Nastal čas pro přechod na firemní úložiště SSD?

Experti jsou přesvědčeni, že ti, kdo nepoužívají disky s technologií flash NAND, se ochuzují o obrovské výkonnostní výhody, které jim toto řešení může nabídnout.

Nastal čas pro přechod na firemní úložiště SSD?


Zároveň si ale myslí, že nákup úložišť s SSD nemusí nutně vyžadovat „vyloupení banky“.

Každá velká organizace by měla zvažovat nasazení celé řady zařízení SSD, pokud nechce zůstat pozadu, myslí si Mark Peters, analytik firmy Enterprise Strategy Group (ESG).

„Úložiště SSD není osamocená věc. Technologie flash nabízí mnohem větší potenciál než produkty s rotačními disky.“

Fred Abounader, systémový inženýr ve firmě AMD vyrábějící počítačové a jiné čipy, nedávno nasadil do testovacího prostředí virtuálního serveru 3TB úložné pole s kompletně všemi disky s technologií Flash NAND.

Výsledek byl podle jeho slov ohromující. V jejich benchmarkovém prostředí pomohlo pole s SSD ve srovnání s řešeními využívajícími rotační disky snížit latenci 50krát a přineslo i 40% zlepšení výkonu.

Přestože systém pracoval v testovacím prostředí, data byla skutečná, sestavená z e-mailů, databází a aplikací Webu 2.0 – dokonce se do něj zahrnulo i přenášení dat mezi virtuálními stroji.

„Bylo to jako datové centrum ze skutečného života,“ říká Abounader.

Cílem zmíněného testu bylo zjistit, zda by AMD mohlo své servery vyčlenit do virtualizované podoby, a přitom stále mít výkon potřebný pro back-endové aplikace bez rizika jejich nedostatečného výkonu. „Experiment byl nesmírně úspěšný,“ pochvaluje si Abounader.

S pouhým jedním 6TB polem postaveným na flash pamětích byl systém schopen dosáhnout hodnoty 86 tisíc IOPS (vstupně-výstupních operací za sekundu) pro virtuální stroje, které obvykle měly k dispozici od úložiště SAN (400 Mb/s, disky 15 tisíc ot./min., propojení Fibre Channel) jen 6 tisíc IOPS.

Nyní AMD zvažuje další rozšíření svého prostředí SSD. „Řešení je nainstalováno již několik měsíců a podrobilo se silné zátěži,“ uvádí Abounader. „Nevyskytly se vůbec žádné problémy.“

 

Je to teprve rozjezd

AMD je součástí malého, ale rychle rostoucího počtu podnikových uživatelů, kteří nasadili flash úložiště. V nedávném průzkumu TheInfoPro, provedeném mezi 255 IT manažery a správci úložišť, 37 % respondentů uvedlo, že plánují nasazení technologie SSD – oproti pouhým 7 % v loňském roce 2011.

Přijetí cenově nákladnějších polí obsahujících výhradně disky flash, je poněkud pomalejší – jen 7 % respondentů tvrdí, že je v současné době využívají, přičemž 86 % uvedlo, že tato technologie není v tuto chvíli součástí jejich investičních plánů pro IT.

Zhruba každý dvacátý respondent tvrdí, že jejich firma má v plánu koupit pole výhradně s disky flash během následujících 6–18 měsíců, a 2 % uvedla, že to udělají až po termínu  18 měsíců.

 „Vidíme, že flash už začíná měnit podnikovou sféru,“ říká Kobi Rozengarten, ředitel společnosti JVP (Jerusalem Venture Partners), firma zaměřená na rizikový kapitál, jež spravuje více než 900 milionů dolarů v osmi investičních fondech.

„Magnetická média dříve používaná pro storage systémy začínají být postupně nahrazovány flash disky. Většinou se tak děje z výkonnostních důvodů a částečně i kvůli tomu, že mají menší energetickou spotřebu i rozměry.“

Rozengarten tvrdí, že dalším krokem bude využívání technologie flash jako primárního úložného média, tedy nejen ve virtuálních páskových jednotkách určených zejména pro zvýšení rychlosti zálohování.

Tento přechod se ale uskutečňuje mnohem pomaleji, než mnozí odborníci očekávali.

„Flash je v podstatě nespolehlivé zařízení, pokud je provozováno jako flash. To je jeden z důvodů dosavadního trochu vlažného přijímání. A je i potřeba mít lepší software pro správu storage systémů založených na flash,“ říká Rozengarten.

 „Dalším důvodem je, že organizace jako EMC, Dell, HP a další jsou v současné době zcela věrné struktuře svých vlastních produktů úložišť. Ta je optimalizovaná pro rotační pevné disky a s technologií flash nepracuje úplně dobře,“  myslí si Rozengarten.

Většina hlavních dodavatelů úložišť nabízí SSD a karty PCIe Flash v úložných polích už několik let.

Podle Rozengartena jsou ale tyto produkty velmi drahé a plně nevyužívají výkonnostní potenciál flash pamětí, i když přiznává, že Flash NAND zřejmě nikdy neporazí pevné disky v ceně za gigabajt.

