Live Optics | Ortalama Günlük Yazma Sayısı

SSD'lerin bir ortamda uygulanmasının önündeki en büyük üç engel maliyet, hız ve dayanıklılıktır. Neyse ki, sektör bu kategorilerin üçünde de rahatlık sağlıyor.

Bu brifingde fiyat ve performansa değinilmekle birlikte dayanıklılığa odaklanılmaktadır: özellikle, SSD sürücülerin yıpranma veya dayanıklılık beklentilerini belirtmek için bir standart haline gelen Günlük Sürücü Yazma Sayısı (DWPD) konusu.

Fiyat ve Kapasite
NAND, USB veya SSD "Flash"da temel alınan teknolojidir ve sürekli olarak indirimli bir fiyatla sunulmaktadır. Bu maliyet düşüşünü sağlayan etkenler, NAND'nin üretilme şeklindeki değişikliklerdir. İki yaygın uygulama, (1) MLC ve TLC teknolojisine olanak sağlayan hücre başına bit sayısının arttırılması ve (2) bu hücreleri dikey olarak istifleme tekniği olan 3D veya V-NAND olarak görülen şeydir. TLC ve 3D teknikleri genellikle günümüzün yüksek kapasiteli ve uygun maliyetli SSD sürücülerini oluşturmak için birleştirilir.

Performans
SSD kapasitesi ve fiyatı üretimdeki bu gelişmelerden yararlanırken performans ve dayanıklılık kurumsal benimseme zorluğuyla karşı karşıya kaldı. TLC NAND'nin daha uzun programlama döngüleri nedeniyle yüksek bit hücreli NAND (TLC) SSD'de yazma performansı hakkında büyük bir tartışma devam etmektedir. Bununla birlikte, SSD yazma performansına SSD SoC (yonga üzerindeki sistem) hakimdir ve bu endişeyi azaltan bellenimdir.

Artan kapasite de bu sorunun üstesinden gelinmesine yardımcı olmuştur. Sürücüler nadiren %100 oranında dolar ve bellenim, yazma işlemi gerçekleştiğinde hazırlık cezasının azaltılması için proaktif olarak yazma alanı hazırlayan Çöp Toplama adlı bir işlem gerçekleştirmek için bu durumdan faydalanabilir. SSD'lerde, sabit sürücülerdeki arama süresi dezavantajları olmadığından, sürücüde alan kullanımı her konumda eşit derecede idealdir. Sonuç olarak, günümüzün yüksek kapasiteli 3D TLC sürücüleri şaşırtıcı derecede hızlıdır.

Ayrıca, şirketlerin yüzdelik dilimde tek hanede kalan oranı, çoğu pazarlama iddiasının reklamını yapacağı IOPS'ye ihtiyaç duyar. Live Optics'i çalıştırın ve kendiniz görün. Daha yüksek kapasite ve daha uygun maliyetli sürücüler, daha fazla miktarda üretim verisini Flash'a taşıma avantajını sağlar.  Bu, G/Ç'ye daha fazla veri kapasitesinde tutarlı bir hizmet kalitesi sağlar.

Günlük Sürücü Yazma Sayısı (DWPD).

Çoğu şirketin beklenenden daha düşük G/Ç gereksinimlerine sahip olması ve bunun yüksek kapasiteli disklerle birleşmesi, 3D TLC disklerini katman 1 kapasitesi diskleri olarak benimseme konusundaki görüşleri önemli ölçüde değiştirebilir.

DWPD, kapasitesinin tamamen üzerine yazabileceğiniz sayıdır. Günde bir SSD ve üreticilerin tavsiyeleri dahilinde kalın.
 

Tüm Flash teknolojilerinde süregelen bir kusur vardır, o da Flash'a yazma işleminin bellek hücrelerini kademeli olarak bozmasıdır. Depolama yöneticileri, ürün kullanım ömürlerinin gereksinimlerine uygun olduğundan emin olmak için SSD disk ve önbelleğe alma ürünlerini dağıtmadan önce uygulamalarının yazma iş yüklerini göz önünde bulundurmalıdır. Bir SSD diskin dayanıklılığını ölçmek için standart, Günlük Sürücü Yazma Sayısıdır (DWPD). DWPD, diskin toplam kapasitesi cinsinden ölçülür. Örneğin 100 GB'lik bir SSD, bir günde 100 GB yazıyorsa bir DWPD yapar. Standart oran, diskin tahmini DWPD'ye en az 5 yıl dayandığını göstermektedir.

