`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

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

 

NVMe в серверах, сумбур в головах

+44
голоса

NVMe стал основным протоколом доступа к SSD (формата M.2) в клиентских устройствах. В серверах все сложнее — там нагрузки на подсистему ввода/вывода другие.

Производители SSD всегда указывают их назначение: в клиентские устройства, серверы, системы хранения или под специфические задачи (например, с расширенным диапазоном рабочих температур для использования на транспорте или под интенсивную запись в течение долгих лет непрерывной эксплуатации). Клиентские SSD не ставят в серверы по множеству причин — из-за быстрой деградации производительности под нагрузками, больших задержек отклика, быстрого износа ячеек, незащищенности перед угрозами целостности и достоверности данных.

А потребитель читает обзоры «Лучший игровой гаджет − 2020» и выбирает по ним компоненты для домашнего ПК. Это его частное дело, но, приходя на работу, он переносит свои бытовые привычки и критерии на покупку серверов.

Живые и мертвые

В клиентских ПК и ноутбуках SATA SSD встречаются все реже. Их теснят M.2 NVMe SSD — куда более производительные, в ту же цену. В серверах же сегодня уживаются три интерфейса SSD: SATA, SAS, NVMe. Форматов исполнения NVMe SSD тоже три: AIC, M.2, U.2. Карт AIC в слоте PCIe почти не встретить, M.2 SSD обычно используются под загрузку, а U.2 SSD — как основные носители под критичные к производительности приложения.

Исход SATA SSD из серверов начался давно:

NVMe в серверах, сумбур в головах

Но они пока с нами. Как и SAS SSD, которым тоже вроде бы осталось недолго. Но 12Гбит SAS — устоявшийся индустриальный стандарт систем хранения. SAS позволяет достаточно просто масштабировать хранилища, обслуживает в серверах большое количество накопителей с горячей заменой (включая сочетания SSD/HDD), обеспечивает полнодуплексную передачу данных, а в двухконтроллерных системах хранения — дублирование путей к данным через двухпортовое подключение накопителей.

6Гбит SATA мало чем может блеснуть — полудуплексный протокол с небольшой глубиной очереди команд и потолком скорости обменов ниже 600МБ/сек. В многодисковых платформах с экспандерами SAS туннелирование SATA-команд в SAS увеличивает задержки.

Зато SATA SSD привычны и недороги.

SATA SSD

На корпоративный рынок их поставляет не так много компаний. На слуху Intel, Kioxia (бывшая Toshiba), Kingston, Micron, Samsung. Стандартный формат накопителей 2.5″ прост в обращении. В серверах начального уровня есть от 6 и больше портов SATA — можно обходиться без SAS RAID/HBA и добиваться приемлемой производительности ввода/вывода малой кровью. По правде говоря, нагрузкам приложений младших серверов далеко до ограничений SATA. Потому их пользователям незачем мудрить. Достаточно определиться с емкостью и предполагаемым ресурсом SATA SSD (0.8-3 DWPD), не отвлекаясь на «магию» NVMe.

SAS SSD

Их выпускают трое: Kioxia, Samsung, Western Digital (наследие HGST).

Kioxia еще в бытность Toshiba решила отказаться от производства SATA SSD (хотя отгружают по сей день), выпустив взамен серию RM5 бюджетных SAS SSD. Компания посчитала нелогичным связывать пользователей ограничениями протокола: взяли и уравняли цены своих SATA и SAS SSD близкого целевого назначения. Все равно же серверы уровня Dell EMC PowerEdge R640 или HPE ProLiant DL325 Gen10 поставляются на рынок с SAS HBA/RAID (PERC или SmartArray). На них и курс.

Samsung ориентируется на масштабируемые системы хранения и предлагает серию PM1643 емкостью до 30TB.

Western Digital со своим, уже шестым поколением SAS SSD, Ultrastar DC S540, подошла к пределу их эволюции и намерена войти в 2021-й с портфелем из одних только накопителей NVMe (но это не точно).

M.2 NVMe SSD

Вот он, формат искушения клиентскими SSD. От одного вида их паспортных показателей последовательного чтения 5000 МБ/сек (как у NVMe PCIe Gen 4) легко потерять голову. Надо держать себя в руках. Такие не ставят в серверы из-за принципиально другого профиля нагрузок, чем в ПК. Зачем-то же производители SSD разносят свои продукты по категориям и линейкам, изначально проектируя их под разные типы нагрузок? Не потому, что маркетологи так придумали. Запросы ввода/вывода геймера или видеоблогера — однопоточные последовательные чтение/запись. В специфических серверах (аналитики или вещания) такие тоже есть. Но, как правило, серверы обслуживают длинные очереди запросов случайного доступа, с высокой долей операций записи. Речь не только о базах данных. Любая виртуализация перемалывает дисковый I/O в крошево рандомных обращений — «убийц» SSD.

Посмотрим, какие M.2 NVMe SSD предлагают для установки в серверы производители, как их позиционируют. Первый столбец с типовым SATA SSD приведен для сравнения.

