во внимание следующие важные параметры:

• Оценка срока службы жесткого диска. Производители жестких дисков используют для его оценки параметр, известный как MTBF. Эта аббревиатура расшифровывается как «среднее время наработки на отказ» (среднее количество рабочих часов между простоями) и говорит о времени после которого жесткий диск вероятно выйдет из строя. MTBF измеряется в часах, и это значение всегда вполне велико. Тем не менее, это всего лишь расчетное значение, и оно не гарантирует того, что диск не выйдет из строя до того как это время будет достигнуто.
• Помимо физической емкости и значения эксплуатационных показателей, необходимо также отметить, что работа у большинства дисков в сервере должна осуществляться непрерывно или точнее: диски должны быть в состоянии работать непрерывно без каких-либо перерывов. Fujitsu предлагает для своих серверов только диски, которые удовлетворяют этим условиям. В тоже время MTBF для жестких дисков настольных устройств указывается, исходя из 8-ми часового рабочего дня. SSD, которые в настоящее время продаются Fujitsu, всегда покрываются гарантийным сроком на всю серверную систему. Еще одним интересным параметром является DWPD (количество перезаписей накопителя в день), который можно рассматривать, чтобы оценить продолжительность срока службы твердотельных накопителей. SSD, предлагаемые Fujitsu на основе технологии MLC (многоуровневые ячейки), имеют значение 10 DWPD в течение пяти лет. Более высокими характеристиками в размере 50 DWPD в течение пяти лет определяются твердотельные накопители с технологией SLC (одноуровневые ячейки). Тенденция последних разработок в флэш-технологии – движение в сторону более рентабельной технологии MLC.
• Еще одной особенностью SSD является их ограниченные возможности хранения данных в выключенном состоянии. Если SSD удаляется с сервера, и, например, кладется в шкаф как резервная копия, то информация, хранящаяся на нем останется доступной в лучшем случае в течение десяти лет. При этом различные факторы (тип флеш-технологии SLC/MLC, предыдущая интенсивность использования или температура окружающей среды) сокращает срок хранения. Определено, что минимальный срок хранения в связи с соответствующими прогнозами продолжительности жизни составляет шесть месяцев для SLC SSD и три месяца для MLC SSD.

Чтобы убедиться в том, что все HDD и SSD соответствуют этим требованиям, они должны быть подвергнуты строгому тестированию и сертифицированы соответствующим образом. Это относится ко всем накопителям, установленным Fujitsu в свои серверы PRIMERGY.

Классификация жестких дисков

Для того чтобы суммировать все эти аспекты и упростить выбор клиентам, Fujitsu определяет несколько классов для жестких дисков:

Economic (ECO) . Диски в этом классе имеют низкую цену за единицу. Уровень производительности и надежности этих дисков определяет их предназначение для систем начального уровня. Они должны использоваться в некритических областях с низким трафиком ввода/вывода и умеренными требованиями к скорости. Высокие нагрузки могут привести к ухудшению их надежности. ECO диски работают со скоростью 5400 или 7200 оборотов в минуту и имеют интерфейс SATA.

Business Critical (BC) или Nearline . Диски в этом классе предлагают высокую емкость с минимальной стоимостью за 1 ГБ. Они предназначены для обеспечения хорошей производительности и подходящей надежности. В зависимости от реализации сервера, «BC-диски» могут быть оснащены SAS или SATA интерфейсами и имеют скорость 7200 оборотов в минуту.

Enterprise (EP) . Диски этого класса обеспечивают максимальную производительность и надежность. Они разработаны, чтобы справиться с максимальной рабочей нагрузкой. Этот класс использует интерфейс SAS и имеет скорость вращения 10000 и 15000 оборотов в минуту.

SSD Enterprise Performance / Mainstream . Эти накопители предлагают наилучшую производительность и срок службы в сегменте SSD и, таким образом, идеально подходят для использования в системах с высокими требованиями в отношении «цена /пропускная способность ввода/вывода». Enterprise Performance SSD (SLC или MLC технологии) предлагают лучшую производительность ввода/вывода с помощью SAS интерфейса. В противоположность этому Enterprise Mainstream SDD (MLC технологии) имеют интерфейс SATA и являются более доступными по цене.

