Гибридные диски для серверов

    Как выбрать диски для сервера? Ведь необходимо учесть целый ряд факторов, таких как повышенная надежность, высокая скорость работы, а также, что сегодня особенно актуально — доступная цена. Классические жесткие диски дешевы, но даже модели со частотой вращения шпинделя в 10 и 15 тысяч оборотов в минитут зачастую не могут обеспечить достаточный уровень производительности. Постоянно растущая плотность консолидации вычислительных ресурсов требует соответствующего роста производительности дисковой подсистемы, что в полной мере могут обеспечить только твердотельные накопители на основе флеш-памяти (SSD). К сожалению, не смотря на ежегодный рост объёмов и производительности таких накопителей сравнительно высокое соотношение цена/объём во многих случаях не позволяет полностью перейти на SSD.

    Альтернативой полному переходу на SSD по-прежнему являются гибридные решения с использованием SSD в качестве кэша или в качестве высокопроизводительного слоя в более сложных системах ярусного хранения. При этом использование даже простого кэширования требует установки дополнительных программных продуктов или приобретения оборудования, поддерживающего SSD-кэш. Задачу по упрощению внедрения гибридных решений можно решить путем использования, гибридных дисков (SSHD), совмещающих в общем корпусе обычный механический HDD, флеш-память и программный слой, управляющий кэшированием. По сути, интегрированная флеш-память служит для гибридного диска в качестве кэша второго уровня, в котором может поместиться значительно больший объем данных, чем в стандартном кэше. Специальные алгоритмы анализируют частоту обращения к тем или иным данным на диске. Наиболее востребованные данные копируются во флеш-память. Чем больше объем флеш-памяти, тем больше данных может быть на нее записано для обеспечения быстрого доступа к ним.

    Стимулом для распространения на рынке первых SSDHD стала поддержка технологии кэширования в операционных системах, хотя современные SSHD-диски управляют процессом кэширования самостоятельно. Поскольку гибридные диски выпускаются в стандартных форм-факторах и внешне ничем не отличимы от обычных, они все чаще находят применение в настольных ПК и ноутбуках, однако на серверах они пока не столь распространены.

    Компанию Seagate можно назвать пионером в области создания гибридных SSHD-дисков. В 2007-м году появились 2,5-дюймовые диски Seagate Momentus PSD объемом 80, 120 и 160 гигабайт, предназначенные для использования в настольных системах. Первые гибридные SSHD-модели для серверов появились в 2013 году, они были изготовлены по заказу компании IBM и предназначались для серверов System X. Сегодня для корпоративных заказчиков компания представляет линейки гибридных дисков Seagate Enterprise Performance 10k HDD v8 и 15k HDD v5 с технологией TurboBoost. Их особенность заключается в том, что, помимо обычного дискового кэша объемом 128 мегабайт, разработчики также интегрировали 32 гигабайта флэш-памяти eMLC NAND для кэширования чтения, а также 8 мегабайт энергонезависимой NVRAM для кэширования записи. Напомним, что память eMLC обладает в несколько раз более высоким ресурсом по количеству циклов перезаписи по сравнению с памятью типа MLC, она уже активно применяется в SSD-накопителях для серверного применения. Технологию TurboBoost можно сравнить с SSD-кэшированием в SAS RAID-контроллерах, однако, в отличие от последней, она является полностью независимой от других компонентов дисковой подсистемы — диск с TurboBoost не требует установки дополнительного программного обеспечения или использования специального оборудования.

    В качестве конкретных примеров рассмотрим две модели — ST1800MM0088 и ST600MX0052. Оба диска выполнены в традиционном форм-факторе — 2,5-дюймовый корпус высотой 15 мм, и поддерживают интерфейс SAS3 (12 Гбит/сек). Модель ST1800MM0088 выпускается с объемом 1,8 терабайт, с 4 пластинами, 8 головками и скоростью вращения шпинделя 10 тысяч оборотов в минуту. Модель ST600MX0052 имеет меньший объём — 600 гигабайт (3 пластины, 6 головок) при скорости вращения шпинделя 15 тысяч оборотов в минуту. Оба диска выпускаются с кэшем в размере 128 мегабайт, а также 32 гигабайтами NAND-памяти eMLC. Производителем заявлены следующие параметры производительности: для ST600MX0052 — последовательный доступ 180–246 Мб/сек, при среднем уровне задержки в 2 миллисекунды, а для ST1800MM0088 — последовательный доступ 117–241 МБ/с, при среднем уровне задержки в 2,9 миллисекунды.



