Jaki jest obecny stan (2016) dysków SSD w macierzy RAID?

Istnieje wiele zasobów dostępnych online, które dyskutują na temat używania dysków SSD w konfiguracjach RAID - jednak przeważnie pochodzą one z kilku lat, a ekosystem dysków SSD bardzo szybko się zmienia - właśnie dlatego, że spodziewamy się wydania produktu Intel Optane pod koniec tego roku co zmieni wszystko ... znowu.

Przedłożę moje pytanie, stwierdzając, że istnieje jakościowa różnica między dyskami SSD klasy konsumenckiej (np. Intel 535) a dyskami SSD klasy centrum danych (np. Intel DC S3700).

Moje główne obawy dotyczą TRIMwsparcia w scenariuszach RAID. O ile mi wiadomo, mimo że upłynęło ponad 6 lat od wprowadzenia dysków SSD na komputery klasy konsumenckiej i 4 lata od momentu udostępnienia NVMe na rynku - współczesne kontrolery RAID nadal nie obsługują wydawania TRIMpoleceń na podłączonych dyskach SSD - z wyjątkiem kontrolerów RAID Intela w trybie RAID-0.

Dziwię się, że TRIMobsługa nie jest dostępna w trybie RAID-1, biorąc pod uwagę sposób, w jaki dyski się odbijają, wydaje się to proste. Ale dygresję.

Zwracam uwagę, że jeśli chcesz mieć odporność na awarie dysków (zarówno HDD, jak i SSD), użyłbyś ich w konfiguracji RAID - ale ponieważ dyski SSD nie byłyby wyposażone w TRIM, oznacza to, że ucierpiałyby na wzmocnieniu zapisu, co powoduje dodatkowe zużycie, które z kolei spowodowałoby przedwczesne awarie dysków SSD - jest to niefortunna ironia losu: system zaprojektowany w celu ochrony przed awarią dysku może doprowadzić do bezpośredniego skutku.

Więc:

1. Czy TRIMwsparcie jest konieczne w przypadku nowoczesnych dysków SSD z epoki 2015-2016?

   1.1 Czy jest jakaś różnica w potrzebie TRIMobsługi dysków SSD SATA, SATA-Express i SSD opartych na NVMe?

2. Często dyski są reklamowane jako ulepszone wbudowane funkcje usuwania śmieci; czy to eliminuje potrzebę TRIM? Jak działa ich proces GC w środowiskach RAID?

   1.1 Na przykład zobacz ten QA z 2010 roku, który opisuje dość zły spadek wydajności z powodu braku TRIMming ( https://superuser.com/questions/188985/how-badly-do-ssds-degrade-without-trim ) - i to artykuł z 2015 r. potwierdza, że ​​zdecydowanie zaleca się korzystanie z TRIM ( http://arstechnica.com/gadgets/2015/04/ask-ars-my-ssd-does-garbage-collection-so-i-dont-need-trim -prawo / ). Jaka jest twoja odpowiedź na te mocne argumenty przemawiające za koniecznością TRIM?

3. Wiele artykułów i dyskusji z wcześniejszych lat dotyczy SLC kontra MLC flash i że SLC jest lepsza ze względu na znacznie dłuższą żywotność - wydaje się jednak, że wszystkie dyski SSD (niezależnie od tego, gdzie znajdują się w spektrum od konsumenta do przedsiębiorstwa) to MLC tezy - czy to rozróżnienie ma już znaczenie?

   1.1 A co z flashem TLC?

4. Dyski SSD dla przedsiębiorstw mają zwykle znacznie wyższe limity wytrzymałości / zapisu (często mierzone, ile razy można całkowicie nadpisać dysk w ciągu jednego dnia, przez przewidywany 5-letni okres użytkowania dysku) - jeśli ich limit cyklu zapisu jest bardzo wysoki (np. 100 pełnych zapisów dziennie) czy to oznacza, że ​​wcale nie potrzebują, TRIMponieważ limity te są tak wysokie, czy - wręcz przeciwnie - czy limity te można osiągnąć tylko przy użyciu TRIM?