Live Optics, her katmanda (disk, sunucu, küme diski, toplayıcı çalıştırması ve proje) tahmini ortalama günlük yazma miktarını göstererek yardımcı olabilir.

Ortalama Günlük Yazma
Herhangi bir G/Ç kayıt kümesi için ortalama günlük yazma işlemini hesaplamak üzere, tüm kayıtların yazma aktarım hızını (MB/sn.) ve her kaydın süresini toplayın. Bu, Live Optics'te otomatik olarak yapılır ve her gün bir kapasite değeri yazılır. Ortalama Günlük Yazma sayısını anlamak için temel denklem şöyle olacaktır:

Bu nedenle, herhangi bir SSD sürücü tipi için bu kapasite değerini, arka uç G/Ç işlemleri de dahil olmak üzere günlük yazma etkinliğini karşılaması gereken minimum sürücü sayısını hesaplamak için aşağıdaki denklemle kullanabilirsiniz:

Not: Bu denklemde "RaidPenalty"nin bu belgenin ilerleyen bölümlerinde daha ayrıntılı olarak açıklanması gerekir.

Bu denklemi kullanmak için önce sürücülerin DWPD derecesini bilin. Bu üretici derecelendirmesi, ilgili sürücünün teknik özellikleriyle ilişkili genel olarak mevcut verilerdir. Bu gösterimin amaçları doğrultusunda, çeşitli sürücü türleri için kabul edilebilir bazı DWPD değerleri aşağıda verilmiştir.

RAID: RAID'in DWPD üzerindeki etkilerine kısa bir giriş
RAID 10, anlaşılması en basit RAID biçimidir. Her yazma işlemiyle birlikte, verinin ek bir kopyası aynadaki diğer diske yazılır. Bu nedenle, kullanılan RAID cezası 2'dir. RAID 5 ve 6 daha karmaşıktır ve ilk bakışta DWPD hesaplamalarında kullanılan RAID cezaları, "kapasite verimlilik oranları" hakkında yaygın olarak kabul edilen bilgilere benzeyebilir ancak bu, birbiriyle ilişkili ancak birbirini dışlayan kapasite faktörleri olduğu için basit bir diyagramla anlaşılabilir.

RAID 5: RAID Cezası 2'dir.
RAID 5 (4+1) için kullanılabilir kapasite verimliliği oranı %80'dir. 4 kapasiteli disk ve 1 eşlik diski, 4/5 oranı sağlar.

DWPD, yazılan verilerin kapasitesine ve daha da önemlisi diske nasıl yazıldığına göre hesaplanır. Açıklamak için yaygın olarak kullanılan bazı RAID terimleri burada verilmiştir. Her RAID kümesi bir RAID Şeridi Genişliği ve RAID Şeridi Derinliği'nden oluşur.

RAID Şeridi Genişliği: RAID şeridinin yayılacağı Sürücü sayısı. (4 disk + 1 eşlik diski.)

RAID Şeridi Derinliği: Bu terimin birçok adı olabilir ancak yazma işlemi bir sonraki diske geçmeden önce her diske yazılacak veri miktarıdır. Bu, tahmini DWPD mantığını anlamada kritik bir etkendir.

Aşağıdaki diyagram, 64 KB şerit derinliğine sahip bu RAID şeridine yazmanın en iyi ve en kötü durum senaryosunu göstermektedir.

En İyi Durum Senaryosu:
Sistemler, disk üzerindeki etkiyi optimize etmeye çalışmak için yazma birleştirme veya bütünleştirme yapmaya çalışabilir. (tam olarak 256 KB yazılır.) Her disk 64 KB'lik eşit bir tahsis alır. Eşlik de 64 KB olur ancak bu, yazılan 256 KB'nin yalnızca %20'si kadardır. 