Выбор конфигурации

Теперь попробуем свести все выше сказанное в таблицу:

«А можно купить ваш сервер, а диски к нему отдельно?», «А почему вы не продаете отдельно салазки?», «Мы купили ваш сервер, а наши диски в нем не работают!» и т.п. Приятно, что с каждым годом таких вопросов все меньше и меньше. Приятно, что наше сознание постепенно поворачивается от «Да я сам все соберу!» к «Нужно брать законченное и протестированное устройство». Мы все помним, как наши отцы ремонтировали свои «жигули» покупая запчасти «где получится». Понятие «сам соберу», «сам сделаю» в нашем мозге сидит с молоком матери. С приходом к нам мировых автомобильных производителей мы начали привыкать покупать автомобили, которые не надо дорабатывать. Привыкаем обслуживать и модернизировать их в специализированных сервисах. Так и с серверами.

Вы можете спросить, почему вы не можете использовать с серверами Fujitsu диски, которые продаются в компьютерных магазинах и на радиорынках. Ведь в первом приближении они ничем не отличаются от тех жестких дисков и твердотельных накопителей, что идут в комплекте с сервером Fujitsu. Они ведь так похожи друг на друга. Ответ на этот вопрос простой: безопасность ваших данных. Именно это и должно быть решающим фактором, определяемым невидимыми различиями.

Основные отличия, действительно, не видны с первого взгляда, т.к. самым важным является то, что все новые диски для серверов Fujitsu тестируются в мельчайших подробностях и, соответственно, будут проверены и адаптированы к серверам PRIMERGY.

Первый шаг заключается в адаптации микрокода (Firmware) жесткого диска совместно с его производителем к требованиям серверов PRIMERGY. Это включает в себя настройку основных параметров и заливку прошивки, которая была специально разработана для Fujitsu. К примеру: все проблемы в прошивке, которые определяются в ходе предварительных испытаний, исправляются и интегрируются в новую модифицированную прошивку, и, соответственно, диски из одной партии будут содержать одинаковые прошивки.

Вторым шагом является то, что диски проходят входные испытания на стендах Fujitsu. Эти испытания различны: удары, вибрация и температурные тесты. Задача этих испытаний заключается в том, чтобы обнаружить любые слабые места. Также в тестовом центре симулируется долгосрочная эксплуатация носителей информации. Еще проводятся тесты на заявленные и требуемые скорости чтения и записи данных. После того как диски проходят испытания на стендах, они проверяются в реальных системах и сертифицируются.

Как только диски успешно проходят сертификацию, они подвергаются дополнительным входным испытаниям (случайные тесты по методу AQL). Этому тесту подвергаются 100% от доставленных носителей. Если неисправностей не возникает во время первого испытания, то доля проходящих тестирование продуктов из партии снижается до 10%. Если ошибки начинают происходить в течение последующих испытаний, то доля для испытаний повышается.

И даже после того, как диски поставляются на конвейер, Fujitsu продолжает выявлять причины и частоты ошибок на основании отчетов службы Fujitsu Services. Проблемы, выявленные на данной стадии, позволяют их скорректировать путем корректировки прошивок.

Если вы решите увеличить объем дисковой подсистемы через несколько лет после покупки, то вы сможете получить полностью совместимые HDD и SSD в течении как минимум трех лет. И эти диски будут также протестированы и сертифицированы для вашей системы, как и ранее выпущенные.

Вместо заключения

Правильный выбор накопителей для серверов является довольно сложной задачей. В этой статье, не смотря на ее объем, я смог осветить это только довольно поверхностно. Если вы решите приобрести сервер PRIMERGY производства компании Fujitsu, то вы всегда сможете получить квалифицированную консультацию и помощь в сайзинге у наших авторизованных партнеров.

Решил понять насколько велико реальное отличие "обычного" и "серверного" SSD. SSD - это твердотельный накопитель (вместо магнитных пластин HDD в нём микросхемы флэш-памяти), который при всех его плюсах так же имеет и массу минусов, из которых главный для меня - время работы ячейки, а с ней и общее время работы SSD. Есть несколько видов ячеек: SLC - применяется в серверах, самая выносливая; MLC применяется в ширпотребе, eMLC применяют в серверах; TLC - дальнейшее развитие MLC в сторону удешевления.

