Ни для кого не секрет, что большинство вендоров СХД привязывают своих пользователей к накопителям собственной торговой марки. Так что типичный подбор, например, SSD подразумевает определение парт-номера накопителя в соответствии с характером нагрузки (read, mixed, write) и его емкостью. В целом, данный подход призван облегчить жизнь IT отделу, но при этом создать повышенную нагрузку на бюджет компании. А бюджеты, как известно, не резиновые. Поэтому всегда существовали и будут существовать вендоры, производящие решения из области хранения данных, которые позволяют использовать накопители сторонних производителей. В этом случае у пользователей имеется гораздо больше возможностей по выбору тех или иных накопителей, поскольку листы совместимости СХД содержат в себе большое количество позиций.

В рамках данной статьи мы рассмотрим, на какие моменты стоит обратить внимание и какие нюансы стоит учесть, чтобы правильно подобрать SSD для работы в составе СХД. Описанные положения в целом справедливы для многих решений, но мы будем акцентировать их в первую очередь в отношении СХД производства QSAN Technology.

Начать стоит прежде всего с некоторой классификации SSD, которые применяются в СХД QSAN. Это могут быть SFF (2.5”) SSD с интерфейсами SAS и SATA, а также U.2 (2.5”) SSD NVMe. Сейчас на рынке наблюдается некоторое «уплотнение» производителей SSD прежде всего из-за необходимости предсказуемых поставок флеш памяти. Каждый крупный вендор SSD старается по максимуму аккумулировать производство у себя. В результате современная витрина поставщиков SSD для СХД выглядит так:

Western Digital уже давно сворачивает производство SAS SSD в пользу NVMe моделей. Но по факту они по-прежнему доступны, пусть и не в больших объемах. Kioxia (ex. Toshiba) по каким-то причинам на текущий момент слабо представлена в РФ (напомним, речь про SSD, а не HDD; там позиции Toshiba весьма заметны). Зато у остальных вендоров с ассортиментом все в порядке. Так что выбрать есть из чего.

Стоит отметить, что речь идет именно об Enterprise моделях SSD. Ведь именно такие накопители присутствуют в листе совместимости QSAN. Основные отличия Enterprise SSD от Consumer SSD заключается в ряде основных технических моментов:

• Enterprise SSD имеют встроенные конденсаторы для защиты кэша накопителя от внезапного отключения электропитания

• Enterprise SSD имеют обратную связь с RAID контроллером для корректной работы в составе группы

• Consumer SSD как правило имеют SLC кэш на запись, за пределами которого скорость падает в несколько раз       

Важной характеристикой SSD в плане использования в СХД является необходимость его работы одновременно с двумя контроллерами. SAS SSD имеют «врожденный» режим работы Dual port в силу особенностей интерфейса SAS. NVMe в целом также может работать в режиме Dual port. Однако из-за необязательности поддержки этого режима стоит более внимательно относиться к выбору NVMe SSD. Так, например, весьма распространенные на рынке NVMe SSD от Intel работают только в режиме Single port и потому не подходят для All Flash NVMe QSAN XF3126D. Внешне диски NVMe с поддержкой Dual port и без оной никак не отличаются. Поэтому все внимание должно быть обращено на спецификации накопителей.

SATA SSD в силу своих характеристик всегда работают только в режиме Single port. Но все равно существует способ заставить их взаимодействовать с двумя контроллерами СХД. Для этого между SSD и разъемом на бэкплейне СХД размещают платы-переходники. У ряда вендоров они называются интерпозерами, у QSAN – MUX board. Суть работы такого переходника в постоянном переключении сигналов интерфейса SSD между контроллерами (режим round robin). Физически этот переходник крепят на салазку с диском. Так как салазки у QSAN бывают двух типов – SFF и LFF, то и MUX board выпускается в виде двух SKU, различающихся креплением.

Из-за самого принципа работы MUX board в постоянном попеременном переключении сигнала, производительность SATA SSD при работе в СХД будет вдвое ниже, чем у аналогичного по характеристикам SAS SSD. В результате не получится достичь максимальной производительности СХД при использовании SATA SSD. Учитывая, что в некоторый момент времени стоимость SAS SSD вплотную приближалась к SATA SSD, да и еще MUX board отнюдь не бесплатные, создавалось ощущение, что о SATA SSD в СХД можно забыть. Однако в текущих реалиях дефицита комплектующих интерес к SATA заметно увеличился прежде всего благодаря лучшей доступности на рынке из-за банально большего числа вендоров и вновь увеличившегося ценового разрыва между SATA и SAS моделями. Так что сегодня SATA SSD внутри СХД можно воспринимать как дешевую альтернативу SAS.

Также SATA SSD можно рассматривать как альтернативу некогда быстрым HDD 10K/15K. Диски 15К уже вытеснены с рынка, поскольку в цене не отличаются даже от SAS SSD. HDD 10K пока еще дешевле. Но SATA SSD имеют больший объем, а уж про разрыв в плане производительности даже говорить не приходится.

До недавнего момента в листе совместимости QSAN было достаточно мало позиций SATA SSD. Но сейчас идет наверстывание упущенного, и данный список активно пополняется. Также отметим, что в случае необходимости компания Skilline на правах сервисного партнера QSAN может самостоятельно протестировать накопители у себя в лаборатории для последующего включения их в общий лист совместимости.

Рассматривая современные SSD в составе СХД стоит отметить ряд важных моментов:

• В отличие от HDD производительность почти не растет при увеличении свыше 5-7 шт. SSD в группе. То есть дальнейший рост числа накопителей приведет лишь к увеличению пространства хранения.

• Производительность современных контроллеров СХД достаточна, чтобы не задумываться о подсчете parity в RAID 5/6. Но RAID10 безусловно остается более производительным в основном из-за более низких значений RAID penalty и write amplification.

• Крайне рекомендуется создание нескольких пулов и их распределение между контроллерами СХД для повышения быстродействия.

Если пытаться сравнивать одни и те же SSD в составе СХД и внутри сервера, то неизбежно столкнемся с фактом превосходства внутренних накопителей над внешними (по отношению к серверу) в плане производительности. Основные причины, из-за которых такое возможно:

• Доступ к SSD через внутреннюю шину PCI-E заметно снижает показатель latency.

• Внутренние SSD используются монопольно, а в СХД – совместно. Особенно разница заметна при однопоточном использовании.

• Разные настройки очередей выполнения операций ввода/вывода при многопоточном использовании.

Но несмотря на это, суммарная производительность СХД всегда не хуже аналогичной конфигурации, выполненной на базе локальных накопителей.

С точки зрения тюнинга производительности СХД можно выделить ряд рекомендаций:

• Распараллеливание запросов ввода/вывода:

  • Несколько пулов на СХД

  • Несколько томов на СХД

  • Несколько физических серверов и виртуальных машин на один том (в случае кластера)

• Изменение значения очереди команд в ОС сервера. Это особенно полезно для FC HBA в случае асимметричной нагрузки.

• Распределение пулов между контроллерами СХД.

• Использование MPIO с политикой round robin.

• Использование многоканального режима работы памяти в контроллерах СХД. В этом случае можно увеличить производительность до 20% при конкурентных запросах.

Однако не стоит забывать и о факторах, которые напрямую влияют на общий результат:

• Необходима достаточная производительность процессоров сервера.

• Излишне большое количество активных путей до СХД (более 8) повышает нагрузку на CPU сервера.

• Необходима достаточная пропускная способность каналов связи между серверами и СХД.

• Важно помнить, что в силу физических параметров степень заполнения SSD данными (более 90%) снижает их производительность на операциях записи.

В итоге, если все сделать правильно, то показатели производительности СХД QSAN не заставят вас разочароваться в своем выборе одного из главных элементов IT инфраструктуры.