En Kötü Durum Senaryosu:
Bununla birlikte, çoğu yazma işlemi küçüktür ve genellikle şerit derinliğinden daha küçüktür. (Yalnızca 64 K verinin yazıldığını varsayalım.) Bu, RAID şeridinde yalnızca iki diski etkiler: 64 KB'nin yazıldığı disk ve yine 64 KB olan yeniden yazılan eşlik diski; kullanılabilir kapasite %80 verimli kalsa bile %100 yazma ek yükü sağlar.

RAID 6: RAID Cezası 3'tür.
Çift pariteli RAID için ekstra bir ceza alınması gerekir. Aynı en kötü senaryoda, 64 KB yazılır ve yalnızca bir diski etkiler; ancak şimdi iki eşlik diskinin yeniden hesaplanması ve yeniden yazılması gerekir. Bu nedenle, RAID 6 için en kötü durum senaryosu 3 kat (64 K veri + 128 K eşlik) ceza olacaktır.

Özet
DWPD, yazılan veri kapasitesinin bir faktörü olduğundan bir SSD, aynı veri alanının üzerine yazmak yerine sürücünün önceden hazırlanmış yeni bir bölümünü bularak yazma işlemlerini optimize etmeye çalışır. Bilinen herhangi bir Ortalama Günlük Yazma kapasitesine sahip herhangi bir sürücüdeki aşınma için son derece güvenli bir tahmindir.

Sonraki sayfada yer alan hesaplamalar %100 en kötü durum senaryosu tahminini yansıtmaktadır, bu nedenle sistem tarafından sağlanan yazma optimizasyonları yalnızca bu tahminleri daha güvenli hale getirecektir.

DWPD: Dayanıklılığı tahmin etmek için Ortalama Günlük Yazma uygulama.
Neyin elde edilmeye çalışıldığına bağlı olarak DWPD değerine yaklaşmanın iki yolu vardır: gereken Minimum Aktif Disk Sayısını hesaplamak veya bilinen bir iş yüküne sahip belirli sayıda SSD'nin Tahmini Ömrünü hesaplamak.

Minimum Aktif Sürücü Sayısı
Bu yöntem, Live Optics projesinde gözlemlenen iş yükü talebine dayalı olarak bir sürücünün veya belirli sayıda sürücünün önerilen DWPD derecelendirmesi içinde kalması gerekip gerekmediğini tahmin etmenize yardımcı olur.

Ortalama Günlük Yazma Sayısı: 3,5 TB
Hedef RAID Seti: RAID 10
Değerlendirilen SSD: TLC 3,8 TB SSD

 Ortalama Günlük Yazma Sayısı: 3,5 TB
Hedef RAID Seti: RAID 5-5 (4+1)
Değerlendirilen SSD: TLC 3,8 TB SSD

Ortalama Günlük Yazma Sayısı: 3,5 TB
Hedef RAID Seti: RAID 6-6 (4+2)
Değerlendirilen SSD: TLC 3,8 TB SSD

Daha Küçük Sürücüler ve daha yüksek DWPD
Burada gösterilen, günde 3,5 TB'lik çok yüksek sayıda yazma işlemi ve RAID cezası dahil olsa bile, sürücülerin yüksek kapasitesinin tüm yapılandırmalar için gerekli minimum disk sayısının 3 veya daha az olmasıyla sonuçlanmasıdır.

Disk kapasitesi ile DWPD Derecelendirmesi arasındaki ilişkiyi göstermek için bir sonraki örnekte yalnızca 400 GB kapasiteye sahip ancak daha yüksek DWPD Değeri 10 olan daha küçük bir sürücü kullanılacaktır.

Ortalama Günlük Yazma Sayısı: 3,5 TB
Hedef RAID Seti: RAID 6-6 (4+2)
Değerlendirilen SSD: SLC 400 GB SSD

 
Sonuç olarak, yazma iş yükünü karşılamak için minimum sürücü sayısı hâlâ 3'tür. Bununla birlikte, TLC yapılandırması kabaca 10 TB ham kapasiteye sahipken SLC 1200 GB'ye sahip olacaktır.