Ремарка: Кстати, современные HDD большого объёма (от 2 ТБ) живут не так долго, как обычно люди ожидают, в среднем от 3 до 5 лет. Потому, если вам дороги ваши данные, занимайтесь резервированием оных, хотя бы копированием на внешний носитель (желательно два), иначе потеряете их в миг, а восстановление таких объёмов дорогая штука. :))) Современные "корзинки" на USB 3.0 обеспечивают хорошую скорость копирования в районе от 50 до 100 МБ/сек.

Больших плюсов у SSD три: скорость, она на пределе интерфейса SATA-3, многопоточность и ударопрочность, т.е. если вы его уроните товероятность потерять данные минимальна, в отличие от HDD, где вероятность потери ~ 98%, ну и потребление энергии минимально, это нужно для портативки (ноуты, планшеты и т.д. и т.п.). Вот такие вводные. Думаю многие об них знают и многие пользуются.
И так в своё время я взял для эксперимента OCZ Vertex-2 объёмом в 120 гиг, я хотел понять насколько технология эффективна и сколько будет работать. Я обычным образом поставил систему, т.е. без всяких оптимизаций, и посмотрел сколько он проработает, сдох примерно за полтора года работы. Забит он был на 90%, что, как оказалось, не слишком хорошо. Полтора года работы SSD меня очень огорчили и я взял HDD WD Raptor на 150 гиг. По прошествию времени народ писал что детские болезни более - менее излечили и сейчас это хороший продукт и сравнив всякие модели я взял SSD Intel 520 на 180 гиг, было это ~1,5 года назад. За это время здоровье его осталось на 100% при том, что я спихнул на него все временные файлы и файл подкачки, т.е. нагрузил его максимально, правда оперативки у меня аж 64 ГБ, что не даёт системе (Windows7 x64) сильно много писать на диск. :)
SMART его на данный момент выглядит вот так:

По неофициальным данным ресурс одной ячейки составляет ~5000 перезаписей, что в среднем больше чем по рынку, где это число составляет ~3000, плюс хорошо оптимизированная прошивка.
Что значит две строчки с одним названием "Всего записанных" я не знаю, если кто просветит я буду сильно рад.
Но время его работы всё равно составит от силы 5 лет и это при хороших раскладах.
И подумал я, есть ли вариант с более длительным сроком жизни по приемлемой цене, ну и начал искать. В сторону ячеек SLC я не смотрел вообще, мы рассматриваем только MLC, кому хоца понять что это идём сюда . Оказалось что вышел в свет подвид MLC - eMLC, что расшифровывется как EnterpriseMLC - типа MLC для серверов. Различие между ними отсутствует! Просто eMLC - это придирчиво отобранные MLC.
Я нашёл серию Deneva 2R у фирмы OCZ. Вот и купил для работы модель OCZ Deneva 2 R D2RSTK251E19 -0200 на 200 гиг. Заявленное число циклов перезаписи у этой модели близко к SLC и по данным НИКС"а составляет ~ 200.000. При том у другой модели с индексом Е11 уже составляет 30.000, но и стоит дешевле.
SMART на сегодня:

Сколько он проработает мне неведомо, надеюсь долго. Если у кого-то есть опыт общения с корпоративными SSD или знакомые с таким опытом, узнайте сколько живёт SSD в сервере и на какой нагрузке.

В этих накопителях 8 чипов по 32 ГБ, образуют суммарный объем в 256 ГБ, около 7% емкости выделено под Over-Provisioning, чистая квота одного накопителя выходит равной 240 ГБ. SandForce контроллер оказывает положительное влияние на прирост производительности в случае работы с компрессируемыми данными, а именно базами данных и зачастую удовлетворяет потребности в IOPS для 95% наших клиентов. В случае же некомпрессируемых данных или данных с большой энтропией, таких как видео, пользователи в основном используют его больше для раздачи контента, нежели для записи, а на чтение производительность не падает столь значительно, что также удовлетворяет потребности большинства пользователей, а если требуется обеспечить большую производительность на запись - достаточно увеличить Over-Provisioning. Как видно из графика, прирост производительности для данных с нулевой компрессией (энтропия 100%) при росте Over-Provisioning, максимальный:

Стоит отметить еще честность производителя, тесты очень консервативны. И зачастую реальные результаты оказывались выше гарантируемых на 10-15%.

