Live-optik | Gennemsnitlig daglig skrivning

De tre største indvendinger mod at implementere SSD'er i et miljø er omkostninger, hastighed og holdbarhed. Heldigvis giver industrien komfort i alle tre af disse kategorier.

Denne briefing fokuserer på pris og ydeevne, men fokuserer på holdbarhed: specifikt emnet drev skriver pr. dag (DWPD), som er blevet en standard til angivelse af slid- eller holdbarhedsforventninger til SSD-drev.

Pris og kapacitet
NAND er den underliggende teknologi, du finder i USB eller SSD "Flash", og den stilles til rådighed til en løbende reduceret pris. Drivkræfterne bag denne omkostningsreduktion er ændringer i den måde, NAND fremstilles på. To almindelige fremgangsmåder er (1) at øge antallet af bits pr. celle, hvilket resulterer i MLC- og TLC-teknologi, og (2) hvad der ses som 3D eller V-NAND, som er teknikken til lodret stabling af disse celler. TLC- og 3D-teknikker kombineres ofte for at skabe nutidens omkostningseffektive SSD-drev med høj kapacitet.

Præstation
Mens SSD-kapacitet og -pris nød godt af disse fremskridt inden for fremstilling, blev ydeevne og holdbarhed udfordret af virksomhedens vedtagelse. Der er et stort argument om skriveydelse på high bit cell NAND (TLC) SSD på grund af de længere programmeringscyklusser af TLC NAND. SSD-skriveydelsen domineres dog af SSD SoC (system på chip), og det er firmware, der afbøder denne bekymring.

Øget kapacitet har også hjulpet med at overvinde dette problem. Drev er sjældent 100 % fulde, og firmware kan udnytte dette faktum til at udføre en proces kaldet Garbage Collection, som proaktivt forbereder skriveplads, så forberedelsesstraffen mindskes, når der skrives. Da SSD'er ikke deler søgetidsstraffen for harddiske, er det lige så optimalt at bruge plads hvor som helst på drevet som ethvert andet sted. Derfor er nutidens 3D TLC-drev med høj kapacitet overraskende hurtige.

En encifret procentdel af virksomheder har også brug for IOPS, som de fleste marketingkrav ville have annonceret. Kør Live Optics, og se. Højere kapacitet og mere omkostningseffektive drev giver fordelen ved at migrere en større mængde produktionsdata på Flash.  Dette giver en ensartet servicekvalitet til I/O på tværs af mere datakapacitet.

DWPD eller drevskrivninger pr. dag.

Kombinationen af, at de fleste virksomheder har lavere I/O-behov end ført til Believe, blandet med drev med højere kapacitet, kan dramatisk ændre ens mening om vedtagelse af 3D TLC-drev som drev med niveau 1-kapacitet.

DWPD er simpelthen antallet af gange, som du helt kan overskrive kapaciteten på. En SSD om dagen og hold dig inden for producentens anbefalinger.
 

Alle Flash-teknologier arver en fejl, som er, at processen med at skrive til Flash gradvist nedbryder hukommelsescellerne. Storageadministratorer skal overveje skriveworkloads for deres programmer, før de implementerer SSD-diske og cacheprodukter for at sikre, at produktets levetid svarer til deres krav. Standarden til måling af holdbarheden af en SSD-disk er Drive Writes per Day (DWPD). DWPD måles i forhold til diskens samlede kapacitet. For eksempel gør en 100 GB SSD en DWPD, hvis den skriver 100 GB på en dag. Standarden antyder, at disken opretholder den estimerede DWPD i mindst 5 år.

Live Optics kan hjælpe ved at vise den estimerede gennemsnitlige daglige skrivning på hvert lag (disk, server, klyngedisk, samlerkørsel og projekt).

Gennemsnitlig daglig skrivning
Hvis du vil beregne den gennemsnitlige daglige skrivning for et givet sæt I/O-poster, skal du summere skrivegennemløbet (MB/sek.) for alle posterne samt varigheden af hver post. Dette gøres automatisk i Live Optics og resulterer i en kapacitetsværdi, der skrives hver dag. Den grundlæggende ligning for at forstå gennemsnitlige daglige skrivninger ville være:

Derfor kan enhver SSD-drevtype bruge denne kapacitetsværdi med følgende ligning til at beregne det mindste antal drev, der skal rumme den daglige skriveaktivitet, herunder eventuelle backend-I/O-handlinger:

Bemærk: I denne ligning skal "RaidPenalty" forklares mere detaljeret senere i dette dokument.

