`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

SSD в серверах и некоторые принципы

+1111
голосов

Это теперь мы понимаем, как просто выбирать HDD. Разнообразие SSD – вот что внушает страх неискушенному потребителю, перед витриной. Если речь о носителе для ПК, риск промахнуться невелик. В серверах цена ошибочного выбора слишком высока, чтобы игнорировать различия между SSD.

“Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов”
К.А. Гельвеций

Закон рынка: потребитель должен иметь выбор. Но тот же потребитель взвыл бы, оказавшись перед огромной темной массой предложения, без средств сортировки продуктов: каталогов товарных категорий и фильтров по меткам. Он может слабо разбираться в технических характеристиках и, как правило, обходится минимумом опорных точек: известностью бренда, размером (который, всем известно, имеет значение), ценой. Но выбор дайте.

Захоти он разобраться в многообразии SSD, c чего начать: типа ячеек NAND, свойств контроллера, оценки умозрительных IOPS?  Любые параметры становятся полезной информацией только после уяснения модели нагрузок в целевых приложениях. Что до цены – она всегда важна, но сравнивать можно то, что подходит под задачу. Если не подходит – какой с него прок?

Самый простой рецепт первичного отбора SSD – чтение документации производителя. Взять Samsung и его популярную серию SSD 850 Pro. Производитель поместил ее в раздел Consumer SSD и везде пишет, что эта серия предназначена для ПК. С его точки зрения, этим SSD нечего делать в серверах. Есть раздел Enterprise SSD, в нем – серии SM863 и PM863, их и ставьте. Ставят 850 Pro. Разве не странно, ценить бренд, но при этом  пользоваться его продуктами не по назначению?

Комитет по стандартам JEDEC в своих определениях SSD исходит из таких показателей:

серверные SSD – те, что могут работать в режиме 24/7 при температуре до 550 ;
клиентские SSD – предназначенные для работы 8 часов в день при температуре до 400.

Ежели кому JEDEC – не указ, дальше можно не читать.

Производительность

Посмотрим на характеристики двух семейств SSD еще от одного известного производителя, SanDisk. Первые - для персональных устройств, вторые – под (некоторые) корпоративные приложения.

SSD в серверах и некоторые принципы

Получается, производительность клиентских SSD выше, чем у серверных SSD, при том, что стоят они вдвое дешевле.  Как же так?

В подробных спецификациях клиентских SSD, например, таких:

SSD в серверах и некоторые принципы

есть примечание в скобках (8GB Span), которое говорит о том, что такую производительность показывает SSD в состоянии FOB (Fresh of the Box) – то есть, пустой.

Cпецификации серверных SSD выглядят иначе, например, так:

SSD в серверах и некоторые принципы

Замеры производительности серверных SSD всегда делаются на заполненном диске, да еще несколько раз перезаписанном, под разнотипной нагрузкой.

 

Все становится понятно из графика

SSD в серверах и некоторые принципы

Источник:::   SNIA Performance Test Specification Client 1.1, http://www.snia.org/sites/default/files/SSS%20PTS%20Client%20-%20v1.1.pdf

Диск “из коробки” (FOB) не находился под нагрузкой, его ячейки пусты. Их заполнение не требует рекультивации (сбора мусора - переноса данных на чистые страницы памяти - стирания освободившихся страниц - перезаписи ячеек). Потому их показатели производительности необыкновенно высоки. В переходном состоянии (Transition) производительность деградирует – по мере того, как нагрузка принуждает контроллер все чаще выполнять циклы read-modify-write.  Устойчивое состояние (Steady State) наступает после продолжительной интенсивной перезаписи данных в ячейки SSD по всему объему. 

В ПК нагрузка на дисковую подсистему не только вялая, но еще и потоковая (считал файл – записал файл). Серверная нагрузка ввода-вывода принципиально иная - с длинными очередями рандомных обращений к дискам, короткими блоками. Под виртуализацией все еще хуже:  “блендер” виртуализации перемалывает нагрузку любого типа в мелкий порошок. С какими бы типами данных не работали приложения, со стороны дисков нагрузка выглядит как непрерывное хаотичное бомбометание.