    Seagate ST1800MM0088



    Seagate ST600MX0052

    Тестирование* показало следующие особенности данных дисков:

    • 15-ти кратный прирост производительности (случайный доступ, 100% чтение)
    • 60%-ный прирост производительности (случайный доступ, 65% чтение, 35% запись)
    • 15%-ный прирост (случайный доступ, 35% чтение, 65% запись)


    *Указан прирост производительности для диска ST600MX0052 (600 ГБ, 15 тыс. об/мин) при наполнении кэша. Дополнительные параметры тестирования: блок — 4096 байт, глубина очереди — 32, FIO 2.1.14.



    Диск Seagate ST600MX0052. Рост производительности случайного доступа малыми блоками при наполнении кэша.

    В целом, гибридные диски Seagate Enterprise Performance с технологией TurboBoost могут использоваться в критически важных серверных системах и СХД в качестве замены обычных жёстких дисков. При подходящей нагрузке (случайный доступ малыми блоками, преимущественное чтение) они могут обеспечить значительный прирост производительности без необходимости внедрения отдельных технологий SSD-кэширования.

    Текст подготовлен по материалам тестирования компании True System.
    Seagate
    84,15
    Лидирующий разработчик решений для хранения данных
    Поделиться публикацией

    Комментарии 15

      0
      Это все конечно интересно, но не открыт например любопытный (для меня) момент: сохраняется ли копия данных из flash на жестком диске? Чтоб при сбое памяти был шанс, что данные не пропали бесследно?
      Ну и по мелочи, не ясен ресурс данного устройства. Так как не угадаешь, куда он начнет писать, сложно прогнозировать износ. Разве что к нему идет какое ПО, показывающие его состояние, или smart показывает довольно точно.
        0
        Кеширование скорее всего идет только на чтение, поэтому данные сохранятся при сбое.
        Н у а в жизни полагаю гибридные диски будут полезны когда объем ssd встроенного будет порядка 100гиг и выше.
          0
          Я просто с трудом представляю работу такого чуда в серверном RAID, вот и гадаю, как его надо применять то.
            0
            С LSI (Avago) и Adaptec точно работают, для любого контроллера это обычный диск. Применение — что-нибудь с большой нагрузкой на случайный доступ и преимущественным чтением. Естественно, как и с любым кэшом, при том условии, что задача допускает некоторое время работы на пониженной производительности при ненаполненном кэше.
            0
            На моей памяти один гибрадник (правда WD) стал работать некрасиво. Тестирование обычными средствами ничего не давало (давало чистоту и порядок), Однако, система на диск не ставилась (ругалось на диск). Диск тогда перевели в хранение данных, они вроде читались и писались, но затем его просто выкинули — работа стала непредсказуемой. SSD это доп система в одном корпусе, и она вполне может накрыться, а интеллекта контроллера диска может не хватить выбросить нестабильный узел из процесса. Потому здесь скорее надёжность 0-го RAID, когда причиной неработоспособности может стать любой узел.
            0
            Кэш там только на чтение работает, так что об износе или выходе из строя кэша можно особенно не переживать. Состояние, ЕМНИП, видно через smart.
              0
              Добрый день! Все данные, которые записываются в SSD сохраняются и на жестком диске. В случае проблем с SSD данные будут доступны с жесткого диска.
              0
              Я себе покупал гибридный SSHD Seagate ST1000DX001 (-1CM-162) для домашнего десктопа. То ли попался бракованный экземпляр, то ли в целом линейка не очень, но за ~500 дней наработки (4 цикла стоп-старт) уже вылезла пачка бэдов и скорость чтения-записи существенно снизилась. При этом рядом с ним стоит ST31000524AS c наработкой ~1400 дней и у него подобных проблем не наблюдается.
                0
                Интересная идея если иметь в виду одно «НО», зачем производители дисков жёстко пытаются выстроить кэширование на своих технологиях. При этом с выходом из строя SSD части диск начинает работать странно, а в большинстве случаев работать перестаёт. Почему не отдавать кэш в систему и позволять системам журналирования и кэширования файловой системы использовать данный ресурс по своему усмотрению, ведь слою ФС ведомо больше и он может построить лучшую стратегию. Кроме того подобный подход позволит использовать диск отдельно от сбойнувшего SSD. Переключение режимов производить через SATA/SAS команду и по умолчанию включить связку.

