Использование SSD в RAID массивах

Сравнивая производительности различных систем хранения данных, довольно часто апеллируют только к скоростям передачи данных при записи/чтении, измеряемым в мегабайтах в секунду. И действительно для многих задач, связанных с большими по размеру файлами (обработка цифрового аудио и видео, резервное копирование и т.д.) этого параметра для анализа вполне достаточно. Но далеко не всегда. Например, для корпоративных баз данных, к которым одновременно обращаются десятки, а порой и сотни пользователей, гораздо важнее такой показатель как Input-Output Operations Per Second (IOPS). Он показывает количество операций ввода-вывода в секунду, которые способно обработать устройство. Операции базы данных обычно характеризуются обменом относительно небольшими блоками в 512 байт - 8 килобайт, и  каждая такая операция по считыванию или записи и является одним IOPS-ом. Таким образом, чем выше показатель производительности в IOPS (т.е. чем больше скорость обработки коротких запросов), тем выше результирующая производительность базы данных. Этот параметр актуален, например, для банков и страховых компаний.

 

Решая задачу достижения максимальной IOPS производительности, начинать надо с подбора соответствующих жестких дисков. Хорошо известно, что самые доступные по цене и как следствие самые популярные 3,5” SATA 7200rpm диски выдают в максимуме всего 50-100 IOPS, и по этому параметру существенно проигрывают SAS дискам со скоростями 140-160 IOPS при 10Krpm и 180-200 IOPS при 15Krpm. При распараллеливании потока запросов между объединенными в единый RAID массив дисками удается пропорционально увеличить скорость обработки. Так для 16-дискового массива при уровне RAID 5 максимальную результирующую скорость можно оценить как 1500 IOPS при использовании SATA дисков и 3000 IOPS для SAS 15Krpm дисков. Но что делать, если и 3 тысяч недостаточно? Если требуется обеспечить десятки тысяч IOPS? Увеличивать количество SAS дисков? Возможный путь, но очень дорогой. Сегодня есть более эффективный путь  -  использование SSD .

Несколько слов о SSD

Высокая цена, конечно, является основным сдерживающим фактором широкого внедрения  SSD. Надежды на ее снижение за счет более массового производства пока не оправдываются, и даже средним компаниям решения на SSD пока не по карману. Тем не менее, медленно, но верно твердотельные накопители начинают реально использоваться для решения серьезных задач в корпоративном секторе. Более того, в некоторых случаях такие решения позволяют им, как это ни странно, экономить десятки тысяч долларов.
Возникает резонный вопрос - почему вы пишете, что решения дороги и не всем по карману? Ведь стоимость SSD дисков на 128 GB начинается от $250, что вполне приемлемо для построения RAID на 4-6 дисков. Ответ, к сожалению, неутешителен - SSD диски, имеющие высокие показатели как по скоростям чтения/ записи, так и по количеству IOPS (операций ввода/вывода в секунду), и гарантирующие большое количество циклов перезаписи (т.е. несколько лет работы), стоят на порядок дороже. Так, на осень 2010 года высокопроизводительный и надежный SSD диск емкостью всего 100 GB, но поддерживающий десятки тысяч IOPS, стоит уже около $2000. Массив из 5 таких дисков видимой емкостью 400 GB при уровне RAID 5 обойдется даже без стоимости собственно RAID контроллера в $10000. Если же необходима емкость в пару терабайт, то стоимость дисков превысит $40000. Ужас?!?
Тем не менее, если решаемая задача требует от системы хранения данных главным образом скорости обработки в десятки тысяч IOPS, то альтернативы нет - применение SSD экономически оправдано. Мало того, даже финансово выгодно, так как построение такой системы на обычных SAS дисках потребует их в количествах, измеряемых сотнями штук.

Тестирование

Чтобы на деле разобраться, что реально сегодня можно достичь при использовании современных SSD, мы провели тестирование. В качестве тестовой платформы мы выбрали серверную платформу от Intel SR2600URLX с двумя процессорами Intel Xeon E5507 2.26 GHz с 12 GB оперативной памяти и установленным контроллером Qlogic QLE2560. В качестве системы хранения мы использовали RAID массив Maxtronic TS-4801R (с двумя RAID контроллерами, работающими по избыточной схеме с дублированием), рассчитанный на применение 24-х 2.5" SAS/SATA дисков. И, наконец, самое интересное - мы установили в TS-4801R новую модель SSD дисков компании OCZ 100Gb OCZSSD2-2VTXEX100G на базе SLC флэш-памяти.

Для справки основные характеристики этих дисков:

• Скорость чтения: до 285 МБ/с
• Скорость записи: до 275 МБ/с
• Скорость обработки в произвольном порядке блоками по 4 Кб: 50000 IOPS
• Среднее время безотказной работы: 10 млн. часов
  

Результаты тестирования производительности с помощью IOMeter нас не разочаровали. Мы свели их в таблицу ниже.

Заключение

Результаты тестирования системы на SSD в первую очередь говорят о том, что с учетом постоянно снижающейся стоимости SSD дисков сложные системы хранения, построенные на десятках/сотнях высокооборотных SAS дисков, со временем могут значительно уменьшить свое присутствие на рынке. Для задач, не требующих огромной дисковой емкости, но требующих большого количества операций ввода/вывода SSD станут наиболее выгодным решением, а для создания хранилищ с большими потребностями в объемах прекрасно подойдут SATA диски enterprise класса.