Gerçekleşen DWPD Faktörü.
Önerilen minimum sürücü sayısının üzerinde veya altında kullanma, yıpranma tahminini hızlandırır veya yavaşlatır. Bunu hesaplamak, önerilen sürücü sayısını kullanılan sürücüye bölmek kadar basittir.

Bu yapılandırmaya aşırı kaynak sağlanmış; bu sürücülerin yıpranmaya dayanıklılığı beklentileri aşmalıdır. Bu yapılandırma öneriyi karşılamıyor. Bu nedenle, sürücülerde daha hızlı bir yıpranma söz konusudur.

DWPD: Sürücü ömrünü tahmin etmek için Ortalama Günlük Yazma uygulama. Bilinen sayıda sürücünün Tahmini Kullanım Ömrünü, bilinen bir Ortalama Günlük Yazma kapasitesine göre hesaplamak için hesaplamaları tersine çevirin ve Gerçekleşen DWPD Faktörünü kullanın.

Tahmini Kullanım Ömrü
Çoğu RAID kümesi, özellikle bir depolama dizisinde, genellikle minimum yapılandırma için 4-12 sürücü içerir. Sonuç olarak, SSD'lerin kullanım ömrünün hesaplanması, genellikle sürücülerin hizmette olabileceği yıl sayısını doğru bir şekilde tahmin edebilir. Ancak yanlış veya yetersiz kaynak sağlanan bir sistemde, bu tahminler anlamaya yardımcı olabilir.
Beklenmeyen kapalı kalma sürelerini önlemek için sistem yenilemesi artar.

Önceki sayfada iki Gerçekleşen DWPD Faktörümüzü kullandığımız senaryo, bu formülün kullanıldığı her senaryonun etkisini gösterir.

Örnek Veriler:

Üreticiye Göre Tahmini Yıl Sayısı: 5
Gerçekleştirilen DWPD: 0,27
 

Üreticiye Göre Tahmini Yıl Sayısı: 5
Gerçekleştirilen DWPD: 1,67
 

Nihai Düşünceler

Şimdilik, genel erişilebilirlik nedeniyle büyük ölçüde ticarileşen IOPS, bir boyutlandırma ölçütü olarak SSD'lerin sürekli düşen fiyatları ve artan kapasiteleriyle şekillenmektedir. SSD'lere geçişin en büyük yararı, tüm disk etkinlikleri için daha fazla verinizi tutarlı şekilde daha yüksek bir hizmet düzeyine ulaştırmaktır.

Ancak şirketlerin belirli iş yükleri ve SSD üreticilerinin kapasite sınırlarını zorlamak için kullandıkları yenilikçi teknolojiler söz konusu olduğunda, hız ve dayanıklılıkla ilgili bilinmeyene karşı hâlâ bir tereddüt bulunmaktadır.

Live Optics, bir ortamın benzersizliğini ölçebilir ve bu bilgilerle, bir iş yükü ne kadar benzersiz olursa olsun veya hangi sürücünün uygulanması seçilirse seçilsin, sürücü ömrü beklentisi etrafında bir konfor seviyesi bulabilir.

Bu belgede, günde ortalama 3,5 TB'lik bir Ortalama Günlük Yazma kullanılmıştır ve bu, tüm kabullere göre, neredeyse her sektördeki ortalama bir şirketin talebinin çok ötesindedir. Dolayısıyla, Ortalama Günlük Yazma Sayınız günde 3,5 TB'nin altındaysa kullanım beklentileriniz bu belgedeki tahminleri aşacaktır.

Kesin olarak öğrenmek amacıyla tamamlayıcı bir hesap için hemen başlayın: https://LiveOptics.com.

Live Optics, Dell Technologies, Inc. tarafından topluluğa bağışlanan, ortamınızdaki performansla ilgili gerçeklere ulaşmak için satıcıdan ve platformdan bağımsız standart bir yöntemdir.

Herhangi bir sorunuz varsa lütfen liveoptics.support@dell.com adresinden Live Optics Destek Ekibi ile iletişime geçin.