Spróbujmy odpowiedzieć na jedno pytanie na raz:

• Czy obsługa TRIM jest niezbędna w przypadku nowoczesnych dysków SSD z epoki 2015-2016?

Krótka odpowiedź: w większości przypadków nie. Długa odpowiedź: jeśli zarezerwujesz wystarczającą ilość wolnego miejsca (~ 20%), nawet dysk klasy konsumenckiej zwykle ma całkiem dobre wartości spójności wydajności (ale musisz unikać dysków, które zamiast tego dławią się przy ciągłym zapisie). Dyski klasy korporacyjnej są jeszcze lepsze, zarówno dlatego, że mają domyślnie większą wolną przestrzeń, jak i dlatego, że ich kombinacja kontrolera / oprogramowania układowego jest zoptymalizowana pod kątem ciągłego użytkowania dysku. Na przykład spójrz na dysk S3700, do którego się odwołujesz: nawet bez przycinania ma bardzo dobrą spójność zapisu.

• Często dyski są reklamowane jako mające ulepszone wbudowane zbieranie śmieci, czy to eliminuje potrzebę TRIM? Jak działa ich proces GC w środowiskach RAID

Śmieciarka napędowa wykonuje swoją magię wewnątrz piaskownicy dysku - nie wie nic o środowisku zewnętrznym. Oznacza to, że poziom RAID macierzy nie wpływa (głównie). To powiedziawszy, niektóre poziomy RAID (w zasadzie oparty na parzystości) mogą czasami (iw niektórych konkretnych implementacjach) zwiększać współczynnik wzmocnienia zapisu, co z kolei oznacza wyższą pracę dla procedur GC.

• Wiele artykułów i dyskusji z wcześniejszych lat dotyczy SLC vs MLC flash i że SLC jest lepszy ze względu na znacznie dłuższą żywotność, jednak wydaje się, że wszystkie dyski SSD (niezależnie od tego, gdzie znajdują się w spektrum od konsumenta do przedsiębiorstwa) są tezami MLC - czy to rozróżnienie jest już istotne

Dyski SLC zasadniczo zniknęły z przedsiębiorstwa, przenosząc się głównie do zadań wojskowych i niektórych zadań przemysłowych. Oznaczone przedsiębiorstwo jest teraz podzielone na trzy kategorie:

• Pamięć flash HMLC / MLCe to ta z lepszymi układami scalonymi MLC i certyfikowana na co najmniej 25000/30000 cykli przepisywania;
• Chipy 3D MLC mają około 5000-10000 cykli przepisywania;
• normalne płaskie układy MLC i 3D TLC są oceniane na około 3000 cykli przepisywania.

W rzeczywistości każdy z powyższych typów pamięci flash powinien zapewniać dużą całkowitą pojemność zapisu, aw rzeczywistości można znaleźć dyski dla przedsiębiorstw ze wszystkimi powyższymi typami pamięci flash.

Rzeczywiste rozróżnienie między dyskami dla przedsiębiorstw i konsumentów to:

• kombinacja kontrolera / oprogramowania układowego, z dyskami korporacyjnymi znacznie trudniej umrzeć z powodu nieoczekiwanego błędu kontrolera;
• chroniona przed zapisem pamięć podręczna zapisu, niezwykle ważna dla uniknięcia uszkodzenia Flash Translation Layer (FTL), która jest przechowywana w samej pamięci flash.

Sterowniki klasy korporacyjnej są lepsze głównie ze względu na kontrolery i kondensatory mocy, a nie ze względu na lepszą pamięć flash.