Hvis du vil bruge denne ligning, skal du først kende drevets DWPD-klassificering. Denne producentklassifikation er generelt tilgængelige data, der er knyttet til specifikationerne for det pågældende drev. I forbindelse med denne demonstration er her nogle acceptable DWPD-klassificeringer for forskellige drevtyper.

RAID: En hurtig introduktion til, hvordan RAID påvirker DWPD
RAID 10, er den nemmeste form for RAID at forstå. Med hver skrivning og yderligere kopi skrives til den anden disk i spejlet. Derfor er den anvendte RAID-straf 2. RAID 5 &; 6 er mere komplicerede, og ved første øjekast kan RAID-straffe, der bruges i DWPD-beregninger, se på modstrid med almindelig viden om "kapacitetseffektivitetsforhold", men dette kan forstås med et simpelt diagram, da de er relaterede, men gensidigt eksklusive kapacitetsfaktorer.

RAID 5: RAID-straf er 2.
Det brugbare kapacitetseffektivitetsforhold for en RAID 5 (4+1) er 80 %. 4 kapacitetsdiske og 1 paritetsdisk giver et 4/5-forhold.

DWPD beregnes ud fra kapaciteten af skriftlige data, men endnu vigtigere, hvordan de skrives til disken. For at illustrere dette er nogle almindelige RAID-udtryk. Hvert RAID-sæt består af en RAID-stripe-bredde og RAID-stripe-dybde.

RAID-stripe-bredde: Antallet af drev, som RAID-striben spænder over. (4 diske + 1 paritetsdisk.)

RAID-stripedybde: Dette udtryk kan have mange navne, men er mængden af data, der vil blive skrevet til hver disk, før skrivningen flyttes til den næste disk. Dette er en kritisk faktor for at forstå logikken i estimering af DWPD.

Diagrammet nedenfor viser det bedste og værst tænkelige scenarie ved skrivning til denne RAID-stribe med en stripedybde på 64 KB.

Bedst tænkelige scenarie:
Systemer kan forsøge at skrivesammenkædning eller samle for at optimere påvirkningen af disken. (en perfekt 256 KB er skrevet.) Hver disk ville modtage en jævn tildeling på 64 KB. Paritet ville også være 64 KB, men er kun 20% overhead af de 256 KB skrevet. 

Værst tænkelige scenarie:
De fleste skrivninger er dog små og ofte mindre end stribedybden. (Lad os antage, at der kun er skrevet en jævn 64 K data.) Dette ville kun påvirke to diske i RAID-striben: disken, hvor 64 KB blev skrevet, og den omskrevne paritetsdisk, som også er 64 KB, hvilket resulterer i en 100% skriveoverhead, selvom brugbar kapacitet forbliver 80% effektiv.

RAID 6: RAID-straf er 3.
Der skal tages en ekstra straf for dobbelt paritet RAID. I samme værste tilfælde ville 64 KB blive skrevet og kun påvirke en disk; Men nu skal to paritetsdiske genberegnes og skrives om. Derfor vil det værst tænkelige scenario for RAID 6 være en straf på 3x (64 K data + 128 K paritet).

Resumé
Da DWPD er en faktor for skrevet datakapacitet, vil en SSD forsøge at optimere skrivninger ved at finde en ny forberedt del af drevet i forhold til at overskrive det samme dataområde. Det er et ekstremt sikkert skøn over slid på et givet drev med enhver kendt gennemsnitlig daglig skrivekapacitet.

Beregningerne på den følgende side afspejler et estimat på 100 % for det værst tænkelige scenarie, så enhver optimering af skrivninger, der leveres af systemet, vil kun gøre disse estimater mere sikre.

DWPD: Anvendelse af gennemsnitlig daglig skrivning for at estimere udholdenhed.
Der er to måder at nærme sig DWPD-værdien afhængigt af, hvad der forsøger at opnås: beregning af det mindste antal aktive diske, der er nødvendige, eller beregning af den estimerede levetid for et bestemt antal SSD'er med en kendt arbejdsbelastning.

Mindste antal aktive drev
Denne metode hjælper dig med at vurdere, om en disk eller et bestemt antal drev skal holde sig inden for den anbefalede DWPD-klassificering baseret på et observeret workloadbehov i et Live Optics-projekt.

Gennemsnitlig daglig skriver: 3,5 TB
destinations-RAID-sæt: RAID 10
SSD, der evalueres: TLC 3,8 TB SSD

 Gennemsnitlig daglig skriver: 3,5 TB
destinations-RAID-sæt: RAID 5-5 (4+1)
SSD, der evalueres: TLC 3,8 TB SSD

Gennemsnitlig daglig skriver: 3,5 TB
destinations-RAID-sæt: RAID 6-6 (4+2)
SSD, der evalueres: TLC 3,8 TB SSD

Mindre drev og højere DWPD
Det, der demonstreres her, er, at selv med det ekstreme antal skrivninger på 3,5 TB om dagen, og med RAID-straffen inkluderet, resulterer drevenes høje kapacitet i, at det krævede minimum antal diske er 3 eller mindre for alle konfigurationer.

For at illustrere forholdet mellem diskkapacitet og DWPD-klassificering bruger det næste eksempel et mindre drev med kun 400 GB kapacitet, men med en højere DWPD-klassificering på 10.

Gennemsnitlig daglig skriver: 3,5 TB
destinations-RAID-sæt: RAID 6-6 (4+2)
SSD, der evalueres: SLC 400 GB SSD

 
Slutresultatet er, at det mindste antal drev, der kan rumme skrivearbejdsbelastningen, stadig er 3. TLC-konfigurationen ville dog have ca. 10 TB rå kapacitet, mens SLC ville have 1200 GB.

Realiseret DWPD-faktor.
Brug over eller under det anbefalede antal minimumsdrev accelererer eller decelererer det estimerede slid. Beregning af dette er så simpelt som at dividere det anbefalede antal drev med det anvendte antal.

Denne konfiguration er for klargjort. Disse drevs slidstyrke bør overstige forventningerne. Denne konfiguration opfylder ikke anbefalingen. Derfor er der et accelereret slid på drevene.

DWPD: Anvendelse af gennemsnitlig daglig skrivning til at estimere drevlevetiden. For at beregne den estimerede levetid for et kendt antal drev i forhold til en kendt gennemsnitlig daglig skrivekapacitet skal du foretage beregningerne i omvendt rækkefølge og bruge den realiserede DWPD-faktor.

Anslået levetid
De fleste RAID-sæt, især i et storagesystem, indeholder generelt 4-12 drev for en minimumskonfiguration. Resultatet er, at beregning af SSD'ers forventede levetid ofte kan vise et humoristisk estimeret antal år, drevene kan være i drift. I et system, der ikke er korrekt eller mangelfuldt klargjort, kan disse skøn imidlertid hjælpe med at forstå.
Systemopdateringen øges for at undgå uventet nedetid.

Brug af vores to realiserede DWPD-faktorer fra den foregående side viser effekten af hvert scenarie med denne formel.

Eksempeldata:

Producentens anslåede år:
5 Realiseret DWPD: 0.27
 

Producentens anslåede år:
5 Realiseret DWPD: 1.67
 

Afsluttende tanker

For nu har IOPS som en størrelsesmåling, stort set vareliggjort af den generelle tilgængelighed, af SSD'er stadigt faldende priser og stigende kapacitet. Den største fordel ved at migrere til SSD er at få flere af dine data op på et konstant højere serviceniveau for al diskaktivitet.

Der har dog stadig været en vis tøven omkring det ukendte, da det vedrører hastighed og holdbarhed, når det kommer til en virksomheds specifikke arbejdsbelastninger og de innovative teknologier, SSD-producenter bruger til at skubbe grænserne for kapacitet.

Live Optics kan måle det unikke ved et miljø og med disse oplysninger finde et komfortniveau omkring drevets forventede levetid, uanset hvor unik en arbejdsbelastning er, eller hvilken frekvensomformer der vælges til at implementere.

Bemærk, at dette dokument bruger en gennemsnitlig daglig skrivning på 3.5TBs om dagen, hvilket ved alle optagelser ville være langt ud over det gennemsnitlige selskabs efterspørgsel i næsten enhver vertikal. Så hvis dine gennemsnitlige daglige skrivninger er under 3,5 TB om dagen, vil dine slidforventninger overstige estimaterne i dette dokument.

For at vide med sikkerhed, start i dag på https://LiveOptics.com for en supplerende konto.

Live Optics er en leverandør- og platformagnostisk standardmetode til at få fakta om ydeevne fra dit miljø doneret til fællesskabet af Dell Technologies, Inc.

Hvis du har spørgsmål, kan du kontakte Live Optics-support på liveoptics.support@dell.com.