                ИМХО построить пул ZFS на подобных дисках и вынести её кэш на SSD встроеные в диски — очень привлекательная мысль. Либо выносить на SSD журналы, либо на их основе строить хранилище для WAL баз данных. Множество use-case и это самое но, что множит все эти возможности если не на ноль, то на число очень близкое к нему.
                  0
                  Seagate TurboBoost — это не про высокую производительность/гибкость/управляемость, это решение из категории «сел и поехал» для тех заказчиков, которым некогда разбираться с ZFS/bcache/flashcache/Storage Spaces или аппаратными решениями и производительности обычных 10/15k дисков вполне хватает — когда можно чуть доплатить и получить некоторый прирост производительности.
                    0
                    Когда заказчику некогда разбираться, обычно пытается разобраться интеграция, а когда и она не хочет — решение выходит странное. Гибридные диски в моём понимании вещь комплексная, когда в ограниченное количество слотов мы можем подключить не только диски, но и быстрый кэш. Это крайне удобно для достаточно простых решений, где не применяется аппаратных извращений в виде дорогущих контроллеров с встроенными средствами SSD кэширования. Т.к там, где дисковая подсистема крайне сложная лично я бы не за какие коврижки не ставил черезчур умное конечное устройство — 2 ума в одном процессе уже бардак, и выйти из строя теперь может не только диск но и SSD в нём, что делает работу диска непредсказуемой. Кроме того чем сложнее система тем меньше толку от кэша на конечном диске, не говоря уже о том что по рекомендации кэширование на уровне дисков, подключённых к контроллеру принято вырубать. А для простых решений это подспорье.

                    Неужели мои мысли настолько вразрез с реальной действительностью…
                    0
                    Добрый день! Рекомендуем материал, ссылка на который указана в конце поста http://www.truesystem.ru/review/361601/. В последних абзацах как раз обсуждается данная тема:
                    Использовать или нет?(пример). Разница в цене между обычным диском и TurboBoost составляет около $100, стоимость лицензии CacheCade для контроллеров Avago/LSI — около $300, распространённых eMLC Intel S3700 объёмом 100ГБ с хорошим ресурсом — около $250. Т.е. минимальный комплект будет стоить $550. Округлим до $600 и получим разницу для шести дисков Seagate. Получаем больший объём кэша для конфигураций рассчитанных на преимущественное чтение (RAID-5 или 6), но ценой потери гибкости решения — нарастить объём или использовать write-back уже не получится.

                    Как видите, однозначного ответа на этот вопрос не существует, но можно посоветовать следующее: при планировании конфигурации относитесь к дискам Seagate линейки Enterprise Performance с технологией TurboBoost как к усовершенствованной разновидности обычных SAS-дисков 10k/15k. Вы можете получить заметный прирост производительности при соответствующей нагрузке, но главное преимущество TurboBoost заключается в отсутствии необходимости в каких-либо дополнительных аппаратных или программных продуктах и времени на их внедрение.
                    0
                    А точно 2.5" корпус? Внешне уж очень на 3.5 похоже.
                      0
                      Точно. Тем более, что 3,5" 10/15k свернуты. Заходите на сайте Seagate, ищете Enterprise Performance 10K HDD или Enterprise Performance 15K HDD, там будет конфигуратор с кнопочками (объём, шифрование, размер сектора и тот самый TurboBoost).
                      0
                      Seagate Почему в Москве проблемно купить ST1800MM0128?
                      На Яндекс.Маркете два продавца: первый не везёт, даже под заказ, второму заплатили, и он уже месяц не может привезти.
                      С чем связана такая сложность? Малопопулярная модель?

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое