Обзоры
SSD — солидное решение для солидного бизнеса?
3

SSD — солидное решение для солидного бизнеса?

Давайте-ка сразу, без подготовки, назовем основные требования, которые мы предъявляем к накопителям на жестких магнитных дисках. Во-первых, нам нужна большая емкость — чего-чего, а ее всегда не хватает. Во-вторых, надежность. Кому из нас не надоело, что раз за разом покупка винчестеров последних моделей превращается в рулетку: полетит — не полетит? В истории каждой винчестерной фирмы были черные периоды, когда от ее продукции стоило держаться подальше из-за высокого процента поломок. Что еще? Ах, да, стоимость! В пересчете на гигабайты объема она хороша, но в целом, все же, хотелось бы подешевле…

Ничего не забыли? А как же скорость? Вспомним, как оживленно обсуждалась производительность жестких дисков лет пять с лишним назад, когда ожидалось появление на рынке интерфейсов SATA и SAS. А потом эта тема постепенно сошла на нет… Возможно, это связано с тем, что производящим винчестеры компаниям в данной области особенно похвастаться нечем. Производительность жестких дисков напрямую связана с плотностью записи и скоростью вращения шпинделя. И если с первой прогресс в последние годы еще наблюдался, то со второй… Частота вращения в 15000 об./мин была достигнута давно и не похоже, что здесь можно ожидать очередного прорыва.

Корпорация Intel заговорила о том, что производительность винчестеров становится «бутылочным горлышком» в современных многоядерных системах на прошлогоднем осеннем IDF. И не только заговорила, но и «в живую» продемонстрировала, что для полной загрузки четырехъядерных CPU архитектуры Nehalem возможностей жестких дисков уже недостаточно. Кризис назревал давно, ведь с 1996 г. производительность процессоров возросла в 175 раз, а винчестеров — всего в 1.3 раза (здесь и далее я буду использовать сведения из документа Solid-State Drives in the Enterprise: A Proof of Concept). Упомянутая демонстрация Intel преследовала цель не только обозначить проблему, но и показать ее решение — использование SSD-накопителей. Ну что ж, к демонстрациям «грядущих прорывов на новый уровень» мы уже привыкли, и все чаще склонны принимать их с изрядной долей сомнений. Так поступил и я, приняв «информацию к размышлению», но решив подождать с выводами, пока не поступят другие подтверждения преимуществ SSD над HDD. И они нашлись. В документе, информацию из которого я предлагаю вашему вниманию, описано проведенное в Intel исследование эффективности применения SSD-накопителей в корпоративных системах.

О чем в первую очередь следует задуматься. Недостатки винчестеров обусловлены самим принципом их работы. Наличие движущихся частей сказывается как на энергопотреблении, так и на надежности этих устройств. С точки зрения быстродействия, на долю механической латентности может приходиться до 95% времени, затрачиваемого накопителем на выдачу запрашиваемых данных. Традиционно проблему производительности решают путем либо установки дополнительных винчестеров, чтобы увеличить число параллельно обрабатываемых операций ввода-вывода (IOPS), либо добавлением оперативной памяти, чтобы минимизировать частоту обращений к HDD.

Каковы преимущества SSD? Конечно, это полная совместимость по форм-фактору и интерфейсу, благодаря чему при переходе не потребуются дополнительные затраты. Более высокая скорость выполнения IOPS позволяет обойтись меньшим числом накопителей в RAID-массивах. Это влечет и упрощение инфрастуктуры хранения данных — меньше контроллеров, коммутаторов, стоек и т.д. Меньшее энергопотребление позволяет сэкономить на охлаждении и кондиционировании серверного помещения. Да и его площадь тоже можно уменьшить. Если говорить о надежности, то тут выигрыш ожидается и от непосредственно большей наработки на отказ у SSD по сравнению с HDD, и от сокращения общего количества устройств — как накопителей, так и инфраструктуры.

