Dyski SSD w serwerach Dell PowerEdge. O czym warto wiedzieć?

Czy dobrego wyboru dokonaliśmy? 

Często zastanawiamy się nad słusznością wyboru, którego dokonaliśmy. Niezależnie od tego, czy dotyczy on sfery prywatnej czy zawodowej. Szczególnie często ma to miejsce w obecnych czasach, gdy pojawiają się dodatkowe aspekty, na które nie zwracaliśmy uwagi wcześniej. Przykładem jest ekologia i pytanie, które zadajemy sobie coraz częściej: jaki będzie ślad węglowy naszych działań?  W biznesie analizujemy opłacalność inwestycji. Czy koszt energii elektrycznej nie pochłonie całego budżetu?

Wybierając sprzęt zwracamy uwagę, aby oferował najwyższą wydajność w budżecie którym dysponujemy. Chcemy, aby serwer sprawdził się w działaniach, do których został zakupiony. Takie są serwery PowerEdge marki DELL EMC - niezwykle wydajne i innowacyjne.

Wydajność obliczeń to istotny parametr. Oprócz tego warto zwrócić uwagę na fakt, jak szybko serwer PowerEdge 15 generacji uruchomi się ponownie po przerwie technicznej. Czy też, jak szybko wykonamy indeksowanie na bazie danych.

Na te pytania odpowiada wydajność zasobów dyskowych.

Gdy potrzebujemy dużej przestrzeni dyskowej, rozwiązaniem w serwerze DELL PowerEdge są dyski talerzowe o wielkości 3.5". Największe, aktualnie dostępne dyski, oferują pojemność 20TB. DELL EMC zaleca, aby zasoby powstałe z wykorzystaniem tak dużych dysków zabezpieczać za pomocą RAID6. Dyski 3.5" SAS doskonale sprawdzą się jako repozytorium kopii zapasowych w popularnym oprogramowaniu do wykonywania kopii bezpieczeństwa, jakim jest Veeam Backup&Recovery.

Dyski talerzowe mają jednak ograniczenia wynikające z ich budowy. Głowica potrzebuje czasu, aby dotrzeć w miejsce, gdzie dane zostaną zapisane bądź odczytane. Im większa pojemność tym większe zagęszczenie danych, co naturalnie przekłada się na dłuższy czas dostępu. Doskonałe do zapisów i odczytów sekwencyjnych dyski talerzowe mogą okazać się niewystarczające do intensywnych zapisów i odczytów losowych.

Odpowiedzią producentów na te ograniczenia są dyski SSD Solid-State Drive. Są to urządzenia, które wykorzystują układy scalone NAND jako pamięć do trwałego przechowywania danych. Dyski SSD nie zawierają żadnych ruchomych elementów. W porównaniu z klasycznymi dyskami talerzowymi, dyski SSD są mniej podatne na wstrząsy fizyczne. Mają również krótszy czas dostępu i opóźnienia.

Dyski SSD zapewniają wydajne operacje wejścia/wyjścia (IOPS) i bardzo niskie opóźnienia w przypadku aplikacji serwerowych wymagających dużej liczby transakcji. Użyte w systemach z dyskami twardymi, mogą zmniejszyć całkowity koszt posiadania (TCO), dzięki niskiemu zużyciu energii i niskiej temperaturze pracy.

Czy w takim razie dyski SSD mają same zalety? 

Konstrukcja dysków SSD opartych o półprzewodniki NAND wymusiła wprowadzenie parametru określającego liczbę zapisów do pojedynczej komórki pamięci dysku. Każdy cykl zapis/odczyt powoduje degradację i skrócenie żywotności pamięci NAND (dla kości SLC jest to około 100 tys. zapisów, dla MLC 5 tys., zaś dla kości enterprise MLC około 30 tys. zapisów). Warto również pamiętać o retencji danych przechowywanych na dyskach SSD. Retencja oznacza, jak długo dane będą przechowywane w pamięci NAND po wyłączeniu podtrzymującego pamięć zasilania. 

