Czas na SSD w korporacji

0

Technologia Solid State Disk (SSD) nie jest nowym zjawiskiem. Już od dawna próbowano wykorzystać pamięci stałe do szybszego dostępu do danych. Nigdy jednak nie odbywało się to na taką skalę jak obecnie, szczególnie w systemach klasy enterprise.

Kluczowe znaczenia dla technologii SSD miał rok 2009. Wówczas większość wiodących producentów pamięci masowych włączyło do swojej oferty systemy wykorzystujące technologię SSD. Według danych Gartnera w najbliższych latach nastąpi gwałtowny wzrost wykorzystania SSD w rozwiązaniach klasy enterprise. W 2008 roku sprzedano 280 tys. sztuk SSD, a w 2013 ponad 5 milionów o wartości 2 miliardów USD.
Za wykorzystaniem tej technologii przemawia wiele czynników, ale nie brakuje również hamulców . Główną przeszkodą są koszty wdrożenia, inne to współpraca z aplikacjami i czas życia. Jeśli jednak dokładnie przeanalizować wymienione czynniki, to często okazuje się, że wymienione bariery można ominąć, a czasami są one wyolbrzymiane.

Zmienić podejście do ceny

Cena dysków SSD jest dużo wyższa od nawet klasycznych dysków FC 15k rpm klasy enterprises, pomimo, że rozwiązania SSD tanieją. W ubiegłym roku ceny pamięci flash NAND spadły o około 30 procent. Niemniej na zastosowanie technologii powinno spojrzeć się z innej strony. Dyski SSD nie będą konkurentami dla dysków klasycznych pod względem pojemności. Dyski SSD są elementem, który powinien zastąpić HDD z punktu widzenia dostępu do danych i ilości operacji I/O. Dyskutując o cenie należy zmienić powszechne podejście przeliczania ceny/GB w systemach macierzowych.

Jeżeli klient wykazuje zainteresowanie rozwiązaniami SSD powinien operować i porównywać jednostki cena/ilość I/O. W takim wypadku systemy SSD będą tańsze niż klasyczne dyski. Wykorzystanie SSD w macierzach ma zapewnić maksymalizację operacji i transakcji. Zastosowanie systemów z dyskami SSD przyspiesza pracę aplikacji np. baz danych, serwisów WEB, transakcji finansowych. To jest opłacalne ekonomicznie, dlatego kierując się tym punktem widzenia należy zastanowić się nad sensem implementacji SSD. Jeżeli w dalszym ciągu posiadanie większej pojemności jest elementem przeważającym, można obok standardowej macierzy włożyć urządzenie typu cache oparte o SSD. Takie rozwiązanie przyspieszy dostęp i transakcje na najczęściej wykorzystywanych danych. Przejście na model cena/ilość I/O zdecydowanie przemawia za wdrożeniem systemów SSD. Dodatkowo systemy z dyskami SSD pobierają znacząco mniej energii i zajmują mniej miejsca, co jest niesłychanie ważne w centrach danych i długofalowo obniża cenę w porównaniu z klasycznymi systemami dyskowymi.

Za mało aplikacji?

Oponenci wśród mankamentów technologii wymieniają niewielką ilość aplikacji, które w pełni potrafią wykorzystać wydajność systemów SSD. Dodatkowo pojawiają się błędy w adresacji systemu SSD. Niemniej trzeba pamiętać, że błędy w adresowaniu występowały również w systemach macierzowych ze standardowymi dyskami. Aczkolwiek usterki były korygowane przez lata, osiągając dziś „doskonałość”. Dlatego tego typu niedogodności należy rozpatrywać pod kątem umiejętności i chęci, a nie technologii. Oczywiście współpraca z aplikacjami i odpowiedni ich rozwój powinien to ważny element.

Tak naprawdę już dziś nie brakuje aplikacji, dla których czas dostępu do danych jest krytyczny. Potrafią one znakomicie wykorzystać potencjał systemów SSD. Są to między innymi bazy danych, aplikacje do pracy grupowej, aplikacje obliczeniowe, systemy analiz i transakcji finansowych, HPC i inne. To świadczy to o tym, że nastąpił przełom, teraz nadszedł czas na kolejny krok, czyli upowszechnienie współpracy z kolejnymi rodzajami aplikacji.

Krótki żywot SSD

Wśród mankamentów dysków SSD często wymienia się ich żywotność. Obecnie można wykorzystać dyski zbudowane z pamięci NAND lub DRAM SSD. Jako SSD najczęściej wykorzystuje się technologię flash NAND i pochodne pamięci typu NAND. Można wykorzystywać pamięci DRAM, które mają lepsze parametry zapisu, ale ze względu na cenę dominują rozwiązania NAND. Teoretyczną wadą flash NAND jest konieczność specjalnego procesu czyszczenia komórek przed procesem zapisu. Żywotność ich jest mniejsza od DRAM ze względu na ograniczoną liczbę zapisów w komórkach pamięci. Obecne systemy RAID SSD wykorzystują specjalne algorytmy współpracując z flash NAND i są przygotowane do odpowiedniej obsługi ich procesów. Pamięci NAND mogą być zbudowane z jednopoziomowych komórek bądź ze struktur wielopoziomowych. Od tego też uzależniona jest szybkość zapisu i ilość cykli zapisu pamięci. W celu zwiększenia pojemności wykorzystuję się kompresję i algorytmy deduplikacji danych.

Tak jak wspomniałem wcześniej pamięci flash NAND mają ograniczoną liczbę cykli zapisu. Jednak obecnie jest na tyle duża w zaawansowanych pamięciach NAND, że MTBF tych dysków dorównuje dyskom tradycyjnym. Dodatkowo stosuje się w nich algorytmy powodujące równomierny zapis wszystkich komórek oraz stosuje nadmiarowość pojemności w celu zabezpieczenia przed ewentualnym zmniejszeniem pojemności. Czasami obok pamięci NAND w systemie storage umieszcza się też niewielką ilość pamięci DRAM., co ma przyspieszyć zapis danych. Niestety również komplikuje pracę całego systemu, bowiem nie wszystkie aplikacje radzą sobie z obsługą takich systemów SSD z dwoma rodzajami pamięci.

Tabela poniżej przedstawia porównanie parametrów SSD NAND i tradycyjnych dysków enterprise.

ScreenShot075.jpg

SSD w górę marsz

Przyszłość rozwiązań systemów opartych o SSD rysuje się w jasnych kolorach. Ale nawet, kiedy ceny SSD spadną do jeszcze niższego poziomy niż obecnie, ich wdrożenie nie zawsze będzie opłacalne. Z drugiej strony już dziś można wskazać obszary, gdzie ich zastosowanie znajduje uzasadnienie. Przedsiębiorstwa posiadające centra danych i aplikacje klasy enterprise powinny dokonać analizy pod kątem przydatności rozwiązań SSD. Warto pamiętać, że nie wszystkie dane należy przechowywać na dyskach SSD. W przypadku danych wymagających jak najkrótszego dostępu można je przenieść na urządzenia typu cache, natomiast mniej ważne zapisywać na dyskach Fibre Channel lub SATA. W rezultacie może się okazać się, że 20 procent danych, przyjmując kryterium strony pojemności, będzie wymagało 80 procent ilości I/O dostępu do nich. Analiza typu koszt cena/ilości I/O lub ilość zużywanej energii/ ilość I/O wypada korzystnie dla systemów SSD, nawet przy obecnych cenach. Przewaga SSD pod względem czasu dostępu do danych i ilości I/O jest ogromna.

Prezentowane parametry wskazują na to, że będziemy obserwować coraz większy popyt na macierze dyskowe z elementami SSD. Oczywiście standardowe dyski HDD nie znikną z rynku, ich przewaga nad SSD pod względem pojemności jest znaczna i w najbliższym czasie niewiele się w tym zakresie zmieni. Należy się liczyć, że ze spadkiem cen pamięci wzrośnie zastosowanie systemów SSD w mniejszych systemach storage. Jednak najważniejszym elementem, który w znacznym stopniu zadecyduje o przyszłości SSD będą aplikacje, współpracujące z rozwiązaniami SSD. Ich szybkość przyczyni się do jeszcze bardziej efektywnego prowadzenia biznesu.

Mirosław Chełmecki, Dyrektor Działu Serwerów i Pamięci Masowych, Veracomp SA.

BRAK KOMENTARZY

ZOSTAW ODPOWIEDŹ