Серверные SSD к такому режиму работы готовы. Их контроллеры, прошивки, процедуры (фонового сбора мусора), избыток резервных ячеек позволяют им сохранять высокий уровень производительности на протяжении всего срока службы. Клиентские SSD, помещенные в несвойственную им среду, резко сбрасывают показатели, и, как правило, быстро отдают концы.

Пожалуй, главное в погоне за производительностью ввода-вывода - не выбор производителя SSD и конкретных моделей дисков, а грамотное обустройство дисковой подсистемы под планируемый набор приложений. К примеру, протокол 12 Гбит SAS всегда будет иметь превосходство над 6 Гбит SATA – из-за полосы пропускания,  двунаправленной передачи данных и глубины очереди команд. Протокол NVMe  дает радикальный скачок в пропускной способности и снижении задержек обращения к дискам. Вооруженный технологическим знанием потребитель всегда добьется большего, чем сноровистый читатель прайс-листов.

Надежность

Относящаяся к надежности выборка параметров серверного SSD выглядит примерно так:

SSD в серверах и некоторые принципы

Если первые три параметра носят вероятностный характер, то четвертый достаточно четко определяет пределы живучести SSD, ресурс перезаписи его ячеек. Для серверных SSD показатели  обычно находятся в диапазоне 3-10 DWPD, встречается 25 DWPD. Клиентские SSD не дотягивают до 0.2 DWPD. Иногда указывают абсолютное значение ресурса перезаписи на протяжении жизни SSD, в петабайтах:

SSD в серверах и некоторые принципы

Параметр UBER (частота невосстановимых ошибок) – это вероятность того, что сектор данных не будет прочитан, из-за ошибки при размещении данных. При UBER = 10-15 потеряется один бит данных на 1015 операций чтения. Хорошо если повредится пиксел архивной фотографии. А если пострадает  бухгалтерская запись?

SSD в серверах и некоторые принципы

Как видно, серверные SSD в среднем в 100 раз устойчивее клиентских SSD к фатальным ошибкам.

Одним из основных “убийц” SSD является Write Amplification (WA). Контроллер SSD пишет во флэш-память намного больше данных, чем ему передает операционная система. Операции записи порождаются процедурам перемещения  данных read- modify-write для освобождения страниц под запись, сбором мусора, проверками целостности данных.

Write Amplification = Amount of Data Written to Flash / Amount of Data Written by Host

WA — это в чистом виде накладные расходы (штрафы) на запись, прямой урон производительности. За большим значением WA для любого SSD прячется призрак смерти, ускоренного износа ячеек. Клиентские SSD в зоне особой опасности.

Помогает сохранять высокий уровень производительности и живучести накопителя Over Provisioning (OP) — избыток ячеек, выделяемый производителем или пользователем при форматировании SSD.

Over Provisioning = (Physical capacity — User Capacity) / User Capacity

OP — служебная область, недоступная ОС и приложениям. Этот резерв ячеек контроллер SSD использует для переноса данных при освобождении страниц под запись. По мере заполнения данными любого SSD, остается все меньше свободного места для перемещения данных. При забитом под завязку SSD и малом OP контроллеру нет пространства для маневра. В клиентских SSD OP не превышает 3-5%. В серверных SSD можно встретить и 30%.

Картинка «Write Amplification vs Over Provisioning» дает хорошее представление о плохих прогнозах.

SSD в серверах и некоторые принципы

Целостность данных

Нам хочется думать, что по команде записи, поступившей от ОС, данные гарантированно и сразу попадают в постоянную память — то есть, на диски. В случае SSD — во флэш-память. Это не так. Контроллер SSD сам себе командир и распорядитель своей флэш-памяти. До помещения в ячейки NAND контроллер прогоняет цепочки данных через свою динамическую память, обычную DRAM. Она ему нужна для работы внутреннего RAID, под сборки модифицируемых данных, в сервисных процедурах.