А для тех, кто нуждается в большей емкости, мы приготовили спец. предложение:

Трафик можно увеличить, также, как и канал, апгрейды доступны по очень приятным ценам:

1 Gbps 150TB - +$99.00
1 Gbps Unmetered - +$231.00
2 Gbps Unmetered - +$491.00

Что же касается использования твердотельных накопителей в RAID-массивах, не будем повторятся об особенностях их использования в RAID, существует волшебная авторская статья , которую я рекомендую к прочтению и которая поможет сформировать полноценное понимание. В этой же статье расскажу немного о SSD-накопителях с интерфейсом PCI-Express, в котором уже используется встроенный RAID-контроллер. В случае задачи построения очень быстрого решения, скажем, для нагруженной биллинговой системы, такие накопители незаменимы, так как способны обеспечить сотню KIOPS на запись и более, а также, что очень важно, очень низкую латентность. Если латентность большинства твердотельных накопителей находится в пределах 65 микросекунд, что в 10-40 раз лучше показателей латентности жестких дисков, то у топовых SSD PCI-Express достигаются значения 25 микросекунд и менее, то есть практически скорость RAM. Конечно, за счет самого интерфейса PCI-Express идет снижение быстродействия, по сравнению с RAM, тем не менее, в скором времени ожидаются заметные улучшения в плане латентности.

Емкость накопителя с интерфейсом PCI-Express набирается «банками памяти», на плате уже имеется SandForce чип, а также аппаратный RAID-контроллер. То есть это уже зеркало со скоростью реакции 25 микросекунд со скоростью записи более 100 KIOPS, которое имеет очень высокую надежность. Эффективная емкость таких накопителей, как правило невелика и может составлять 100ГБ. Цена - также довольно внушительна (7000-14000 евро). Но в случае, как уже отмечалось, нагруженных биллинговых систем, совсем нагруженных баз данных, а также с целью быстрого формирования бухгалтерских отчетов 1С в крупных компаниях (скорость построения возрастает почти на 2 порядка, в 100 раз быстрее) - такие решения незаменимы.

Пока что мы можем предложить такие решения лишь в custom-built серверах при гарантии долгосрочной аренды, так как спрос довольно ограничен и далеко не каждый будет согласен платить столь внушительные деньги за производительность, к слову, не для каждого это и целесообразно. Возможно позднее, в отдельной публикации, мы рассмотрим подобные решения более обширно, если будет соответствующий интерес от бизнес-абонентов.

Теги:

• Over-Provisioning
• серверные SSD
• SSD cерверы в Нидерладнах

Добавить метки

Жестким дискам HDD 10-15K rpm осталось недолго. Их механическая природа не оставляет им шансов противостоять возможностям SSD в корпоративных приложениях.

Твердотельные накопители SSD на флеш-памяти NAND оккупировали вершины пирамид хранения корпоративных данных и продолжают отвоевывать у HDD подступы к ним. Понятно, что скорой тотальной замены HDD на SSD не будет:

• многие сегменты хранения безразличны к основному козырю SSD - производительности, но чувствительны к объему/цене;
• у HDD 7200 rpm большая емкость и низкая удельная стоимость $/GB;
• серверный рынок консервативен.

Пока что место в корпоративном хранении есть для разных носителей, но «процесс пошел». На вершинах пирамид идет борьба за производительность - туда карабкаются NVMe SSD, приближаясь к DRAM по уровню задержек (см и ). Совсем скоро энергонезависимое (постоянное) хранение сблизится с хранением в оперативной памяти - как . Но эти продукты никак нельзя назвать тиражными.

SATA SSD - вот предмет общего интереса. Именно они массово заезжают в новостройки и планомерно отвоевывают жилплощадь у соседей снизу - SAS 10-15K rpm HDD. Оценим их позиции в «квартирном вопросе», в трехмерном пространстве параметров: “Производительность - Надежность - Цена“.

