Почему пора переходить на SSD в системах корпоративного уровня

В данной статье мы будем рассуждать только об отказоустойчивых решениях корпоративного уровня, т.к. серьёзный бизнес(даже средний или малый, но серьёзный) дорожит своими данными и не допускает их потери, или даже потери доступа к ним на продолжительное(более суток) время.

Большинство текущих ИТ-нагрузок у наших заказчиков упираются по производительности либо в объём оперативной памяти на серверах, либо, что ещё чаще, в производительность дисковой подсистемы. Дело в том, что по-прежнему классическая дисковая подсистема чаще всего организована на шпиндельных дисках. Производительность механических дисков(HDD) на произвольных(непоследовательных) операциях чтения/записи на порядки уступает современным Flash-дискам(SSD). Надёжность современных SSD, при выборе правильного типа диска(SLC, MLC, TLC) в зависимости от типа нагрузки(активное чтение, смешанная нагрузка чтение/запись, активная запись) уже превосходит надёжность традиционных HDD. Таким образом, шпиндельные диски остаются актуальными только для больших ёмкостей в таких задачах, как архивы(в том числе видео), резервные копии и т.п., для таких задач оптимально брать диски NL-SAS с ёмкостью 8ТБ+. Для продуктивных данных, с которыми постоянно имеют дело бизнес-приложения и пользователи, стало наиболее оптимально использовать SSD потому, что их стоимость существенно снизилась за последние годы, а надёжность выросла. Для подавляющего большинства организаций из сегмента малого и среднего бизнеса производительность дисковой подсистемы для продуктивных данных необходима в диапазоне от 10k IOPS до 100k IOPS.

Чтобы наглядно продемонстрировать эффективность потраченных денег на дисковую систему посчитаем стоимость решения на механических и на flash-дисках. Если вы захотите организовать отказоустойчивую дисковую подсистему, то вам потребуется двухконтроллерная система хранения данных, в которые чаще всего помещается до 24-х SFF(2,5”) дисков, конечно можно использовать дополнительные полки для подключения большего количества дисков, но это уже существенное увеличение стоимости, поэтому будем оперировать количеством дисков в рамках 24шт, что является самым распространённым в большинстве случаев. Ёмкость продуктивных данных по нашему опыту чаще всего требуется в районе от 2ТБ до 10ТБ.  Итак, производительность диска SAS 15k по разным оценкам колеблется в районе ~175-210 IOPS(в расчётах будем использовать усреднённое значение 190 IOPS). Если мы набьём дисковую систему хранения данных 24-ю дисками то получим следующую производительность «сырой»(RAW) ёмкости 24*~190 IOPS=~4500 IOPS. Далее соберём из этого самый быстрый RAID – 10, получим следующую реальную производительность с учётом средней нагрузки 70% - чтение и 30% -запись(учитывается также пенальти 2 в операциях записи на RAID).  (((4500*30%))/(2))+(4500*70%) =~3800 IOPS-ов. Конечно, когда мы используем систему хранения данных, то стоит помнить, что в ней есть кэш(в современных СХД обычно не менее 8Гб на контроллер), поэтому если работа происходит с данными, которые помещаются в кэш хотя бы частично, то производительность за счёт кэша будет выше.  Таким образом, используя современную СХД забитую 24-мя механическими дисками SAS 15k можно рассчитывать на полезную ёмкость до 10ТБ с производительностью примерно 5k+ IOPS, учитывая, что какие-то данные будут попадать в кэш. Эта производительность приемлема для организаций, в которых с данными активно работают не более 50 человек, а когда пользователей больше, производительность дисковой подсистемы может стать причиной торможения бизнес-процессов в организации.  Вот спецификация рассматриваемой СХД:

Цена такого решения будет около $20k.

Теперь давайте рассмотрим производительность дисковой подсистемы на flash-накопителях. Мы можем достичь желаемой производительности в 100k IOPS используя всего 12 SSD в современной СХД начального уровня, например, Lenovo DS4200(одна из самых эффективных СХД по цене за IOPS согласно независимого исследования SPC http://spcresults.org/benchmarks/results/top10/price/spc1/3)

За те же $20k мы можем собрать СХД Lenovo DS4200 с 12-ю дисками SSD по 800Gb(надёжность 3DWD).

Таким образом, мы просто определяем какая ёмкость нам нужна и ставим необходимое количество SSD-накопителей и получаем  желаемую производительность, надёжность, отказоустойчивость и ёмкость для продуктивных данных в решении.

