Вопрос: Каково текущее состояние (2016) SSD в RAID?


В Интернете доступно много ресурсов, которые обсуждают использование SSD-накопителей в конфигурациях RAID, однако это в основном датируется несколькими годами, а экосистема SSD очень быстро движется - правильно, поскольку мы ожидаем выпуск продукта Intel «Optane» в конце этого года который изменит все ... снова.

Я предоставлю свой вопрос, подтвердив, что существует качественное различие между твердотельными накопителями (например, Intel 535) и твердотельными накопителями класса Datacenter (например, Intel DC S3700).

Моя главная проблема связана с TRIM поддержка в сценариях RAID. Насколько я понимаю, несмотря на то, что прошло более 6 лет с тех пор, как SSD были внедрены в компьютеры потребительского класса и 4 года с тех пор, как NVMe был коммерчески доступен, современные RAID-контроллеры по-прежнему не поддерживают выпуск TRIM команды для присоединенных SSD - за исключением RAID-контроллеров Intel в режиме RAID-0.

Я удивлен, что TRIM поддержка отсутствует в режиме RAID-1, учитывая, как диски зеркалируют друг друга, это кажется простым. Но я отвлекся.

Я отмечаю, что если вы хотите отказоустойчивости с дисками (как HDD, так и SSD), вы будете использовать их в конфигурации RAID, но поскольку SSD будут без TRIM, это означает, что они будут страдать от Write-Amplification, что приведет к дополнительному износу, что в свою очередь, приведет к сбоям SSD преждевременно - это печальная ирония: система, предназначенная для защиты от сбоя диска, может привести к ее прямому результату.

Так:

  1. Является TRIM поддержка, необходимая для современных (2015-2016 гг.) SSD?

    1.1. Есть ли разница в необходимости TRIM поддержка SATA, SATA-Express и SSD на основе NVMe?

  2. Часто диски рекламируются как улучшенные встроенные сборщики мусора; это устраняет необходимость TRIM? Как их процесс GC работает в средах RAID?

    1.1. Например, см. Этот QA с 2010 года, в котором описывается довольно-плохая деградация производительности из-за отсутствия TRIMming ( https://superuser.com/questions/188985/how-badly-do-ssds-degrade-without-trim ) - и в этой статье от 2015 года говорится о том, что настоятельно рекомендуется использовать TRIM ( http://arstechnica.com/gadgets/2015/04/ask-ars-my-ssd-does-garbage-collection-so-i-dont-need-trim-right/ ). Каков ваш ответ на эти сильные аргументы в пользу необходимости TRIM?

  3. Многие статьи и обсуждения с более ранних лет относятся к SLC vs MLC flash и что SLC является предпочтительным из-за его гораздо более продолжительной продолжительности жизни - однако, похоже, сегодня все SSD (независимо от того, где они находятся на спектре Consumer-to-Enterprise), являются MLC thesedays - больше ли это отличие?

    1.1 А как насчет TLC?

  4. У корпоративных твердотельных накопителей, как правило, есть намного более высокие пределы выносливости / записи (часто измеряемые в том, сколько раз вы можете полностью перезаписать диск за день, в течение ожидаемого 5-летнего срока службы накопителя) - если их предельный цикл записи очень высок (например, 100 полных записей в день) означает ли это, что они не нужны TRIMвообще, потому что эти пределы настолько высоки, или - наоборот - это те пределы, которые достижимы только при использовании TRIM?


47
2018-05-13 09:47


Источник


Хотя я не могу ответить на ваш вопрос, я думаю, что это следует учитывать в свете того факта, что наша отрасль пытается убить собственный RAID, поставщики общедоступных облаков используют SSD в настоящее время в службах расчета и хранения, поэтому они решили это с программным обеспечением, кодированием стирания и т. д. Инновации в облачных вычислениях выявили такие вещи, как аппаратный RAID, Cisco IOS и запатентованные сети хранения данных, как бессмысленные товары, ферментирующие в верхней части пищевой цепи и фактически препятствующие инновациям. аппаратный RAID не может быть продан по шкале (до AWS, Azure, CERN), поэтому .... - Sum1sAdmin
@ Sum1sAdmin поставщики общедоступных облаков используют SSD в настоящее время в службах расчета и хранения Вы говорите, что AWS или BlackBlaze хранят данные только на SSD? - A.L
@ A.L нет, я только указываю, что предложение SSD для блочного, файлового, объектного и эфемерного хранилища - Sum1sAdmin
Я полностью не согласен с «качественным различием» между коммерческим и потребительским. Могу вас заверить, что нет никакой разницы в производстве NAND. Конечно, есть разные производители (Samsung против Intel), но у них нет специального процесса производства потребителя. Есть, конечно, отличительные особенности, но не различия в качестве. - Jim B
Говоря о Optane, мы почти на полпути до 2016 года, и это нигде не видно ... Кто-нибудь знает, что это за сделка? - Jeff Meden


Ответы:


Попробуем ответить на один вопрос одновременно:

  • Необходима ли поддержка TRIM для современных (2015-2016 гг.) SSD?

Короткий ответ: в большинстве случаев нет. Длинный ответ: если вы зарезервируете достаточное запасное пространство (~ 20%), даже потребительский накопитель обычно имеет довольно хорошие показатели согласованности производительности (но вы необходимость чтобы избежать приводов, которые вместо этого задыхаются от длительной записи). Приводы корпоративного класса еще лучше, поскольку они имеют более высокое запасное пространство по умолчанию и потому, что их контроллер / прошивка оптимизированы для непрерывного использования накопителя. Например, посмотрите на диск S3700, на который вы ссылались: даже без обрезки, он имеет очень хорошую консистенцию записи.

  • Часто диски рекламируются как улучшенные встроенные сбор мусора, устраняет ли необходимость в TRIM? Как сделать их процесс GC работает в средах RAID

Сборщик мусора накопителя делает свою магию внутри тестовой камеры - он ничего не знает о внешней среде. Это означает, что он (в основном) не зависит от уровня RAID массива. Тем не менее, некоторые уровни RAID (в принципе, основанные на четности) могут иногда (и в некоторой конкретной реализации) увеличивать коэффициент усиления записи, поэтому это, в свою очередь, означает более высокую работу для подпрограмм GC.

  • Много статей и дискуссий с более ранних лет относятся к SLC vs MLC, и что SLC является предпочтительным из-за его гораздо более продолжительной продолжительности жизни, однако, похоже, что все SSD (независимо от того, где они находятся на спектре Consumer-to-Enterprise) - это MLC thesedays - это различие актуальности

Приводы SLC в основном исчезли с предприятия, будучи отнесены главным образом к военным и некоторым промышленным задачам. Помеченное предприятие теперь разделено на три класса:

  • Вспышка HMLC / MLCe - одна с лучшими бинными микросхемами MLC и сертифицирована для поддержания циклов перезаписи минимум 25000/30000;
  • Чипы 3D MLC оцениваются примерно в 5000-10000 циклов перезаписывания;
  • нормальные плоские чипы MLC и 3D TLC рассчитаны на около 3000 циклов перезаписи.

В действительности любой из вышеперечисленных типов флэш-памяти должен обеспечить вам полную емкость записи и, фактически, вы можете найти корпоративные диски со всеми вышеперечисленными типами флэш-памяти.

Реальная дифференциация между корпоративными и потребительскими дисками:

  • комманда контроллера / прошивки, с корпоративными дисками гораздо сложнее умереть из-за неожиданной ошибки контроллера;
  • защищенный от записи кеш записи, чрезвычайно важный для предотвращения сбоев на Flash Translation Layer (FTL), который хранится на самой вспышке.

Драйверы корпоративного класса лучше в основном из-за их контроллеров и силовых конденсаторов, а не из-за лучшей вспышки.

  • У корпоративных твердотельных накопителей, как правило, гораздо более высокая выносливость / Пределы записи (часто измеряются, сколько раз вы можете полностью перезапишите диск за день, на протяжении всего ожидаемого 5 лет продолжительность жизни), устраняет ли это какие-либо проблемы по сравнению с Write-Amplification вызвано не запуском TRIM?

Как указано выше, диски корпоративного класса имеют гораздо более высокое запасное пространство по умолчанию (~ 20%), что, в свою очередь, резко снижает потребность в регулярных TRIM

Во всяком случае, в качестве дополнительной заметки, пожалуйста, рассмотрите некоторые программные RAID-массивы, поддерживающие TRIM (кто-то сказал Linux MDRAID?)


24
2018-05-13 11:08



Только 35000 циклов записи ?! Это звучит не очень много. Я думаю, это имеет смысл, если увеличенные замены дисков дешевле, чем покупка той же мощности в SLC. - immibis
~ 30000 минимальных гарантированных циклов перезаписывания - ничто плохое: с увеличенной пропускной способностью, подключенной коммутатором к 2-битным ячейкам NAND, MLC-накопители намного дешевле, чем SLC, при этом поддерживая аналогичный рейтинг выносливости. Более того, дни, когда ячейки класса SLC класса 50 нм оценивались в> 100000 циклов перезаписывания, вероятно, исчезли: даже корпоративные диски имеют флэш-память класса 34/25 нм (или меньше), с более низкой выносливостью (что также влияет на диски SLC). - shodanshok
@shodanshok. Ваш вывод: «Использовать SSD-устройства корпоративного уровня (SAS), подключенные к обычным RAID-контроллерам, и не беспокоиться об этом», - и что я не увижу производительность за 5 лет, на которую требуется гарантия? И что проблемы производительности, зафиксированные другими пользователями, влияют только на диски потребительского класса? - Dai
@Dai для дисков корпоративного класса Я не имею в виду только SSD SS, а также выбранные SSD-диски SATA можно считать «корпоративным классом». И да, корпоративные диски имеют очень хорошую производительность, даже в устойчивом состоянии (то есть: полностью заполнены). Пример таких дисков см. В разделе Вот, Даже некоторые потребительские диски, в сочетании с щедрым избыточным представлением, могут быть вполне последовательными. Видеть Вот для примера. - shodanshok
Binning - это процесс с использованием кремниевых чипов, которые рассматриваются и сгруппированы по их качеству. Таким образом, чипы предприятия MLC NAND в основном являются «лучшими», лучше проверенными фишками. - shodanshok


TRIM - это не то, о чем я когда-либо беспокоился при использовании SSD на современных RAID-контроллерах. Усовершенствованные твердотельные накопители, аппаратные функции RAID-контроллера были оптимизированы для этих рабочих нагрузок, и обычно существует отчетность о выносливости.

TRIM предназначен для приводов SATA с нижним концом. Для SSD SSAS у нас есть SCSI unmap, и, возможно, именно по этой причине я не сталкиваюсь с потребностями TRIM ...

Но другой комментатор прав. Software-Defined Storage (SDS) меняет способ использования твердотельных накопителей. В решениях SDS RAID-контроллеры не имеют значения. И такие вещи, как TRIM, как правило, менее важны, потому что SSD заполняют определенные роли. Я думаю о Nimble кэше чтения данных или ZFS L2ARC и ZIL ... Они все отвечают конкретным потребностям, и программное обеспечение использует ресурсы более разумно.


9
2018-05-13 10:22



МНООНПП и TRIM делают то же самое. - Michael Hampton♦
Trim / unmap всегда требуется - без него вам придется полностью полагаться на сборку внутренних мусора - Jim B
Внутренняя сборка мусора не заменяет TRIM. Нет функции прошивки, которая может заменить то, что делает TRIM. Это немного тревожно, поэтому многие ответы здесь не понимают, что на самом деле делает TRIM и почему это необходимо. См. Такие статьи, как arstechnica.com/gadgets/2015/04/... - Shiv


Уровни RAID с SSD Ответ выше говорит о том, что уровни RAID с контролем четности, например RAID 5, увеличивают усиление записи. Существует более чем один способ интерпретировать это: воздействие на один диск или влияние на набор дисков.

По сравнению с отсутствием избыточности RAID 5 добавляет записи в набор, поскольку он добавляет контрольную сумму. По сравнению с массивом RAID 0 (n-1) при каждом ударе массива RAID 5 с n дисками нет ничего. Каждый из n дисков получает столько же записей. RAID 5 добавляет 1 / (n-1) дополнительную запись в набор. RAID 1 и RAID 10, однако, добавьте 100% дополнительных записей в набор, потому что все написанное на один SSD записывается в его зеркало.

Итак, с точки зрения записи в RAID 5, установленного с RAID 10 с таким же количеством дисков, SSD в наборе RAID 5 будет получать меньше записей. И это остается верным, даже если вы увеличите количество SSD в RAID 10, чтобы уравнять полезную емкость.


1
2018-02-02 23:19





shodanshok коснулся реального ответа здесь. Если вы зарезервируете дополнительное пространство, «чрезмерное обеспечение», ваша стойкость к выносливости и производительности записи SSD будет со временем улучшаться, а отсутствие поддержки TRIM станет в основном неактуальным. Резервирование того, что дополнительное пространство может быть сделано так же просто, как, начиная с нового SSD, разбиение на разделы меньше, чем полная емкость. Большинство контроллеров in-drive обрабатывают неиспользуемое пространство так же, как зарезервированное пространство, и тем самым значительно уменьшают усиление записи. Для загрузки и ОС достаточно 10% зарезервированного пространства. Для дисков, которые переписываются часто, увеличьте это пространство.


0
2018-02-02 23:08