Тут только денежная шкала проста для понимания. При обсуждении производительности приходится учитывать целевые приложения, типы операций I/O, характер обращений к носителям, размер блока данных, особенности чтения/записи, итд. Да и сравнивать надо не носители, а программно-аппаратные реализации I/O. С надежностью хранения (доступностью данных) еще сложнее. Помимо учета формальных параметров (как MTBF и Endurance), важно, как в заданном физическом окружении обеспечивается непрерывность исполнения приложений, как реализованы процедуры восстановления данных, с минимальными риском их потери и уроном для общей производительности I/O. Целое дело.

Проектирование подсистем хранения данных - задача интересная, но штучная. Начнем с простого: лобового сравнения SATA SSD и SAS 10-15K rpm HDD, с анализом показателей, разбором технологий, существующих рисков и мнимых страхов.

Слабости HDD

Что и говорить, SSD быстрее. Задержки подвода головок чтения/записи к данным на вращающихся магнитных поверхностях HDD (seek / latency) непреодолимы. В приложениях с обращениями произвольного доступа головки бабочкой порхают над поверхностью, умножая ожидание отклика (и раздражение пользователей). Для достижения пристойной производительности работы с данными на HDD прибегают к распараллеливанию обращений в многодисковых группах, кэшируют запросы I/O средствами контроллеров и ОС - и все равно помогает слабо.

HDD хороши для записи больших файлов последовательными блоками. При минимуме перемещения головок между дорожками снижаются задержки обращения к данным. Но как только диск заполняется данными, большие файлы пишутся кусками - где есть свободные сектора. Как ни улучшай алгоритмы чтения/записи, фрагментированные данные остаются бичом HDD.

В SSD не имеет значения, в каких именно ячейках размещаются данные, для контроллера диска они все «рядом». Там нет физических дорожек и секторов, NAND - память прямого доступа. Есть задержки, связанные с особенностями перезаписи ячеек, но они несравнимо меньше, чем в HDD.

Надо сказать, виртуализация вычислительных ресурсов добавила остроты проблеме скоростного доступа к данным. Эффект I/O-блендера, или «рандомизация» нагрузки ввода-вывода - прямое следствие абстрагирования среды формирования запросов от носителей и передачи гипервизору обслуживания дисковых операций. С какими бы типами запросов не работали приложения в виртуальных машинах, очереди к физическим дискам заполнены крошевом из фрагментов данных, разбросанным по дискам.

Роли быстрых дисков и их сравнение

Где высоки требования к производительности, а объем данных относительно невелик, там SSD и вытесняют cкоростные SAS HDD: в серверах баз данных, под размещение файлов подкачки и размещение временных таблиц, в качестве кэш-пула многоуровневых систем хранения, управляемых хоть ОС, хоть RAID-контроллерами.

Такие задачи, как правило, не требуют больших объемов хранения - достаточно нескольких сотен GB. Сравним типичных представителей SAS 10-15K rpm HDD и SSD в диапазоне емкостей до 600GB.

За HDD ответит Seagate. Уже не выпускаются диски SAS 10-15K rpm в форм-факторе LFF (3.5”), но остались модели SFF (2.5”) SAS 10-15K rpm. Для 15К rpm максимальная емкость 600GB, выше уже не будет. На двигателях 10K rpm выпускаются диски до 1.8TB. Ограничимся дисками SAS HDD 300-600GB:

• SAS 10K rpm Seagate Savvio 10K,6 300GB {ST300MM0006} и 600GB {ST600MM0006}
• SAS 15K rpm Seagate Savvio 15K.3 300GB {ST300MP0005} и 600GB {ST600MP0005}.

За SSD постоит Intel - активный игрок на всех рынках, тем более на серверном.

• SATA SSD Intel DC S3510 series: 240GB и 480GB
• SATA SSD Intel DC S3610 series: 200GB и 400GB
• SATA SSD Intel DC S3710 series: 200GB и 400GB

Цены накопителей взяты из агрегатора предложений Hotline.ua, они отражают состояние рынка в сбытовой сети Seagate и Intel. Не секрет, что те же продукты используют производители серверов А-бренд - только продают их в разы дороже.
Для начала сведем все наши диски в координатной плоскости емкости/цены. В скобках указана цена $/GB.