Nicméně při použití ve specifických aplikacích, jako jsou infrastruktury virtuálních desktopů (VDI) a on-line relační databáze, mohou být náklady za stejný výkon u disků SSD výrazně nižší než v případě použití klasických harddisků.

 

Rychlejší odezvy

David Fruin, viceprezident pro technická řešení ve firmě Vail Systems, uvádí, že u nich rotační harddisky nezvládaly zajistit dostatečně krátký čas odezvy u databáze SQL.

Vail Systems je poskytovatelem telekomunikačních služeb. Provozuje interaktivní hlasový systém pro péči o zákazníky i konferenční hovory. Tento systém může volající uskutečnit skrz procesy, jako je například automatická aktivace kreditní karty apod.

O všech telefonních hovorech se vytvářejí záznamy do protokolu, které obsahují informace, jako jsou například trvání hovoru, čas spojení, způsob využití systému volajícím a případně neobvyklé okolnosti, které by se během hovoru vyskytly.

Vail využívá pro uchování všech údajů, jako jsou logy nebo fakturační záznamy, databázi Microsoft SQL Server. Zpracovává mimo jiné více než 48 milionů účetních záznamů denně, a přestože je každý záznam logu relativně malý, roste objem její databáze každý den o 4,5 GB.

Automatizace zákaznických dotazů si vyžádala rychlý přístup k diskům, protože paměť samotného serveru nezvládne obsloužit náhodný přístup do celé databáze.

Databáze jsou zrcadleny pro zajištění redundance, ale při redundantních zápisech jsou účinně zablokovány operace čtení.

Před přechodem na flash úložiště využívala firma Vail standardní servery Dell se 12 pevnými disky SAS (10 tisíc ot./min.) v konfiguraci RAID 10. Rotační harddisky jí však neposkytovaly potřebnou rychlost odezvy.

„Například u zákazníků volajících kvůli kontrole vyúčtování byla odezva v průměru okolo pěti sekund,“ uvádí Fruin.

Pokud používáte SQL a váš dotaz nenachází něco, co není indexováno, musí SQL při hledání odpovědi přistupovat do úložiště.

„U nás mohou mít data jen z jediného dne 100 tisíc položek,“ říká Fruin. „Bez existence indexu to znamená rozsáhle vyhledávat na disku, a to při databázových dotazech zabíjí výkon.“

Fruin zmiňuje, že jejich firma musela úzké místo tvořené technologií disků, odstranit, aniž ale měnila vlastní architekturu fakturačního systému nebo rozhraní péče o zákazníky.

„Změna návrhu fakturačního systému na řešení No-SQL by v dosažení těchto cílů nepomohla.“

Fruin si kvůli těmto požadavkům vybral úložiště flash – nejprve přidal do původních serverů Dell 2,5" SSD od Intelu a poté i moduly PCIe od firmy Virident.

Nové SSD sice zlepšily výkon, ale jen asi čtyřnásobně. Dva později dodané 1TB flash paměti Virident už ale nabídly oproti pevným diskům desetinásobné zlepšení výkonu.

Virident FlashMAX PCIe jsou dodávány buď v poměrně drahém, ale výkonném provedení SLC NAND Flash, nebo s nižším výkonem i cenou ve variantě MLC NAND Flash.

Dostupná je kapacita od 550 GB do 2,2 TB na jeden modul. MLC karty, které Fruin vybral, nabízejí čtecí výkon až 1,3 GB/s nebo 325 tisíc IOPS v případě 4kB bloků.

Fruin uvádí, že technologie flash jejich firmě umožnila desetinásobné zvýšení počtu zpracovaných dotazů volajících za stejnou dobu.

„Původně jsme chtěli čtyřnásobné zlepšení na základě předpokládaného nárůstu objemu volání v průběhu času – a ve finále získali desetinásobné, takže jsme tím příjemně překvapeni,“ uvádí Fruin.

Po nainstalování flash modulu Virident FlashMAX se zkrátily časy odezvy na fakturační dotazy z původních zhruba pěti sekund na téměř okamžitou odezvu v reálném čase – na méně než půl sekundy.

Fruin považuje úložnou technologii flash za konkurenční výhodu jejich firmy, protože jim umožňuje obsloužit více klientů denně. Kapacita databáze se zdvojnásobila a dovoluje ukládat více fakturačních záznamů zákazníků pro následné vyhodnocování trendů.

Flash paměti též odstranily významný zdroj časů odstávek při konfiguraci pevných disků.

Fruin mluví o nákladech otevřeně. Jeden flash modul PCIe stál firmu Vail 13 tisíc dolarů, ale dodává, že ani alternativní technologie nebyly levnější.

„Je to hodně peněz, ale jiným řešením bylo přidat do serverů velké množství paměti RAM, která by byla ještě dražší.“

 

 

Stačí i málo SSD

Associated Bank nedávno nasadila tři SSD v jednom ze svých tří úložných polích Dell Compellent.