Зависимость этой памяти от внешнего питания ставит под угрозу целостность сохраняемых данных. Сервер может запитываться через UPS, но при этом внезапно умереть, по множеству причин. Чтобы не потерять данные, на платах контроллеров серверных SSD размещают конденсаторные цепи, например, на твердотельных танталовых конденсаторах. Их остаточного заряда достаточно для корректного завершения транзакций и переноса данных в энергонезависимую флэш-память.

В клиентских SSD никаких конденсаторов нет.

Как быть?

Клиентские SSD, они же бытовые или потребительские, не являются критичным ресурсом. C них невелик спрос, любые возможные потери — личное дело каждого. Напротив, серверные SSD — коллективный инструмент производства. Хочешь быть эффективным, и заодно избежать нанесения масштабного вреда — читай матчасть. Клод Адриан Гельвеций писал о том же: «Источником, порождающим наибольшее число общественных бедствий, является невежество».

+1111
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

Уместно было бы добавить, что серверные накопители снабжены куда более широким набором средств для мониторинга состояния устройства. В частности — SMART Command Transport. Разбирая по косточкам клиентский SSD от SK Hynix заметил, что там данная функциональность отсутствует как класс. Пользователю этого вполне достаточно: он самостоятельно может оценить ряд критически важных параметров накопителя и принять по ним своё командирское решение. Для серверов такой сценарий управления надежностью считается недопустимым.

А еще забыли добавить, что в случае клиентского использования SSD пользователь теряет всего лишь свою личную информацию, если с данным SSD что-то происходит. А вот Enterprise себе такой роскоши позволить не может, и использует для этого различные backup утилиты. При таком подходе стоимость владения сервера с Enterprise SSD на порядок выше стоимости владения того же сервера, но с установленными в нем достаточно надежными клиентским SSD. Которые в случае выхода из строя можно вполне спокойно заменить. Этакая золотая середина, требующая понимания того, что делается и на чем можно погореть.

Потребительский рынок давит, его объем многократно превышает объем рынка enterprise и у пользователя постоянно возникает соблазн подобрать и поставить в сервер "достаточно надежные клиентские SSD". Когда приведенные аргументы про корни производительности и надежности не убеждают, я, бывает, спрашиваю заказчиков, меняют ли они на зиму резину на своих автомобилях? К примеру, им предстоят дальние поездки по плохим обледенелым дорогам, да еще с детьми. А зачем они ставят зимнюю резину - ведь летняя же еще свежая, протектор высокий, а производитель зачетный?

Так и с SSD. Серверные SSD принципиально иначе устроены. Шины на зиму лучше менять. А еще к SSD нельзя относиться как расходному материалу - мол, закончится ресурс, заменим по гарантии. Или купим новые дешевые - как картридж к принтеру. Обычно, коммерческая ценность данных многократно превышает стоимость любых носителей. Риск потерять данные имеет понятное денежное выражение. Его же имеет простой, бездействие предприятия. Если смерть и неспешная замена SSD с подъемом данных из бэкапа не наносит урона работе - то, скорее всего, и SSD-то бизнесу не нужны, он никуда не торопится.

Еще раз о тушканчиках. На зиму резину меняю потому, что это МОЯ ЛИЧНАЯ безопасность. В случае же с серверными SSD будь я семи пядей во лбу на пару с SSD, есть такое понятие - расходы на поддержание ИТ инфраструктуры. И эти расходы напрямую регулирует собственник бизнеса. И если он готов выделить деньги на достаточно дорогие 1Тб SSD серии 850 PRO или аналогичные, то даже гром среди ясного неба и божья роса не заставят его потратить вдвое больше на серверные SSD. И мне как специалисту его не переубедить. (уже давно никого не переубеждаю. Если человек хочет найти приключение, он его находит). А учитывая то, что 80% предприятий управляются по принципу, ну оно же работает. То можно примерно прикинуть, что рынок enterprise игрушек будет сокращаться еще лет 5. А дальше его заменит облако. А вот для владельцев облачных ДЦ, которые изначально будут специалистами нужно аргументированно доказывать, что SM863 лучше в плане операций чтения, а PM863 больше по емкости и немного уступает на запись. И в зависимости от нагрузки что лучше использовать. А учитывая тот факт, что нагрузку мало кто вообще берет в расчет. Играть будут только два параметра - стоимость 1Тб и гарантийные условия.

