ПрактикаКак это сделать

Как выбрать SSD для корпоративного ЦОДа

| 01.06.2021

Как выбрать SSD для корпоративного ЦОДа

Ситуация на рынке стремительно начала меняться после появления твердотельных SSD, обеспечивших увеличение скорости передачи данных, однако новые диски также имеют свои особенности, которые нужно учитывать при выборе.

Ещё совсем недавно основным выбором накопителей для корпоративных дата центров были классические жёсткие диски с интерфейсом SAS — Serial Attached SCSI. При скорости вращения шпинделя 15 тыс. об/мин они передавали от 12 до 24 Гбит/с, имели в своём составе контроллеры с поддержкой коррекции ошибок и приличные показатели безотказной работы. Нынешние технологии могут предложить намного больше, особенно если знать, что и зачем выбирать.

Технологии: SLC, MLC, TLC

В отличие от жёстких дисков, где для хранения данных использовались вращающиеся магнитные пластины, а специальная головка с шаговым двигателем считывала с них магнитный заряд, в SSD для этой цели используются полупроводниковые элементы. Отсутствие движущихся элементов имеет массу преимуществ, но и тут есть свои недостатки: ресурс памяти.

Современные SSD построены на базе технологии NAND, которая была изобретена японским профессором Фудзио Масуока (Fujio Masuoka), работавшим в корпорации Toshiba. Одна из главных характеристик NAND-памяти — гарантированное количество циклов перезаписи, после которого ячейки могут искажать информацию или просто отказывать из-за постепенного износа (деградации) полупроводниковой структуры, хранящей данные.

Для каждого типа флеш-памяти имеется ограничение циклов перезаписи. Это число определяет, сколько конкретно раз можно изменить значения ячейки флеш-памяти, прежде чем ее износ будет представлять опасность для данных. Показатель варьируется в зависимости от типа памяти: SLC, MLC или TLC.

Тип памяти

Кол-во циклов перезаписи

TLC

500 — 1000

TLC (3D NAND)

3000 — 5000

MLC

3000 — 5000

SLC

90 000 — 100 000

Примерное время жизни диска MLC, на который каждый день записывается на 20 Гб информации с коэффициентом перезаписи 6, составляет более 13 лет. На практике ресурс конкретного SSD диска зависит не только от флеш-памяти, но и от алгоритмов, которые использует контроллер в циклах записи-перезаписи.

Перед записью данных на SSD нужно подготовить место, удалив при необходимости старые страницы, чтобы потом записать в чистый блок всю реорганизованную структуру. В итоге реальный объём операций записи/перезаписи ячеек флеш-памяти всегда больше объёма операций, которые инициализирует пользователь, ведь даже добавление пары байт в некоторых случаях приведёт к очистке и последующей записи всего блока. Именно поэтому время жизни диска зависит от алгоритмов, которые реализованы в контроллере.

В SSD-накопителях KIOXIA используется памяти и контроллер собственной разработки, что позволяет оптимальным образом настроить параметры их работы и обеспечить длительный срок службы и приемлемую стоимость. В качестве примера такого решения можно рассмотреть линейки SSD-накопителей KIOXIA CD6-V и CD6-R, которые построены на базе 96-слойной 3D TLC памяти, также произведённой KIOXIA, что обеспечивает дискам ресурс, подходящий для гипермасштабируемых дата-центров.

Интерфейс: SATA или PCI-E

Скорость работы SSD диска определяется в первую очередь интерфейсом его подключения:

  • для SATA III максимальная реальная пропускная способность интерфейса не превышает 600 МБ/с, поэтому накопители SSD с таким интерфейсом используют там, где требуется обратная совместимость и нет необходимости в высоких скоростях;

  • для PCI-E 3.0 x4 реальная пропускная способность составляет около 31.5 Гбит/с (3900 Mб/с);

  • для PCI-E 4.0 x4 реальная пропускная способность составляет около 63 Гбит/с (7877 Mб/с).

Диски с интерфейсом SATA III стоят дешевле аналогичных моделей с интерфейсом PCI-E, поскольку в них используется более простая версия TLC-памяти. Например, серия накопителей HK6-V, созданная для горизонтально масштабируемых дата-центров, обладает низкими задержками, стабильной производительностью и уменьшенным энергопотреблением, но при этом использует 64-слойную 3D TLC память BiCS FLASH. Лучшим выбором для высоконагруженных систем будет серия CD6-V c интерфейсом PCI-E 4.0 x4.

