Pamięć warstwowa czy jednolita?

W raporcie “SSD-Only Storage Challenges The Need For Tiers" (listopad 2011) analitycy Forrester Research przewidują, że choć dyski SSD klasy korporacyjnej są wciąż znacznie droższe od napędów klasycznych, to popularyzacja technologii deduplikacyjnych istotnie zmniejszających zapotrzebowanie na pojemność pamięci oraz rosnące wymagania na szybkość dostępu spowodują, że staną się one atrakcyjną i coraz częściej wykorzystywaną alternatywą dla rozwiązań klasycznych.

Jeżeli tylko koszt zakupu będzie możliwy do zaakceptowania, to trudno zakwestionować zalety SSD, które poza oferowaniem znacznie większej szybkości, zużywają też mniej energii i nie mają opóźnień związanych z czasem wyszukiwania danych (seek time), oferując stabilną wydajność. Klasyczne dyski nie są w stanie bezpośrednio konkurować z SSD pod względem żadnego z tych parametrów.

Obecnie SSD są wykorzystywane głównie jako najwyższa warstwa systemu pamięci współpracująca z innymi, w których są stosowane dyski SATA o dużej pojemności oraz bardziej od nich wydajne napędy SAS lub FC, mające jednak mniejszą pojemność. Idea takiego systemu jest względnie prosta - dane są umieszczane w różnych warstwach systemu pamięci, zależnie od praktycznych wymagań aplikacji dotyczących szybkości dostępu.

Większość znanych producentów pamięci masowych zaczęła wyposażać swoje modele urządzeń wielowarstwowych również w dyski SSD, nie modyfikując zasadniczo architektury. Czasami zagraża to pojawieniem się zatorów na łączach I/O ograniczających praktyczną wydajność systemu. Oprócz tego, w systemie wielowarstwowym administrator musi odpowiednio zdefiniować, które dane, w jakiej warstwie mają być zapisywane, co jest zadaniem trudnym i pracochłonnym.

Na rynku dostępne jest już oprogramowanie umożliwiające automatyczne zarządzanie wielowarstwowymi systemami pamięci, ale na razie są to rozwiązania nowatorskie i jeszcze mało sprawdzone w praktyce.

Choć wielowarstwowa architektura pamięci oferuje wyższą wydajność i lepsze wykorzystanie dostępnej pojemności niż rozwiązania klasyczne, to stwarza jednocześnie problemy związane z zarządzaniem danymi.

Na przykład w wielu dużych firmach nie są wykorzystywane zaawansowane narzędzia do szczegółowej analizy wydajności pamięci masowych i w efekcie administratorzy systemu muszą sami dbać o odpowiednią migrację danych między różnymi warstwami pamięci. Co gorsza, sposób zastosowania danych nie jest stały i zmienia się z czasem, co oznacza konieczność ciągłego monitorowania pracy systemu i reagowania na zmieniające się wzorce żądań dostępu.

SSD: analiza i kalkulacja kosztowa

Dopóki koszt 1 GB pojemności dla dysków SSD będzie znacznie większy niż dla napędów klasycznych, dopóty rozsądna i ekonomicznie uzasadniona inwestycja w pamięci SSD wymagać będzie starannej kalkulacji, w której uwzględni się wymagania w zakresie: przepustowości, pojemności, ceny pamięci, oraz tego, jaki zestaw aplikacji będzie obsługiwany i jakie obciążenia generuje.

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że tego typu analiza jest trudna do przeprowadzenia, lecz w praktyce odpowiedni szacunek bilansu kosztów i parametrów można względnie łatwo zrealizować, wykorzystując arkusz kalkulacyjny.

Na początek trzeba przeanalizować rynkowe ceny pamięci masowych: SATA, 10K SAS, 15K SAS i SLC SSD SAN oraz porównać je z pojemnością i deklarowaną wydajnością macierzy. Koszt 1 GB pamięci zaczyna się od 1,50 USD dla dysków SATA do 28 USD (pamięci SSD). Natomiast cena IOPS (I/O na sekundę) to odpowiednio od 29 USD (SATA) do 5 USD (SSD). Pod względem wydajności i pojemności dyski SAS i FC znajdują się w środku tego przedziału, choć bliżej SATA niż SSD.

Następnie trzeba określić, jakie są wymagania wobec wykorzystywanych w firmie aplikacji w zakresie pojemności i wydajności pamięci masowej, oraz podzielić je na odpowiednie kategorie. Uwzględniając te wszystkie parametry, można przeprowadzić kalkulację. Bo inwestycja w stosunkowo drogie pamięci SSD wymaga starannej analizy. Dlatego trzeba określić, które aplikacje mogą skorzystać z większej wydajności pamięci i czy przyniesie to istotny efekt biznesowy, a także czy zastosowanie SSD wymaga zakupu nowego sprzętu (tak niestety jest najczęściej) oraz jakie oprogramowanie do zarządzania systemem oferuje jego producent. Ile będzie dodatkowo kosztować zakup odpowiednich narzędzi?

Należy też zdawać sobie sprawę, że instalacja napędu SSD w pracującym już serwerze lub pamięci sieciowej nie zawsze da pożądany efekt. Warto upewnić się, czy wykorzystywany sprzęt obsługuje napędy SSD nie w sensie fizycznym (interfejsy są najczęściej standardowe), ale z punktu widzenia oprogramowania zarządzającego. Dodatkowym problemem jest konieczność zapewnienia zrównoważonej wydajności systemu, bo najszybszy dysk nie przyniesie korzyści, jeśli inne elementy, np. interfejsy I/O, nie będą w stanie obsłużyć zwiększonego ruchu