Стоит отметить, что SSD ёмкость хоть и стала намного доступнее по цене, однако всё равно не всегда может поместиться в имеющийся бюджет для размещения всех продуктивных данных. В таких случаях существуют компромиссные варианты решения, которые сочетают в себе ёмкость на HDD, SSD и механизмы акселерации такие как SSD-кэширование и SSD-Tiering, которые существуют в современных СХД либо бесплатно, либо за умеренную плату позволят создать гибридный(HDD+SSD) массив нужной ёмкости, производительности и надёжности при отказоустойчивости корпоративного уровня. 

Например, всё та же СХД Lenovo DS4200 в конфигурации с дисками 8x2.4TB SAS 10K + 4x800GB SSD(3DWD) обойдётся примерно в $16k. Такая конфигурация позволит получить гибридную полезную ёмкость ~15TB с производительностью ~20-30k IOPS, используя механизм акселерации SSD Tiering. 

Если требуется, упоминаемая выше, большАя ёмкость для архивов, резервных копий и т.п., то можно к этой же СХД подключить необходимое количество дисковых полок 2U с возможностью установки в них до 12 дисков LFF(3,5”) ёмкостью до 12TB каждый, а также есть возможность подключения дисковой полки высокой плотности для совсем уж больших ёмкостей чтобы в 5U поместить до 84 дисков LFF(3,5”) ёмкостью до 12TB каждый.

Справедливости ради, надо сказать о том, что есть решения на базе современных СХД, которые могут для более требовательных заказчиков выдать намного большие показатели по производительности. Например, старший брат упоминаемой ранее DS-ки – СХД DS6200 демонстрирует с 24-мя дисками 3.84TB 1DWD 2.5" SAS SSD показатели производительности близкие к заявленным производителем 600k IOPS-ов при задержке ≤1мс https://habr.com/company/lenovo/blog/418617/, сложно представить себе организацию в нашем регионе с потребностями, которые могут превышать данные показатели производительности. Т.е. с помощью современных СХД с SSD можно найти решение на приземлённые и распространённые задачи, а можно достичь высот производительности, о которых многие могут только мечтать.

Согласно информации по приведённой ранее ссылке на тестирование независимой группой специалистов проекта SPC, система хранения Lenovo DS6200 продемонстрировала лучший результат эффективности $/IOPS показав результат $93.29/KIOPS. СХД DS4200 с результатом $135.78/KIOPS при этом занимает 5-е место, хотя она в тестируемой конфигурации дешевле вышестоящих конкурентов в 2,5 и более раз.

Чтобы было наглядно понятно об упоминаемых выше СХД Lenovo серии DS приведём картинку с их интерфейсами.

Вид сзади на СХД DS4200 и DS6200(вариант исполнения с универсальными портами FC/iSCSI)

Отдельно выделим тему надёжности SSD в цифрах. В современных корпоративных системах используются диски с указанием показателя надёжности DWD или DWPD(Disk Writes per Day). Например, в использованных в качестве примера конфигурациях использовались диски с показателем 3DWD, а означает это то, что эти диски рассчитаны на 5 лет работы с записью данных по объёму равных 3-х кратной ёмкости диска каждый день, т.е. в нашем примере диски объёмом 800GB рассчитаны на запись 2400GB в день на протяжении 5 лет. В корпоративных системах чаще всего встречаются диски с тремя показателями надёжности – 1DWD, 3DWD, 10DWD. В зависимости от нагрузки и специфики приложений, которые работают с данными, а также объёма используемых дисков стоит выбирать подходящий вам вариант.

Резюмируя, хочется сказать, что дисковые подсистемы на основе SSD действительно стали доступны, надёжны и их использование в корпоративных серверных решениях выводит предоставляемые ИТ-сервисы в организациях на качественно новый уровень, повышая производительность отдельных сотрудников и компаний в целом. Таким образом, если у вас ещё нет современной Системы Хранения Данных с SSD-ёмкостью, то вам уже точно пора об этом задуматься. Разнообразие интерфейсов подключения(SAS 12G, iSCSI 1/10Gb, FC 8/16Gb) СХД позволит вам выбрать оптимальный вариант и добиться желаемого результата от дисковой подсистемы, а мы вам в этом поможем. Удачи и успехов вам :)

Компания Парадигма имеет партнёрский статус Lenovo Platinum Business Partner

Ростов-на-Дону: ☎ (863)209-81-18 ✉ rostov@itparadigma.ru  

Краснодар:          ☎ (861)201-83-27 ✉ krasnodar@itparadigma.ru 

Автор: Константин Дятлов - коммерческий директор компании Парадигма