Odborná sekce
Používáním SSD disků KLESÁ jejich VÝKON!
15.05.2014, 21:50
Exploze SSD disků doslova zaplavila dnešní IT. Přinesla veliké nadšení z famózní výkonosti SSD dosahující stovky tisíc IOpsů s minimální dobou odezvy pohybující se v hodnotách pod 1ms. SSD disky byly blahořečeny businessem, kterému umožnily uskutečnit více transakcí a tím zvýšit příjmy. Jenže ejhle, po krátkém čase používání SSD disků přišlo nemilé překvapení v podobě snižující se výkonnosti IO/s a prodlužování doby odezvy. Stovky tisíc IOpsů klesly na desítky, doba odezvy se přehoupla do jednotek, špičkově i desítek milisekund. Proč k tomuto došlo a jaké je řešení, to je předmětem tohoto krátkého článku.
Neduhy SSD disků
SSD disky trpí řadou neduhů, které jsou dány jejich vlastní fyzikální koncepcí a způsobem zápisu. Nicméně až na notoricky známou limitovanou životnost, se o dalších aspektech raději vůbec nemluví. Jednoduše řečeno SSD disky mají velkou provozní režii, která jejich používáním dále narůstá a tím se SSD disky samy sebe zpomalují.
Jedním z hlavních viníků zpomalování SSD disků je nemožnost přepisovat nebo mazat jednotlivé SSD buňky. Jednotlivé SSD buňky jsou organizovány do stránek a ty do bloků o velikosti typicky 512KB. Aby bylo možné SSD buňky přepsat musí se nejdříve smazat. Problém je, že operace mazání pracuje na úrovni celých bloků, tzn. maže se vždy 512KB. Běžně nastává situace kdy jeden blok obsahuje data ke smazání a zároveň platná data. Než může být takovýto blok smazán, musí se jeho platná data nejprve přesunout do jiného bloku a teprve potom lze tento blok smazat. Tomuto procesu se říká garbage collection. Pokud se provádí garbage collection proces nemůže SSD disk obsluhovat zapisovací IO a ty musí čekat. Mazání SSD je tedy komplikované a proto se nemaže dokud to není nezbytně nutné. Jinými slovy maže se až není na SSD disku volné místo. Proto nové, prázdné SSD disky dosahují vysoké výkonnosti. Zvrat přichází v okamžiku, kdy je nutné provádět mazání, které pozastaví zapisovací IO a tím poklesne výkonost SSD disků. Tomuto bodu zlomu prudkého snížení výkonnosti SSD disků se odborně říká WRITE CLIFF
Další zpomalovaní SSD disků způsobují interní procesy automatického přesunování uložených dat ,aby bylo zaručeno rovnoměrné opotřebení SSD buněk, refresh procesy nebo procesy kontroly čitelnosti uložených dat. Všechny tyto zmíněné interní procesy a spousta další představují zmíněnou vysokou interní režii každého SSD disku, která se používáním zvyšuje.
Řešení= Specializované SSD controller Hitachi
Řešením, jak zabránit zpomalovaní SSD disků, je nepoužívat SSD disky. Místo nich použít Hitachi FMD (Flash Module Drive) disky. SSD disky byly primárně navrženy pro použití ve spotřebním průmyslu největším odbytišti SSD disků a proto jsou tyto disky vybaveny jednoduchý řadičem a procesorem, který musí zvládnout obsloužit IO i interní režijní procesy (garbage collection, atd.) Hitachi FMD disky naopak představují unikátní Hitachi SSD technologii speciálně navrženou pro použití v enterprise diskových systémech. Hitachi FMD disky jsou vybaveny jedinečným Hitachi flash kontrolérem obsahující výkonný 4tyř jádrový procesor.
Tento Hitachi flash kontrolér umožňuje paralelně obsluhovat až 8 aplikačních IO operací, přitom souběžně provádí ony zmíněné interní režijní procesy. Proto výkonnost jednoho Hitachi FMD disku je 4 krát vyšší v porovnání s jedním SSD diskem. Další „vychytávkou“ originálního Hitachi flash kontroléru je inline deduplikace, která šetří kapacitu a snižuje množství zapisovacích IO operací. Tímto se snižují nároky na interní režii a prodlužuje se životnost SSD buněk. Výkonný Hitachi flash kontrolér dovoluje správu až 128omi flash obvodů, což dovoluje výrobu FMD disků o velikosti desítek TB. Aktuální velikosti Hitachi FMD disků jsou 1.6TiB a 3.2TiB.
Pro nasazení Hitachi FMD disků hovoří i ekonomické aspekty, podle kterých je cena jedno aplikačního IO na Hitachi FMD 3x nižší než v případě klasického SSD disku. Také bezplatná výměna FMD disku je v případě Hitachi součástí standardní služby podpory.
Sečteno podtrženo unikátní Hitachi FMD disk navržený pro použití v enterprise diskových polích zaručuje vysokou, stabilní výkonnost + bezstarostný provoz s nízkým TCO.
Radim Petržela, HDS