Звучит заманчиво, но как все это подсчитать? За отправную точку можно взять данные проведенного в Intel тестирования. В нем рассматривались два сценария использования SSD: для замены винчестеров в дисковых массивах и для замены системных приводов в серверах. Для первого сценария изучались как приложения с высоким IOPS, для которых свойственны преимущественно случайный доступ и небольшие блоки данных (от 4 до 16 KB), так и приложения с высокой пропускной способностью, характеризующиеся преимущественно последовательным доступом и большими блоками данных (от 32 до 128 KB). Тестовой платформой служил стандартный сервер на 2 процессорах Intel Xeon X5450 с памятью 8 GB и двумя системными винчестерами (73 GB, 10000 об./мин), работавший под Windows Server 2003. Тестируемые накопители подключались через SAS-контроллер, поддерживающий SATA. Они собирались в массивы из 5 или 10 дисков в конфигурациях RAID 0, 5, 6, 10. Винчестеры были представлены приводами на 73 GB с частотой шпинделя 15000 об./мин. С ними соперничали SSD-накопители Intel X25-E Extreme емкостью 32 GB с SATA-интерфейсом. Нагрузка моделировалась утилитой Iometer 2008.06.18 при разных соотношениях операций чтения и записи. Энергопотребление отслеживалось с помощью Intel Power Acquisition Recording Kit (iPARK). Как видите, условия вполне реалистичные. С вашего позволения, другие подробности, равно как и полные результаты измерений, я пропущу, перейду сразу к итогам.

Испытания в конфигурации RAID 5 при использовании разных размеров блоков записываемых и читаемых данных показали, что для приложений с высоким IOPS (базы данных, обработка транзакций, ERP, CAD/CAE, HPC-исследования) SSD-накопители превосходят HDD в 4–7 раз. При больших блоках данных (т.е. для приложений с высокой пропускной способностью) превосходство SSD варьируется от 2- до 5-кратного.

Для файловой системы NTFS под Microsoft Windows стандартными являются 4-килобайтные блоки, и они чаще всего используются в приложениях, связанных с обработкой транзакций. Тестирование разных конфигураций RAID с такими блоками показало, что наибольший эффект от применения SSD достигается при уровнях 0 и 5 — соответственно 3.3- и 4.4-кратный.

Для сравнения SSD и HDD в роли системного накопителя сервера оценивалось время выполнения типовых операций: сборка ОС, загрузка сервера, инсталляция апдейтов, дефрагментация дисков. Причем последняя для SSD не учитывалась, так как фрагментация файлов отрицательно сказывается на быстродействии только жестких дисков. При выполнении таких задач, как установка апдейтов и перезагрузка ОС, SSD оказались быстрее на 31 и 73% соответственно.

Под нагрузкой энергопотребление SSD составило 0.91 Вт против 10.1 Вт у HDD, при простое они «съедали» 0.5 и 6.88 Вт соответственно. Вывод — SSD потребляют энергию на 91-93% экономнее. И нагреваются на 39% меньше.

С рабочими показателями получается хорошо, теперь о денежках. При исследовании оценивалась TCO для систем с винчестерами и SSD, при этом в расчет принимались капиталовложения и операционные издержки, в т.ч. связанные с энергоснабжением и охлаждением. Затраты на ремонт и замены жестких дисков рассчитывались исходя из имеющейся статистики. В результате годовой коэффициент отказов для HDD был взят равным 4%, а для SSD — ориентируясь на характеристики, 0.5%.

В сценарии использования SSD и HDD в массивах накопителей TCO оказалась примерно равной для обоих вариантов (левая диаграмма).

SSD — солидное решение для солидного бизнеса?

Источник:Solid-State Drives in the Enterprise: A Proof of Concept (Intel)

А вот при использовании в качестве системных приводов винчестеры пока обладают 46-процентным преимуществом по TCO. Тем не менее, и для этого сценария авторы исследования указывают на существенные преимущества SSD в плане производительности, что может оказаться решающим фактором для некоторых предприятий. Ну и, как следует из диаграммы, ложкой дегтя тут является стоимость приобретения SSD, снижения которой можно ожидать по мере роста производства таких накопителей.


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: