У цій статті ми хочемо розглянути особливості і можливості SSD-кешування в хмарі VMware.
Але для початку дамо ряд ключових визначень, щоб всі наші Новомосковсктелі знаходилися на одній хвилі оповідання.
Диск SSD (Solid State Drive) - це твердотільний накопичувач, в якому немає рухомих елементів, а для зберігання даних використовується флеш-пам'ять.
Такий диск можна порівняти з великою флешкою, його перевага полягає в швидкості роботи, стійкості до механічних пошкоджень, малому енергоспоживанні і не тільки. Зазвичай дискова підсистема вважається одним із слабких місць як для масово поширюваних програм, так і для серверів, заточених під різні завдання і рішення. Найчастіше адміністратори і хостинг-провайдери задаються питанням: «Як же прискорити СГД / сервер / роботу віртуальної машини з мінімальними витратами?».
На дане питання є і така відповідь: за допомогою технології SSD-кешування.
Зупинимося трохи докладніше на технології SSD-кешування, яку досить часто називають флеш-технологією, і розглянемо базові принципи її функціональності.
Використання SSD-дисків в якості кеш (SSD-кешування) - це технологія, що дозволяє кешувати як операції читання, так і операції записи по алгоритмам, схожим з роботою кеша жорсткого диска і / або оперативної пам'яті (буферизація запитів вводу-виводу).
При цьому блоки даних, запитувані при операціях читання, копіюються з HDD на SSD і в подальшому можуть бути лічені з SSD. Операції запису при виконанні певних умов (алгоритм роботи кеш) зберігаються на SSD-диски, потім копіюються на HDD. Час зберігання блоків даних, записаних на SSD, обмежена, як правило, мілісекундами.
За допомогою кеша SSD можна в значній мірі підвищити швидкість доступу до даних, не ставлячи під загрозу їх збереження. При включеному кеші в разі звернення до даних саме він досліджується в першу чергу. Якщо в кеші знаходяться дані, що збігаються із затребуваними, вони витягуються з кеша. В іншому випадку викликана елемент даних зчитується з основної пам'яті з подальшим занесенням в кеш.
Безумовною перевагою даної технології є прозора автоматична оптимізація використання пам'яті дисків при незмінності логіки додатків, що працюють з файлами. Більшість сучасних жорстких дисків використовують свій власний кеш, проте він мізерно малий у порівнянні з SSD-кешем і не настільки ефективний. Останній, в свою чергу, не обмежується одиницями / десятками мегабайтів, а може доходити до декількох гіга- і терабайтов.
Що стосується безпосередньо даних на жорстких дисках (HDD), вони характеризуються інтенсивністю звернення до них і формально можуть бути названі «холодними» (при досить рідкісному до них зверненні) і «гарячими» (при досить активному використанні). Якщо дані з кеша довго не запрошувалися, вони або видаляються, або скидаються на жорсткий диск, а зайняте місце віддається під більш «гарячі» дані, які можуть бути затребувані. Таким чином, місце в кеші використовується більш продуктивно.
Від загального до приватного
Використання флеш-технологій в корпоративних системах зберігання даних на сьогоднішній день є досить частим явищем, а реалізація механізмів кешування, в свою чергу, можлива на різних рівнях. Спробуємо розібратися в варіантах реалізації, розглянувши основні особливості і принципи роботи.
Більшість хмарних хостинг-провайдерів замість збільшення кількості жорстких дисків чи твердотільних накопичувачів віддають перевагу оптимізації продуктивності вже наявних СГД. При цьому майже кожен ставить за мету підвищити пропускну здатність підсистем вводу-виводу, зменшити час очікування відповіді додатків, домогтися можливості використовувати меншу кількість жорстких дисків більшого обсягу і знизити витрати в цілому.
Використання технології кешування дозволяє зменшити залежність продуктивності СГД від кількості дисків в базовому дисковому масиві, значно скорочуючи витрати і досягаючи вишеозвученние мети, одночасно зменшуючи при цьому адміністративне навантаження для налаштування продуктивності.
Як працюють з SSD-кешем СГД на прикладі флеш-технологій NetApp
Нагадаємо, що компанія NetApp була першою в області розробки інноваційних технологій кешування (читання / запис) і до цього дня підтверджує своє лідерство в галузі СГД корпоративного класу з підтримкою флеш-технологій, реалізуючи при цьому багаторівневий підхід.
Кешування на рівні контролера
NetApp Flash Cache (раніше PAM II) - це технологія Flash на рівні контролера СГД, яка дозволяє зберігати «гарячі», часто запитувані дані. Основна перевага цього рішення полягає в збільшенні продуктивності для робочих навантажень з великою кількістю операцій довільного читання без додавання високопродуктивних дискових пристроїв. За рахунок високопродуктивного кеша для операцій читання час очікування в порівнянні з дисковими накопичувачами знижується в десять і більше разів, а також поліпшується пропускна здатність введення-виведення. Здатність кешувати величезні обсяги активних даних забезпечує ефективність роботи Flash Cache з цілим спектром робочих навантажень.
Рівень контролера Flash Cache