HDD кажутся выгодным приобретением, пока мы пользуемся однобокой метрикой - удельной стоимостью хранения ($/GB). Продукты-заменители из разных товарных категорий так не сравнивают. Разберем противостояние SSD / SAS HDD по всем параметрам - подобно тому как это сделано в статье Debunking SSD Myths .

Производительность

Сравним показатели производительности SSD и SAS HDD, в IOPS и по скорости потоковых операций в MBps. Для полноты картины приведем данные и по PCIe NVMe SSD.

Разница в абсолютных показателях IOPS огромна.

В целевых приложениях SSD/SAS HDD наибольший интерес представляет способность накопителя быстро обслуживать обращения записи произвольного доступа. Пересчитаем, во что обходится обслуживание предельной нагрузки (цена, которую надо “заплатить” за каждый Write IOPS), силами SAS HDD и с помощью SSD.

Как только метрика сравнения меняется с “емкостной” на “скоростную”, SAS HDD безнадежно проигрывают SSD.

По задержкам доступа к данным (latency) жесткие диски и близко не приближаются к SSD - механику не обманешь.

Получается, все метрики, которые привязаны тем или иным образом к целевому назначению SSD / SAS HDD, показывают огромный отрыв SSD.

Надежность

В современных системах хранения данных риски потерь данных минимизированы, выход из строя отдельного диска, как правило, чреват только временной деградацией производительности при реконструкции массива после замены диска на новый. Тем не менее, с угрозами данным надо считаться.

Официальной статистики отказов HDD и SSD производители не публикуют. Как это обычно бывает с молодыми технологиями, хранение в памяти NAND окружено мифами и опасениями. Поводы для них создают, как правило, неосведомленность и нецелевое использование SSD.

HDD и SSD, имеющие разную природу записи, и сбоят по-разному. Отказы механики или электроники HDD редки, обычно к потере данных приводит эрозия магнитной поверхности. Это постепенный процесс, на который пользователь может своевременно реагировать. Диски массива HDD не уходят из жизни групповой смертью, только поодиночке. Для пользователей, привыкших к неспешности проявления ошибок HDD, отказы SSD кажутся фатальными, а практически синхронный износ ячеек дисков массива - прямой угрозой неотвратимой потери данных.

Особенности и риски SSD

Отсутствие механических частей, устойчивость к тряске и перегрузкам, куда более широкий рабочий диапазон температур, малое энергопотребление - все это повышает шансы выживания SSD в агрессивном окружении, в сравнении с HDD.

Но состоят они все равно из физических компонентов, в них есть статическая и динамическая память, транзисторы, конденсаторы, они управляются прошивками, и на них тоже влияют отказы питания. Основная проблема SSD - износ ячеек памяти NAND. Жизненный срок SSD отмеряется не временем, а количеством записей на диск. Процесс записи в ячейки состоит из нескольких действий: read-modify-erase-write. На пределы возможного влияет разрядность ячеек (SLC-MLC-TLC), размер служебной области (резерв ячеек), контроллер SSD с его алгоритмами усиления записи (количеством операций переноса данных между ячейками на одну команду записи ОС), токами записи, процедурами уборки мусора (прополкой неиспользуемых блоков данных для освобождения места под новые записи).

При выборе SSD под серверы с большой нагрузкой перезаписи и высокими требованиями к сохранности данных надо внимательно читать спецификации и анализировать паспортные показатели. Как минимум, обращать внимание на позиционирование продуктов самими производителями. Например, в массовые SSD не ставят конденсаторную защиту динамической памяти контроллера диска от обесточивания - прямой угрозы целостности данных. Не пишут в спецификациях размер служебной области - резервного запаса ячеек (overprovisioning) - хотя он впрямую влияет на скоростные показатели и срок жизни. Со временем производительность любых SSD деградирует - из-за износа ячеек контроллеру приходится проделывать все большую работу по освобождению места под запись. В массовых SSD резервный запас ячеек (overprovisioning) минимален, в серверных он может превышать 30%.