Показатели надёжности: TBW, DWPD, MTBF

Важными параметрами, на которые следует обращать внимание при выборе SSD для ЦОД, являются параметры их надёжности. Среди них можно выделить такие как Total Bytes Written (TBW), Drive Writes Per Day (DWPD) и более привычный параметр Mean Time To Failure (MTTF).

TBW показывает, какой объём информации может быть гарантированно перезаписан без ошибок. Обычно он составляет от десятков терабайт до десятков петабайт. Чтобы рассчитать время жизни диска на основе TBW, нужно разделить его на объём ежедневно перезаписываемых данных.

Пример:

TBW диска составляет 100 Тб, ежедневный объём записи 25 Гб. Тогда 102400/25 = 4096 дней или 11,2 года. Однако при этом нужно понимать, что количество ежедневно перезаписываемых данных — довольно неточный параметр, особенно в долгосрочной перспективе.

DWPD показывает, сколько раз в день можно перезаписать накопитель целиком за определённый период времени, в качестве которого обычно берётся гарантия производителя диска (3 года или 5 лет). Формула для расчёта DWPD:

Допустимое количество перезаписей всего объёма накопителя в день = (TBW твердотельного накопителя в TБ × 1000) / (365 дней × Количество лет × Ёмкость твердотельного накопителя пользователя в ГБ)

Чем выше значение DWPD, тем более высокий уровень выносливости имеет диск. Например, модели дисков KIOXIA для дата-центров имеют DWPD от 1 до 3 MTTF — параметр, который теоретически должен показывать среднее время до того, как произойдёт отказ диска. Однако в случае с SSD MTTF измеряется как вероятность выхода из строя одного из выпущенных дисков в течение заявленного для данного типа дисков гарантийного срока. Таким образом, не стоит рассчитывать, что до первого сбоя диск проработает 2,5 млн часов.

Энергопотребление, шифрование и другие бонусы

При построении дата центров важное значение имеют не только показатели скорости и надёжности дисков, но и такие характеристики, как энергопотребление, тепловыделение, а также средства обеспечения безопасности данных.

Например, серия SSD-накопителей для ЦОД KIOXIA CD6 имеет пониженное тепловыделение при активном энергопотреблении от 13 до 19 Вт. Шесть режимов управление питанием позволяют гибко настраивать результирующее энергопотребление при развёртывании в хранилищах высокой плотности. Кроме того, эти накопители оснащены защитой от отказов электропитания PLP и системой сквозной коррекции данных.

Для обеспечения безопасности данных накопители KIOXIA поддерживают функции мгновенного безопасного удаления информации Sanitize Instant Erase, в том числе Crypto Erase, а также функцию самошифрования (SED).

Заключение

Накопители SSD на сегодняшний день являются оптимальным выбором при построении корпоративного дата центра. Они компактны, обладают низким энергопотреблением и тепловыделением, высочайшими скоростными характеристиками и отличной надёжностью при адекватной стоимости.

В совокупности эти характеристики позволяют использовать диски SSD как в скоростных хранилищах высокой ёмкости для работы с большими данными, так и в гипермасштабируемых дата центрах для высокопроизводительных вычислений.

Toshiba SSD (твердотельные накопители)


Поделиться:

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Также по теме

Другие материалы рубрики

Мысли вслух

Мы много и часто говорим о том, что "ИТ меняют наш мир". Посмотрим, как это происходит в Китае с применением конкретных инструментов и затрагивает сотни миллионов человек.
Согласно прогнозам Gartner, к 2022 г. 75% организаций, использующих инфраструктуру как сервис (IaaS), будут реализовывать продуманную мультиоблачную стратегию, в то время как в 2017 г. доля таких компаний составляла 49%.
Все жалуются на нехватку времени. Особенно обидно, что его не хватает на самые важные вещи. Совещания, созвоны, подготовка внутренних отчетов, непонятно, насколько нужных, но которые начальство требует так, как будто это именно то, ради чего мы работаем.

Компании сообщают

Мероприятия

Apple Tech Business Week
Санкт-Петербург, IT-пространство для бизнеса Resonance Space
22.06.2021 — 24.06.2021
VI Конференция ЦИПР-2021
Нижний Новгород, ул. Совнаркомовская, дом 13, «Нижегородская Ярмарка»
15 000 руб
23.06.2021
Выставка «EXPO-RUSSIA KAZAKHSTAN 2021»
Республика Казахстан
23.06.2021 — 25.06.2021
10:00–18:00