• Dyski SSD dla przedsiębiorstw mają zwykle znacznie wyższe limity wytrzymałości / zapisu (często mierzone, ile razy można całkowicie nadpisać dysk w ciągu jednego dnia, w ciągu oczekiwanego 5-letniego okresu użytkowania dysku), czy to eliminuje wszelkie obawy związane ze wzmocnieniem zapisu spowodowanym przez nie działa TRIM?

Jak wspomniano powyżej, dyski klasy korporacyjnej mają znacznie większą domyślną wolną przestrzeń (~ 20%), co z kolei drastycznie zmniejsza potrzebę regularnych TRIM

W każdym razie, na marginesie, rozważ niektóre programowe macierze RAID, które obsługują TRIM (ktoś powiedział, że Linux MDRAID? )

TRIM nie jest czymś, o co martwię się, kiedy używam dysków SSD w nowoczesnych kontrolerach RAID. Dyski SSD zostały ulepszone, funkcje kontrolera sprzętowego RAID zostały zoptymalizowane pod kątem tych obciążeń, a raportowanie wytrzymałości zwykle jest dostępne.

TRIM jest przeznaczony dla niższych dysków SATA. W przypadku dysków SSD SAS mamy mapowanie SCSI i być może dlatego nie spełniam potrzeb TRIM ...

Ale drugi komentator ma rację. Software-Defined Storage (SDS) zmienia sposób korzystania z dysków SSD. W rozwiązaniach SDS kontrolery RAID są nieistotne. A rzeczy takie jak TRIM są zwykle mniej ważne, ponieważ dyski SSD pełnią określone role. Myślę o pamięci podręcznej odczytu pamięci Nimble lub ZFS L2ARC i ZIL ... Wszystkie one spełniają określone potrzeby, a oprogramowanie inteligentniej wykorzystuje zasoby.

Poziomy RAID z dyskiem SSD Powyższa odpowiedź sugeruje, że poziomy RAID z parzystością, takie jak RAID 5, zwiększają wzmocnienie zapisu. Jest naprawdę więcej niż jeden sposób, aby to zinterpretować: wpływ na jeden dysk lub wpływ na zestaw dysków.

W porównaniu do braku nadmiarowości, RAID 5 dodaje zapisy do zestawu, ponieważ dodaje parzystość sumy kontrolnej. W porównaniu do macierzy RAID 0 (n-1), wpływ macierzy RAID 5 na n-dysków na dysk jest niczym. Każdy z n napędów otrzymuje tyle samo zapisów. RAID 5 dodaje 1 / (n-1) dodatkowe zapisy do zestawu. RAID 1 i RAID 10 dodają jednak 100% dodatkowych zapisów do zestawu, ponieważ wszystko zapisane na jednym dysku SSD jest zapisywane w lustrze.

Pod względem zapisu do zestawu RAID 5 w porównaniu do zestawu RAID 10 z taką samą liczbą dysków, dyski SSD w zestawie RAID 5 otrzymają mniej zapisów. I to pozostaje prawdą, nawet jeśli zwiększysz liczbę dysków SSD w zestawie RAID 10, aby wyrównać pojemność użyteczną.

Shodanshok dotknął tutaj prawdziwej odpowiedzi. Jeśli zarezerwujesz dodatkową przestrzeń, „nadmierne przydzielanie”, wytrzymałość dysku SSD i spójność wydajności zapisu z czasem ulegną poprawie, a brak obsługi TRIM staje się w większości nieistotny. Zastrzeżenie tej dodatkowej przestrzeni można zrobić tak prosto, jak, zaczynając od nowego dysku SSD, partycjonując mniej niż pełną pojemność. Większość kontrolerów napędu traktuje nigdy nieużywaną przestrzeń tak samo, jak przestrzeń zarezerwowaną, a tym samym znacznie zmniejsza wzmocnienie zapisu. W przypadku rozruchu i systemu operacyjnego prawdopodobnie 10% zarezerwowanego miejsca jest wystarczające. W przypadku dysków, które są często przepisywane, zwiększ to miejsce.