На прогноз продолжительности жизни SSD прямо указывает паспортный параметр Endurance - объем данных, которые SSD может гарантированно перезаписать на протяжении всего жизненного цикла (например, в петабайтах, PB) или количество допустимых перезаписей объема диска в течение суток (drive writes per day, DWPD). К примеру, если для диска емкостью 100GB заявлен Endurance 10DWPD, то на него можно записать 1TB данных, и так каждый день, в течении пяти лет. Такую нагрузку еще поискать надо. Подобные диски стоят в 2-3 раза дороже массовых SSD.

Все в руках пользователя

От впадания в крайности: покупки дисков-однодневок или дорогого страхового полиса за спокойствие, спасает здравая оценка нагрузок приложений. К примеру, для интеловских SSD семейств S3510 / S3610 / S3710 объем перезаписи не должен превышать 0.3 / 3 / 10 DWPD cоответственно. Диски различных семейств и вендоров отличаются, в первую очередь, производительностью, но, с позиций надежности, параметр Endurance - основной индикатор для застройщиков серверов.

Состояние SSD мониторится SMART-утилитами - как в примере .

Любому SSD можно продлить ресурс, если форматировать его не на полную емкость. «Ручной» overprovisioning играет ту же роль, что и «фабричный» от производителя - снижает урон от износа ячеек. Но лучше сразу ставить отвечающие приложениям SSD с гармоничным сочетанием параметров.

Побочные эффекты

SATA SSD потребляют меньшую мощность, чем SAS HDD: примерно 3-4 ватта против 7-8 ватт под нагрузкой и 0.6 ватта против 3-5 ватт на холостом ходу. Но дело в другом: для достижения равной с HDD производительности нужно намного меньшее количество SSD. Суммарная потребляемая мощность all-flash сервера намного ниже, чем у сервера, нашпигованного HDD. Сравним энергозатраты на достижение сопоставимой производительности в IOPS, с помощью SAS HDD и SATA SSD.

Чем меньше накопителей надо для достижения требуемой производительности - тем проще конструктив серверов. Нужно меньше каналов RAID-контроллеров и HBA-адаптеров, меньше места для размещения дисков, проще устройство дисковых корзин и систем охлаждения.

Для дата-центров, оперирующих сотнями HDD, замена большей части из них на десяток-другой SSD экономит место, радикально снижает капитальные затраты на оборудование и операционные расходы на питание/охлаждение. И даже на уровне проектирования одного сервера, более простой его крой оптимизирует расходы владельца по достижению поставленных целей. Когда цели следуют из запросов приложений, разговоры о «дороговизне» SSD теряют под собой почву.

Вопрос производительности 1С в файловом режиме стоит довольно остро, особенно перед небольшими фирмами, которые не могут позволить себе существенных вложений в оборудование. Тем не менее "аппетиты" приложения от релиза к релизу только растут и задача повышения быстродействия при умеренных затратах бюджета становится все актуальнее. В этом случае неплохим решением будет приобретение и размещение баз на SSD.

Один из наших клиентов, небольшая фирма по бухгалтерскому обслуживанию, начал жаловаться на медленную работу 1С:Предприятие. Собственно и так не очень быстрая работа приложения стала совсем тоскливой после перехода с Бухгалтерии 2.0 на Бухгалтерию 3.0.

В наличие имелся простой терминальный сервер на Core i3 2120, 8 Гб RAM, с дисковым массивом RAID 1 из двух Western Digital RE4, который обслуживал от трех до шести пользователей, каждый из которых работал с двумя - тремя базами одновременно.

Анализ производительности сразу выявил узкое место - дисковая подсистема (скриншот сделан уже после установки SSD, поэтому к RAID массиву относятся логические диски C: и E:).

Несложные расчеты показали, что запуск даже одной информационной базы практически полностью использует производительность массива, около 150 IOPS при текущем соотношении чтение/запись - фактический предел для зеркала из двух не самых быстрых дисков. На что косвенно указывает и размер очереди.

Одновременный запуск нескольких баз в начале рабочего дня приводил к существенному замедлению работы сервера и снижал отзывчивость системы. Также наблюдадлась неприятная задумчивость при работе с журналами, при формировании отчетов и т.п.