>И мне как специалисту его не переубедить.
Согласен, это огромная проблема рынка - что CIO (CTO, администраторы) не имеют права голоса. Собственники (или CEO или CFO) берутся принимать решения в области, где они некомпетентны. Именно потому в стране так велика доля продаваемой техники А-бренд. Руководители, несведущие в предмете, опираются на то, что они хотя бы слышали - знакомые имена . Или на то, что легко посчитать - цену за гигабайт. То, что некомпетентные решения приводят к факапам чаще, такие руководители просто не успевают понять, для этого нужен long run, а их компании дохнут раньше, чем SSD в их серверах.

>рынок enterprise игрушек будет сокращаться еще лет 5. А дальше его заменит облако.
Наверное удивитесь, но сейчас налицо откат от полного ухода в облака к гибридной инфраструктуре, с обязательной наземной частью - из-за стоимости владения и производительности на вложенный доллар. А SSD - один из ключевых факторов производительности.

>Играть будут только два параметра - стоимость 1Тб и гарантийные условия.
Так будет только в компаниях, где не ценятся ни компетенции, ни накопленные данные, где нет понимания цены простоя компании (из-за отказа накопителей, из-за того, что диски тупят и бухгалтерский отчет в 1С парализует выгрузки товара итд). Компаниям, управляемым по принципу "что хочу - то и ворочу", серверы не нужны. Им и ПК нужны только для ведения таблиц в экселе.

"берутся принимать решения в области, где они некомпетентны. Именно потому в стране так велика доля продаваемой техники А-бренд"

Давайте по чесноку - Вы ведь тоже в темах, где не являетесь Энштейном, сделаете выбор в пользу бренда, или рекомендации знакомых, которым доверяете? Алкоголь, автомобиль, стоматолог, туроператор, не? Зададите самому себе вопрос, почему?
Или более хардкоровый вариант, где не получится отвертеться. Допустим, Вашему ребенку требуется прививка, плановая или внеплановая. И у вас есть выбор - уколоть вакцину от топов (Новартис, Санофи, Байер, и т.д.), или препарат от перспективной компании "БомбейДели", которая является очень уважаемой в южных районах Калькутты. Ваш выбор?

Почему же Вы считаете в таком случае людей, которые приобретают А-бренд, ущербными и некомпетентными?

Какая странная у вас логика. Зачем переводить разговор с ИТ на общие темы "это бренд-а это не бренд". Я так подозреваю, для вас слово А-бренд заменяет дежурный набор понятий: "проверенные технологии", "высокая репутация в мировом масштабе", "гарантированная надежность". Ничего не имею против серверов HPE или Dell, но всегда предпочитаю обсуждать соответствие инструмента и цели.

Повседневно общаясь с покупателями серверов, я пытаюсь разглядеть за их обращениями их цели. Огромная доля из желающих купить сервер А-бренд, не только ничего не понимают в технологиях (хотя их должности как минимум это подразумевают), но и рассуждают в точности как вы: о "глобальной рыночной доле", "корпоративных стандартах", "силе бренда".

Их спрашиваешь, а копать-то чего? Фронт работ какой? Какие приложения, какие нагрузки? Зачем базу данных класть на RAID из 6-8 SAS HDD (как до сих пор любят делловоды), если на 2 SSD будет вдесятеро быстрее, и в полтора раза дешевле?

Молчат. Им нечего сказать. Им сказали купить "сервер корпоративного стандарта"

_________________________
"Давайте по чесноку - Вы ведь тоже в темах, где не являетесь Энштейном, сделаете выбор в пользу бренда, или рекомендации знакомых, которым доверяете?"
_________________________

Серверы - это инструмент. В любом инструменте главное - соответствие его задачам. Соответствует инструмент задачам или нет, знает эксперт. Если эксперт настоящий - он обсуждает сперва технологии, позволяющие решать задачу, а уже потом приспособления и торговые марки. Если эксперт как в анекдоте: "дядя, я не настоящий сварщик, я маску на стройке нашел!" - ждите беды.

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT