Trạng thái hiện tại (2016) của SSD trong RAID là gì?


51

Có rất nhiều tài nguyên có sẵn trực tuyến thảo luận về việc sử dụng ổ SSD trong cấu hình RAID - tuy nhiên, những thứ này chủ yếu có từ vài năm trước và hệ sinh thái SSD rất nhanh - ngay khi chúng tôi dự kiến ​​phát hành sản phẩm "Optane" của Intel vào cuối năm nay sẽ thay đổi mọi thứ ... một lần nữa.

Tôi sẽ mở đầu câu hỏi của mình bằng cách khẳng định có sự khác biệt về chất giữa SSD cấp độ người tiêu dùng (ví dụ: Intel 535) và SSD cấp trung tâm dữ liệu (ví dụ: Intel DC S3700).

Mối quan tâm chính của tôi liên quan đến TRIMhỗ trợ trong các kịch bản RAID. Theo hiểu biết của tôi, mặc dù đã hơn 6 năm kể từ khi SSD được giới thiệu trong các máy tính cấp tiêu dùng và 4 năm kể từ khi NVMe có sẵn trên thị trường - bộ điều khiển RAID hiện đại vẫn không hỗ trợ phát TRIMlệnh cho SSD gắn liền - ngoại trừ bộ điều khiển RAID của Intel ở chế độ RAID-0.

Tôi ngạc nhiên rằng TRIMsự hỗ trợ không có trong chế độ RAID-1, do cách các ổ đĩa phản chiếu lẫn nhau, điều đó có vẻ đơn giản. Nhưng tôi lạc đề.

Tôi lưu ý rằng nếu bạn muốn có khả năng chịu lỗi với các ổ đĩa (cả ổ cứng và SSD), bạn sẽ sử dụng chúng trong cấu hình RAID - nhưng vì SSD sẽ không có TRIM, điều đó có nghĩa là chúng sẽ bị ghi-khuếch đại dẫn đến hao mòn thêm đến lượt nó sẽ khiến SSD bị hỏng sớm - đây là một điều trớ trêu đáng tiếc: một hệ thống được thiết kế để bảo vệ chống lại sự thất bại của ổ đĩa có thể sẽ dẫn đến kết quả trực tiếp.

Vì thế:

  1. TRIMhỗ trợ cần thiết cho SSD hiện đại (thời kỳ 2015-2016) không?

    1.1. Có sự khác biệt nào về nhu cầu TRIMhỗ trợ giữa các ổ SSD dựa trên SATA, SATA-Express và NVMe không?

  2. Các ổ đĩa thường được quảng cáo là đã cải tiến bộ sưu tập rác tích hợp; điều đó có làm giảm nhu cầu TRIMkhông? Làm thế nào để quá trình GC của họ hoạt động trong môi trường RAID?

    1.1. Ví dụ: xem QA này từ năm 2010 mô tả sự suy giảm hiệu suất khá tệ do không TRIMming ( https://superuser.com/questions/188985/how-badly-do-ssds-degrade-without-trim ) - và điều này bài viết từ năm 2015 khiến trường hợp sử dụng TRIM được khuyến khích mạnh mẽ ( http://arstechnica.com/gadgets/2015/04/ask-ars-my-ssd-does-garbage-collection-so-i-dont-need-trim -right / ). Phản ứng của bạn đối với những lập luận mạnh mẽ này cho sự cần thiết là TRIMgì?

  3. Rất nhiều bài báo và thảo luận từ những năm trước liên quan đến đèn flash SLC và MLC và SLC thích hợp hơn, do tuổi thọ của nó dài hơn nhiều - tuy nhiên dường như tất cả các ổ SSD ngày nay (bất kể chúng nằm ở đâu trên phổ tần dành cho người tiêu dùng) là MLC từ điển - sự phân biệt này có liên quan nữa không?

    1.1 Còn đèn flash TLC thì sao?

  4. SSD doanh nghiệp có xu hướng có giới hạn độ bền / ghi cao hơn nhiều (thường được đo bằng số lần bạn có thể ghi đè hoàn toàn ổ đĩa trong một ngày, trong suốt vòng đời dự kiến ​​5 năm của ổ đĩa) - nếu giới hạn chu kỳ ghi của chúng là rất cao (ví dụ: 100 bài viết hoàn chỉnh mỗi ngày) có nghĩa là họ hoàn toàn không cần TRIMbởi vì những giới hạn đó quá cao, hoặc - ngược lại - những giới hạn đó chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng TRIM?


6
Mặc dù tôi không thể trả lời câu hỏi của bạn nhưng tôi nghĩ rằng nên xem xét thực tế rằng ngành công nghiệp của chúng tôi đang cố gắng hết sức để loại bỏ RAID độc quyền, tất cả các nhà cung cấp đám mây công cộng đều sử dụng dịch vụ lưu trữ và tính toán của SSD, chắc chắn họ đã giải quyết điều này với phần mềm, mã hóa xóa, v.v. Những đổi mới về điện toán đám mây đã phơi bày những thứ như RAID phần cứng, Cisco IOS và mạng lưu trữ độc quyền như những hàng hóa vô nghĩa lên men ở đầu chuỗi thực phẩm và thực sự cản trở sự đổi mới. RAID phần cứng không thể được bán ở quy mô (cho AWS, Azure, Cern) vì vậy ....
Sum1sAdmin

@ Sum1sAdmin tất cả các nhà cung cấp đám mây công cộng đều sử dụng SSD trên các dịch vụ lưu trữ và tính toán Bạn có nói rằng AWS hoặc BlackBlaze chỉ lưu trữ dữ liệu trên SSD không?
AL

@AL cũng không, tôi chỉ chỉ ra rằng SSD cung cấp cho khối, tệp, đối tượng và lưu trữ phù du
Sum1sAdmin

Tôi hoàn toàn không đồng ý với "sự khác biệt về chất" giữa thương mại và người tiêu dùng. Tôi có thể đảm bảo với bạn rằng không có sự khác biệt trong sản xuất NAND. Chắc chắn có nhiều nhà sản xuất khác nhau (Samsung vs Intel) nhưng không có quy trình sản xuất tiêu dùng đặc biệt. Chắc chắn có sự khác biệt về tính năng, nhưng không phải là sự khác biệt về chất lượng.
Jim B

Nói về Optane, chúng ta đã đi được gần nửa năm 2016 và không nơi nào trong tầm nhìn ... Có ai biết thỏa thuận này là gì không?
Jeff Meden

Câu trả lời:


24

Hãy thử trả lời một câu hỏi cùng một lúc:

  • Hỗ trợ TRIM có cần thiết cho SSD hiện đại (2015-2016) không?

Câu trả lời ngắn: trong hầu hết các trường hợp, không. Câu trả lời dài: nếu bạn dự trữ đủ dung lượng dự phòng (~ 20%), ngay cả ổ đĩa cấp độ người tiêu dùng thường có giá trị nhất quán hiệu suất khá tốt (nhưng bạn cần tránh các ổ đĩa, thay vào đó, bị nghẹt khi ghi liên tục). Các ổ đĩa cấp doanh nghiệp thậm chí còn tốt hơn, bởi vì chúng có không gian dự phòng cao hơn theo mặc định và vì bộ điều khiển / phần sụn của chúng được tối ưu hóa để sử dụng ổ đĩa liên tục. Ví dụ, hãy xem ổ đĩa S3700 mà bạn đã tham chiếu: ngay cả khi không cắt xén, nó có tính nhất quán ghi rất tốt.

  • Thông thường các ổ đĩa được quảng cáo là đã cải tiến bộ sưu tập rác tích hợp, điều đó có làm giảm nhu cầu TRIM không? Làm thế nào để quá trình GC của họ hoạt động trong môi trường RAID

Trình thu gom rác ổ đĩa thực hiện phép thuật của nó bên trong hộp cát ổ đĩa - nó không biết gì về môi trường bên ngoài. Điều này có nghĩa là (hầu hết) không bị ảnh hưởng bởi cấp độ RAID của mảng. Điều đó nói rằng, về cơ bản, một số cấp độ RAID (cơ bản dựa trên tính chẵn lẻ) đôi khi có thể (và trong một số triển khai cụ thể) làm tăng hệ số khuếch đại ghi, do đó, điều này có nghĩa là công việc cao hơn cho các thói quen của GC.

  • Rất nhiều bài báo và thảo luận từ những năm trước liên quan đến đèn flash SLC và MLC và SLC thích hợp hơn, do tuổi thọ của nó dài hơn nhiều, tuy nhiên dường như tất cả các ổ SSD (bất kể chúng nằm ở đâu trên phổ tần của người tiêu dùng đến doanh nghiệp) đều là MLC - là sự phân biệt liên quan này nữa

Các ổ SLC về cơ bản đã biến mất khỏi doanh nghiệp, bị rớt hạng chủ yếu sang quân sự và một số nhiệm vụ công nghiệp. Doanh nghiệp được đánh dấu hiện được chia thành ba lớp:

  • Flash HMLC / MLCe là loại có chip MLC tốt hơn và được chứng nhận duy trì ít nhất 25000/30000 chu kỳ viết lại;
  • Chip MLC 3D được đánh giá ở khoảng 5000-10000 chu kỳ viết lại;
  • Các chip MLC và 3D TLC phẳng bình thường được đánh giá ở khoảng 3000 chu kỳ viết lại.

Trong thực tế, bất kỳ loại flash nào ở trên sẽ cung cấp cho bạn tổng dung lượng ghi và trên thực tế, bạn có thể tìm thấy các ổ đĩa doanh nghiệp với tất cả các loại flash ở trên.

Sự khác biệt thực sự giữa các ổ đĩa doanh nghiệp và người tiêu dùng là:

  • bộ điều khiển / phần sụn, với các ổ đĩa doanh nghiệp khó chết hơn nhiều do lỗi bộ điều khiển không mong muốn;
  • bộ đệm ghi được bảo vệ bằng năng lượng, cực kỳ quan trọng để ngăn chặn các lỗi đối với Lớp dịch Flash (FTL), được lưu trữ trên chính đèn flash.

Trình điều khiển cấp doanh nghiệp tốt hơn chủ yếu là do bộ điều khiển và tụ điện, thay vì đèn flash tốt hơn.

  • SSD doanh nghiệp có xu hướng có độ bền / giới hạn ghi cao hơn nhiều (thường được đo bằng số lần bạn có thể ghi đè hoàn toàn ổ đĩa trong một ngày, trong suốt vòng đời dự kiến ​​5 năm của ổ đĩa), điều này có làm giảm bớt bất kỳ mối lo ngại nào về Ghi-khuếch đại gây ra bởi không chạy TRIM?

Như đã nêu ở trên, các ổ đĩa cấp doanh nghiệp có dung lượng dự phòng mặc định cao hơn nhiều (~ 20%), do đó, làm giảm đáng kể nhu cầu về TRIM thông thường

Dù sao, như một lưu ý phụ, vui lòng xem xét một số RAID phần mềm hỗ trợ TRIM (ai đó đã nói Linux MDRAID? )


Chỉ có 35000 chu kỳ viết?! Điều đó không giống như rất nhiều. Tôi đoán nó có ý nghĩa nếu việc thay thế ổ đĩa tăng rẻ hơn so với việc mua cùng dung lượng trong SLC.
dùng253751

~ 30000 chu kỳ ghi lại được đảm bảo tối thiểu không có gì xấu: với công suất tăng do chuyển đổi sang NAND 2 bit trên mỗi cell, các ổ MLC rẻ hơn nhiều so với SLC trong khi vẫn duy trì xếp hạng độ bền tương tự. Hơn nữa, những ngày mà các tế bào SLC lớp 50nm được đánh giá ở mức> 100000 chu kỳ ghi lại có thể không còn nữa: ngay cả các ổ đĩa doanh nghiệp cũng có đèn flash lớp 34 / 25nm (hoặc nhỏ hơn), với độ bền thấp hơn (cũng ảnh hưởng đến các ổ SLC).
shodanshok

@shodanshok Kết luận của bạn là "Sử dụng SSD cấp doanh nghiệp (SAS) được gắn với bộ điều khiển RAID thông thường và đừng lo lắng về điều đó" - và tôi sẽ không thấy hiệu suất đạt được trong 5 năm một ổ đĩa được bảo hành? Và rằng các vấn đề hiệu suất được ghi lại bởi người dùng khác chỉ ảnh hưởng đến các ổ đĩa cấp độ người tiêu dùng?
Đại

@Dai cho các ổ đĩa "cấp doanh nghiệp" Tôi không có nghĩa là chỉ có SSD SSD, mà còn có cả ổ SSD SATA được chọn có thể được coi là "cấp doanh nghiệp". Và có, ổ đĩa doanh nghiệp có tính nhất quán hiệu suất rất tốt, ngay cả ở trạng thái ổn định (nghĩa là: hoàn toàn đầy đủ). Để biết ví dụ về các ổ đĩa như vậy, xem tại đây . Ngay cả một số ổ đĩa của người tiêu dùng, khi được kết hợp với sự cung cấp quá mức hào phóng, có thể khá nhất quán. Xem ở đây cho một ví dụ.
shodanshok