Producenci starają się wydłużyć czas pracy dysku poprzez nadmiarowe komórki pamięci, które nie są dostępne dla użytkownika (Overprovisioning). Kontroler dysku SSD, przydziela nową komórkę w miejsce zużytej, w sposób niewidoczny dla użytkownika. Dodatkowo, odpowiednie oprogramowanie kontrolera realizuje zapisy na dysk w taki sposób, aby równomiernie wykorzystywać wszystkie komórki (Wear Leveling – tzw. dynamiczne równoważenie zużycia). Co jednak z komórkami, gdzie zapisane są dane, których nie zmieniamy, np. instalacja systemu operacyjnego. W takim przypadku kontroler korzysta z algorytmu określanego mianem statycznego niwelowania zużycia.

Czym dyski SSD wykorzystane w serwerach DELL EMC PowerEdge wyróżniają się spośród dysków SSD?

Marka DELL gwarantuje, że instalowane dyski pochodzą od sprawdzonych dostawców, którzy zachowują standardy dotyczące jakości. Dodatkowo, dyski SSD firmowane przez DELL EMC zawierają oprogramowanie sprzętowe (firmware) dostosowane i zoptymalizowane przez DELL EMC. Przykładem jest wykorzystanie w dyskach SSD marki DELL EMC, zaawansowanego algorytmu dynamicznego jak i statycznego niwelowania zużycia, co zapewnia równomierne zużycie bloków NAND oraz wydłuża żywotność dysku.

Jaką gwarancję na dyski SSD oferuje DELL?

Dyski SSD firmy Dell są objęte standardową trzyletnią gwarancją urządzenia. W przypadku klientów korzystających z usługi ProSupport lub wyższej, gwarancja jest przedłużona wraz z gwarancją systemu do 7 lat.

Jeżeli zależy nam na szybkości, dyski SSD są dobrym wyborem.

Podczas doboru konfiguracji zgodnej z potrzebami, spotykamy się z trzema modelami użycia dysków:

• SSD Write Intensive, 10 DWPD, 

• SSD Mix Use, 3 DWPD,

• SSD Read Intensive, 1 DWPD

Czym jest parametr DWPD?

DWPD określa dopuszczalną liczbę zapisów równych pojemności dysku podczas jednego dnia pracy (Drive Writes Per Day), aby komórki zachowały swoją konstrukcyjną żywotność. Dla dysku o pojemności 1.92 TB, DWPD równe 3 oznacza, że dziennie możemy zapisać na nim 3 *1.92TB = 5.76TB danych bez ryzyka skrócenia żywotności dysku.

Przykład poniżej ilustruje w jaki sposób można oszacować ilość zapisywanych przez aplikację danych.

Jeśli aplikacja generuje (średnio) 20 tys. IOPS, które wynoszą (średnio) 4KiB, z których (średnio) 30% to są zapisy, to w takim razie:

20000 30% 4KiB = 24 MB/s zapisów

24 MB/s 60s/min 60min/godz. *24godz = 2,073 TB/dzień

Upraszczając, jeśli w serwerze będzie tylko jeden dysk SSD o pojemności 800 GB, nie możemy wybrać dysku z parametrem DWPD na poziomie 1, lecz co najmniej 3. Jeśli jednak zdecydujemy się na dysk o pojemności 3.84 TB, wtedy możemy wybrać dysk o parametrze DWPD równym 1.

Są to minimalne wartości, które należy brać pod uwagę. 

W praktyce, dla zastosowań związanych z bazami danych warto wybierać dyski SSD Mix Use. Jeśli planujemy wykorzystać dyski SSD jako cache dysków talerzowych, zalecamy dyski SSD Write Intensive. 

Odpowiedni dobór dysków gwarantuje nam ich bezpieczne użytkowanie w długim czasie.