NVMe в серверах, сумбур в головах

Intel P4511: ускорение приложений в большом диапазоне облачных нагрузок. Емкости 1TB и 2TB.

Kingston DC1000B: загрузка ОС, журналы приложений, кэширование. 240-480GB.

Kioxia XD5: облачные приложения, базы данных NoSQL, аналитика больших данных, вещание. 1.92-3.84TB.

Micron 7300: потоковые приложения, критичные к задержкам, малобюджетные серверы. 480-960-1920-3840GB.

Samsung 983 DCT: под сети доставки контента (CDN), большие данные, приложения с искусственным интеллектом AI и IoT. 960-1920GB.

Western Digital CL SN720: загрузка ОС и приложений, облачные сервисы, доставка контента, аналитика, IoT. 256-512-1024-2048GB.

Все как один ограничивают применимость M.2 NVMe SSD приложениями с преобладанием чтения. Об этом говорит не слишком большой рейтинг износостойкости 0.4-1 DWPD, скромные показатели задержек и производительности случайной записи — на уровне заурядных SATA SSD.

На серверных платах всего один или два слота M.2 PCIe. Типичные роли M.2 SSD перечислены выше. Нет ничего про хранилища виртуальных машин, базы данных SQL, запись случайного доступа. Если коротко, основной удел M.2 в серверах — размещение загрузочных томов. Не стоит обольщаться фантомными показателями и гоняться за химерами. Всему свое место.

В стороне от столбовой дороги NAND SSD стоит интеловская линейка Optane SSD на памяти 3D XPoint — принципиально другая по архитектуре, показателям, цене. Такие есть и в формате M.2 PCIe, например, 375GB по заоблачной цене $1200. Зато у них 550 KIOPS по чтению/записи, с задержкой 10-12 µs и ресурсом 60 DWPD.

U.2 NVMe SSD

U.2 (2.5″ NVMe SSD) — формат «высшей лиги» хранения. Ему выпало обеспечить постепенный переход от серверов на дисках SAS/SATA к светлому NVMe-будущему и потому его адаптировали под типовые дисковые корзины. Для U.2 SSD нужна дополнительная оснастка платформ.

Такие SSD ставят под приложения, критичные к производительности под смешанной нагрузкой: в серверы SQL, гиперконвергентные системы VMware VSAN и Microsoft Azure Stack, под VDI и ротацию раздаваемого контента.

Их предлагают Intel, Kioxia, Micron, Samsung, Western Digital, покрывая разными сериями объемы от 800GB до 15TB. Особняком и здесь стоят Intel Optane SSD — по производительности в случайном доступе и ресурсу перезаписи. Если сравнить похожие емкости 1.6TB Intel P4610 с 1.5TB Intel P4800X, Optane почти вдесятеро дороже:

NVMe в серверах, сумбур в головах

Что дальше?

Все идет к вытеснению посредников на шине PCIe между CPU и накопителями: RAID-стеков SAS, AHCI, аппаратных контроллеров RAID и SAS HBA. В масштабе дата-центров когда-нибудь настанет время компонуемой инфраструктуры с отделением вычислителей от хранилищ и программно-переопределяемой логикой их взаимодействия. Пока до этого не дошло, в производительных серверах и системах хранения на флеш-памяти стандартом остаются U.2 SSD.

Сегодня цены SATA SSD и U.2 SSD примерно одного ресурса сопоставимы. Когда Intel P4610 1.6TB U.2 SSD продается дешевле Intel S4610 1.92TB SATA SSD, застройщикам новых серверов пора отказываться от SATA в пользу U.2.

Что им мешает? Ничего, кроме старых привычек и малого предложения платформ U.2-ready. Круг замыкается: U.2 SSD не спрашивают, потому что их некуда ставить, платформы не возят, потому что в них нечего ставить. Пример платформы переходного периода: 1U / 12 отсеков 2.5″ — которые можно начинить и SATA SSD, и U.2 SSD. Таких будет все больше, спасибо AMD за EPYC, с его поддержкой 128 линий PCIe из процессора.

Не все так просто с самим стандартом U.2. Его может сменить «трехмодовый» U.3, построенный на том же типе разъема SFF-8639, но с другой сигнальной логикой. Под U.2 нужна отдельная схемотехника под каждый протокол. U.3 поддерживает SAS, SATA и NVMe через один бэкплейн / один мидплейн / один (tri-mode) контроллер. Но еще непонятно, что произойдет раньше: индустрия перейдет на U.3 или из серверов окончательно уйдут SAS и SATA SSD, лишив U.3 смысла. Tri-mode RAID-контроллеры — такая же уходящая натура, как и стандартные SAS/SATA RAID- контроллеры. Туда же может отправиться U.3, не взлетев.

В младших серверах все более-менее предсказуемо: что будет дешевле — то и будут ставить. В старших же к вымиранию SATA и SAS SSD добавляется неопределенность с обустройством производительного хранения в целом.

Попандопуло сказал бы, «чует мое сердце, шо мы накануне грандиозного шухера».


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

+44
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
Реклама

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