Завантажуємо сервери з Kingston DC2000B

Компанія Kingston анонсувала нову серію серверних накопичувачів M.2 NVMe PCIe 4.0 для завантаження із вбудованим захистом від втрати живлення (PLP). У редакції зʼявилася можливість подивитися на цей пристрій більш детально.

Надійність – обов’язкова якість всіх серверних SSD, у тому числі завантажувальних. Забезпечення цілісності даних при запису на них важливе, якщо там зберігаються оновлювані профілі користувачів, кеш застосунків, віртуальні машини. Навіть за надстійкої ZFS з віддзеркаленням завантажувальних дисків бажано використовувати SSD серверного класу - технологія запису copy-on-write вбиває їх досить швидко. Витрачатись на заміну дисків та розбирати сервер, щоб замінити їх, щонайменше дратує.

Таблиці відображення SSD

Твердотільні накопичувачі використовують таблиці відображення (mapping tables) для забезпечення шляху до вмісту флешпам’яті, відстеження, де саме зберігаються дані.

Таблиця відображення зазвичай зберігається в SSD DRAM - це дозволяє швидко здійснювати пошук та оновлювати карти розміщення даних. Однак пам'ять DRAM є енергозалежною і не може зберігати дані без зовнішнього живлення. Якщо станеться збій, таблиця відображення опиниться під загрозою. Пошкоджена вона чи втрачена, її потрібно перебудувати. Фактичні дані у флешпам’яті SSD не втрачаються, але до них неможливо отримати доступ, доки не скоригується мапа. Процес відновлення передбачає сканування флешпристрою блок за блоком, щоб повторно зіставити розташування сегментів даних.

Зменшення зносу, прискорення запису

Флешпам’ять NAND послаблюється циклами стирання/запису. Продовжити життя SSD допомагає буферизація даних. Контролер SSD збирає у DRAM короткі записи у сусідні сектори, щоб перетворити їх на один довгий запис у флешпам’ять NAND. Один великий запис менш обтяжуючий та набагато швидший, ніж кілька маленьких записів. Об’єднання записів у енергозалежної пам’яті для зменшення навантаження NAND та прискорення запису відбувається без відома ОС – та вважає, що запис виконано, а насправді дані знаходяться в ОЗП, доки ця оперативна пам’ять не знадобиться для виконання іншого завдання. Так збільшуються продуктивність і довговічність.

Захист від втрати живлення

Звісно, зменшення трафіку запису за допомогою буфера для завантажувальних SSD  не так важливе, як для основних носіїв зберігання даних, але у серверах прийнято мінімізувати будь-які ризики втрати даних.
Power Loss Protection (PLP) — давно наявна методологія захисту даних в пристроях зберігання. Від раптової втрати живлення страхують конденсатори. Вони заряджаються під час увімкнення живлення та заживлюють процес скидання даних волатильної пам’яті у постійну при аварії. Kingston використовує для PLP танталові полімерні конденсатори.

Сценарій типової апаратної події PLP виглядає так: контролер SSD виявляє раптову втрату живлення - вбудовані конденсатори забезпечують живлення SSD - контролер видає внутрішню команду для очищення буфера кешу - контролер оновлює свої таблиці відображення - привід вимикається.

Послідовні кроки Kingston

Присутня у багатьох сегментах ринку SSD, Kingston приділяє окрему увагу завантажувальним пристроям серверів. Першою спробою було сімейство  твердотілихьних M.2 NVMe накопичувачів DC1000B , націлене на економічну пропозицію, але з такими властивими SSD серверного рівня функціями як захист від збою живлення. На зміну йому приходить DC2000B, сімейство того ж призначення. Ємності ті самі – 240/480/960 ГБ, але з новими поколінням флешпам’яті та стандартом шинного підключення. У DC2000B з’явився вбудований алюмінієвий радіатор для забезпечення теплової сумісності у системах щільного наповнення.

Kingston DC2000B — призначені для завантаження серверів твердотільні накопичувачі PCIe 4.0 NVMe M.2 з інтерфейсом Gen 4x4 PCIe на 112-шаровій пам’яті 3D TLC NAND, з апаратним захистом від втрати живлення (PLP). Внутрішні завантажувальні диски зберігають цінні відсіки передніх кошиків для високопродуктивних носіїв. DC2000B забезпечують низькі затримки та узгодженість вводу-виводу, що дозволяє додати суміжні області застосування: журналювання, кешування читання, навіть розміщення частини віртуальних машин.

Показники продуктивності помітно поліпшились.

Тести і практика

Порівняльний аналіз пристроїв зберігання даних, будь-яке тестування, синтетичними навантаженнями чи прикладними програмами, має сенс, коли перш за все цікавить продуктивність у майбутньому профілі навантажень.

Випробувальний стенд

Платформою для дослідів послужила ASUS RS500A-E12-RS12U під AMD EPYC 9004. В неї є два роз'єми M.2 NVMe. Про M.2 SATA у нових серверах вже майже не йдеться. Безперервну доступність даних завантажувальних томів забезпечує дзеркалювання носіїв – програмно чи апаратно, на вибір користувача. Цілі відстежувати поведінку двох накопичувачів у RAID 1 (або 0) не було. Натомість зручно встановити два носія у платформу та запускати тести по черзі.

Стенд:

Тестування завантажувальних SSD у навантаженому середовищі позбавлено сенсу. Kingston DC2000B, як і його попередник DC1000B – нішевий продукт, орієнтований на читання. Супутні кешування та журналювання програм також не потребують високих показників IOPS чи ГБ/с на запис. «Швидкісні випробування» таких SSD є доволі формальним заняттям. Завжди треба пам’ятати, що притягнуті за вуха сценарії тестування наражаються на скептицизм спеціалістів та дезорієнтують користувача.

ATTO Disk Benchmark

Ця популярна утиліта вимірює потокову продуктивність жорстких дисків, твердотілих накопичувачів і систем зберігання.
DC1000B:

DC2000B:

Все очикувано: завдяки стандарту PCIe 4.0 новачок DC2000B показує кращі за попередника результати. Показники відповідають паспортним параметрам. Швидкість потокового читання виходить на обмеження інтерфейсу при розмірі блока даних 128-256К і залишаєтся стабільною.

Crystal DiskMark

Ця програма для тестування продуктивності носіїв заснована на інструменті Microsoft Diskspd.
DC1000B:

DC2000B:

Порівняння двох поколінь також показало перевагу DC2000B у потокових операціях (майже вдвічі) та невеличку у запитах з довільною вибіркою.

Доречність застосування

Чітке позиціонування DC2000B виробником є самодостатнім для прийняття рішення. Вбудований захист від втрати живлення для серверних накопичувачів – така сама норма у серверах, як пам’ять с корекцію помилок ECC. Kingston DC2000B підтримує шифрування та інструменти SMART корпоративного рівня.

Маючи в асортименті безліч клієнтських SSD, Kington самим існуванням DC2000B нагадує користувачам про ризики нецільового використання його продуктів. В серверах все має бути серверне.

Про DCIM у забезпеченні успішної роботи ІТ-директора