1
Binning là quá trình thông qua các chip silicon được kiểm tra và nhóm lại dựa trên chất lượng của chúng. Vì vậy, chip MLC NAND dành cho doanh nghiệp về cơ bản là "chip được sản xuất tốt hơn", được thử nghiệm tốt hơn.
shodanshok

9

TRIM không phải là điều tôi từng lo lắng khi sử dụng SSD trên bộ điều khiển RAID hiện đại. Các ổ SSD đã được cải thiện, các tính năng của bộ điều khiển RAID phần cứng đã được tối ưu hóa cho các khối lượng công việc này và thường có báo cáo độ bền.

TRIM dành cho các ổ đĩa SATA cấp thấp hơn. Đối với SSD SSD, chúng tôi có sơ đồ SCSI và có lẽ đó là lý do tôi không gặp phải nhu cầu TRIM ...

Nhưng các bình luận khác là chính xác. Bộ nhớ được xác định bằng phần mềm (SDS) đang thay đổi cách chúng ta sử dụng SSD. Trong các giải pháp SDS, bộ điều khiển RAID không liên quan. Và những thứ như TRIM có xu hướng ít quan trọng hơn vì SSD đang lấp đầy các vai trò được chỉ định. Tôi nghĩ về bộ nhớ đọc lưu trữ Nimble hoặc ZFS L2ARC và ZIL ... Tất cả đều đáp ứng các nhu cầu cụ thể và phần mềm đang tận dụng các tài nguyên thông minh hơn.


3
UNMAP và TRIM làm chính xác điều tương tự.
Michael Hampton

2
Trim / unmap luôn được yêu cầu - không có nó, bạn phải hoàn toàn dựa vào bộ sưu tập rác nội bộ
Jim B

Thu gom rác nội bộ không thay thế cho TRIM. Không có chức năng phần mềm có thể thay thế những gì TRIM làm. Có một chút đáng báo động vì vậy nhiều câu trả lời ở đây không hiểu TRIM thực sự làm gì và tại sao nó lại cần thiết. Tham khảo các bài viết như arstechnica.com/gadgets/2015/04/ trên
Shiv

1

Các cấp độ RAID với SSD Một câu trả lời ở trên cho thấy rằng các cấp độ RAID tương đương, như RAID 5, tăng khả năng khuếch đại ghi. Thực sự có nhiều hơn một cách để giải thích rằng: tác động lên một ổ đĩa hoặc tác động lên bộ ổ đĩa.

So với không có dự phòng, RAID 5 không ghi vào tập hợp vì nó thêm tính chẵn lẻ tổng kiểm tra. So với mảng RAID 0 của các ổ đĩa (n-1), tác động trên mỗi ổ đĩa của mảng RAID 5 với n ổ đĩa là không có gì. Mỗi ổ đĩa n nhận được nhiều như ghi. RAID 5 thêm ghi 1 / (n-1) vào bộ. Tuy nhiên, RAID 1 và RAID 10, thêm ghi 100% vào bộ vì mọi thứ được ghi vào một ổ SSD đều được ghi vào gương của nó.

Vì vậy, về mặt ghi vào bộ RAID 5 so với bộ RAID 10 có cùng số lượng ổ đĩa, ổ SSD trong bộ RAID 5 sẽ nhận được ít ghi hơn. Và điều đó vẫn đúng ngay cả khi bạn tăng số lượng SSD trong RAID 10 được thiết lập để cân bằng dung lượng có thể sử dụng.


0

Shodanshok đã chạm vào câu trả lời thực sự ở đây. Nếu bạn dành thêm dung lượng, "cung cấp quá mức", tính nhất quán về hiệu suất và khả năng ghi của SSD của bạn sẽ được cải thiện theo thời gian và việc thiếu hỗ trợ TRIM trở nên không liên quan. Dành thêm không gian có thể được thực hiện đơn giản như, bắt đầu với một ổ SSD mới, phân vùng ít hơn toàn bộ dung lượng. Hầu hết các bộ điều khiển trong ổ đĩa xử lý không bao giờ sử dụng không gian giống như không gian dành riêng và do đó làm giảm đáng kể khuếch đại ghi. Đối với khởi động và hệ điều hành, 10% không gian dành riêng có lẽ là đủ. Đối với các ổ đĩa được viết lại thường xuyên, hãy tăng dung lượng đó.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.