Тест производительности массива также показал невысокий результат, по сегодняшним меркам более подходящий портативным дискам.

Стало ясно - требуется модернизация дисковой подсистемы. Даже по предварительным прикидкам, создание производительного массива на основе массовых HDD упиралось как в доступный бюджет, так и в физические возможности железа, которое просто не имело необходимого количества SATA-портов и дисковых корзин в корпусе. Поэтому было принято решение о приобретении SSD.

Так как высоких дисковых нагрузок не предусматривалось, то выбор производился в первую очередь из соображений цены. Скоростные характеристики также отходили на второй план, так как узким местом становился интерфейс SATA-II. В итоге был приобретен 128Gb Corsair Neutron LAMD , который будучи установленным в сервер показал следующие скоростные характеристики:

Как видим, операции последовательного доступа ожидаемо уперлись в пропускную способность интерфейса, но в нашем случае это имеет второстепенное значение. Основное внимание следует обратить на операции случайного доступа, которые на порядок превосходят аналогичные показатели традиционных HDD.

Следующий вопрос, который нужно решить: это создать ли "зеркало" из SSD и пожертвовать TRIM ради отказоустойчивости или оставить одиночный диск, выбрав скорость вместо отказоустойчивости. Следует отметить, что современные SSD кроме команды TRIM используют собственные технологии борьбы с деградацией, такие как сбор мусора, что позволяет довольно эффективно работать даже на системах без TRIM. Используемый в данной серии SSD контроллер LAMD (Link_A_Media Devices) как раз таки отличается весьма эффективными технологиями сбора мусора, на уровне накопителей корпоративного уровня, что в общем неудивительно, так как его разработчики давно работают в enterprise-сегменте.

Так как объем ежедневно вводимых документов невелик, то мы ограничились единственным SSD при обязательных ежедневных бекапах. Косвенно эффект от применения твердотельного диска можно оценить по монитору производительности:

Количество операций ввода-вывода существенно выросло, как и скорость обмена с диском, при этом длина очереди не превышает единицы. Это очень неплохие показатели, осталось проверить насколько наши действия ускорили работу непосредственно с 1С:Предприятие.

Для этого мы провели небольшое экспресс-тестирование в ходе которого измеряли время загрузки информационной базы и время группового перепроведения комплекта документов за определенный период времени. В ходе тестирования применялась конфигурация 1С:Бухгалтерия 3.0.27.7 на платформе 8.3.3.721 .

Также в ходе анализа производительности мы обратили внимание на тот факт, что в своей работе 1С:Предприятие активно использует временные папки, которые в нашем случае были расположены на жестком диске. Поэтому в целях достижения максимальной производительности их стоит также перенести на SSD, однако для любителей экономить ресурс твердотельных дисков мы включили в тест оба варианта: когда базы расположенны на SSD, а временная папка на HDD и когда для работы приложения полностью используется SSD.

Как видим, перенос информационных баз на SSD сразу уменьшил время их загрузки более чем вдвое, а перепроведение ускорилось приблизительно на 30%. При этом полностью сняласть проблема с падением производительности при совместной работе.

Перенос на SSD временных папок позволяет сократить время загрузки более чем втрое и приблизительно в два раза ускорить проведение документов. Здесь есть над чем подумать даже убежденным приверженцам экономии ресурсов диска. Наше мнение по данному вопросу следующее, если вы купили SSD - то следует использовать его по полной программе.

Сделаем небольшое отступление. Используемый нами диск Corsair Neutron имеет ресурс 2-3K циклов стирания/записи . Несложные расчеты показывают, что если ежедневно полностью перезаписывать всю емкость диска, то для исчерпания ресурса потребуется 5-8 лет. Кроме того статистика показвает, что основная причина выхода из строя SSD в течении гарантийного срока не связана с исчерпанием ресурса, а представляет собой производственный брак или ошибки в прошивке.

В заключение хочется сказать, что применение SSD на сегодняшний день пожалуй единственный эффективный способ существенно повысить производительность 1С:Предприятие в файловом режиме. И, что особенно важно, доступный по цене даже для небольших предприятий.