Tato banka implementovala přibližně před sedmi lety síť SAN s kapacitou 17 TB. Když v roce 2006 získala akvizicí další banku, vzrostla kapacita její SAN na 300 TB. A od té doby se kapacita SAN ztrojnásobila.

Associated Bank má nyní více než 5 tisíc zaměstnanců a pobočky ve stovkách lokalit. Vloni přesunula své veřejné internetové servery přímo do vlastní infrastruktury, což zvýšilo vstupně-výstupní zátěž back-endových úložišť a archivačních serverů. Nedávno rovněž zprovoznila aplikaci business intelligence a upgradovala svůj web.

Tři úložná pole Dell-Compellent banky jsou přiřazena podle aplikací, které je využívají: databázové clustery a business intelligence, servery pro virtualizované prostředí VMware a archivace dat.

Dan Marbes, tamější systémový inženýr, umístil tři SSD na podporu úložného pole databázových clusterů a business intelligence.

„Zvýšení výkonu bylo okamžité. Pokud jde o sekvenční čtení malých bloků dat, překonaly tři SSD výkon šedesáti pevných disků Fibre Channel s 15 tisíci otáčkami,“ říká Marbes.

Když však přijde na zpracování velkých bloků a na operace náhodného čtení, 60 disků Fibre Channel poskytuje stále vyšší výkon než SSD.

„Je samozřejmé, že dokud neuskutečníte masivní investici a nenainstalujete velké množství SSD, budete omezováni kapacitou,“ podotýká Marbes.

 

SAP a pole jen z disků flash

Mitsubishi Power Systems nainstalovala koncem loňského roku úložné pole od firmy Nimbus Storage, které tvoří jen flash disky, aby tím vyřešila problém s propustností v prostředí SAP SQL Server.

Noční zátěž úložných polí Hewlett-Packard EVA (Enterprise Virtual Array), způsobená databází SAP SQL Server o velikosti méně než půl terabajtu, zabrala čtyři až pět hodin. Tato a další noční backupy začaly zasahovat dokonce až do klasické pracovní doby.

Matt Wattles, architekt podnikové infrastruktury, tvrdí, že potřeboval zajistit zkrácení doby zátěže způsobené prostředím ERP na pouhou jednu či dvě hodiny. Tak by nedocházelo k překračování času, který na tyto účely má každý den k dispozici.

Pomalé zálohování také ovlivňovalo časy odezvy prostředí SAP. Wattles se zpočátku pokusil přidat druhou sadu procesorů do všech SAP SQL serverů a rozšířil i paměť RAM na maximální kapacitu, ale problém dále přetrvával.

Nakonec zúžil možnou příčinu problému jen na databázi SAP s terabajtovou velikostí a na načítání dat z primárního úložiště, kterým v té době bylo diskové pole HP EVA tvořené disky SAS a disky připojenými technologií FC-ATA.

Wattles zpočátku zvažoval pouhé přidání disků SSD do úložného pole HP EVA, ale tato možnost byla dražší než nákup pole tvořeného jen disky flash. Mitsubishi nakonec zvolila pole S Class od firmy Nimbus Systems tvořené jen disky flash.

Toto 2TB pole mělo v době pořízení doporučenou cenu 50 tisíc dolarů, ale u prodejců ho bylo možné pořídit o pětinu levněji. Pole Nimbus se použilo výhradně pro prostředí SAP, takže byl zajištěn nejvyšší možný výkon bez nutnosti konfigurace  pro více úloh.

Vynikající výkon úložiště flash v poli Nimbus nejen eliminoval problémy s propustností databáze, ale také zkrátil dobu zálohování dat z původních čtyř hodin v poli HP EVA na pouhých 15 minut.

Úložiště tvořené jen z disků flash, připojené přes Fibre Channel navíc zkrátilo čas zálohování ze dvou hodin na 20 minut, což je snížení o 83 %. Nyní se vše stihne během nočního času a časy odezvy systému SAP pro uživatele jsou opět v přijatelných mezích.

„Jsou díky tomu velmi spokojení,“ pochvaluje si. „Ten výkon se mi líbí. Nevznikl žádný problém. Bylo to snadné – pole jsme začali instalovat v jednu ráno a v provozu bylo již odpoledne,“ dodává Wattles.

 

Důležité jak, a ne za kolik

Ryan Chien, analytik pro oblast úložišť a pamětí v analytické firmě iSuppli, tvrdí, že použití technologie flash pro zrychlení databází může být i relativně velmi levné, pokud jsou uživatelé při hledání způsobu implementace obezřetní. Také nevelká kapacita flash totiž může podle něj vydržet na dlouho.

„Pravděpodobně nejekonomičtějším způsobem zrychlení databází Oracle je umístění tabulek zápisů a hash tabulek do flash pamětí,“ říká Chien.

„To vám stále poskytne dvojnásobné až trojnásobné zvýšení výkonu bez obrovské investice, která by vznikla při přesunu celé databáze na SSD. V letošním roce jde skutečně o nejlepší řešení. Většina firem zatím 100TB kapacity polí nepotřebuje.“

 

Úvodní foto: © Scanrail - Fotolia.com










Komentáře