Hei kaikki, olen täällä jakamassa ajatuksiani siitä, miten olen viime aikoina vääntänyt rautaa ja softaa SSD-levyjen suhteen, varsinkin kun puhutaan isoista tallennusjärjestelmistä. Minä olen IT-profi, joka on pyörittänyt palvelimia jo vuosikymmenen verran, ja viime viikot ovat menneet siinä, että olen testannut erilaisia konfiguraatioita Dellin EMC -laitteissa ja muissa vastaavissa setuppeissa. SSD:t ovat mullistaneet tallennuksen, mutta ne eivät ole plug-and-play -juttuja, varsinkaan kun skaalaat ylös enterprise-tasolle. Minä olen huomannut, että moni unohtaa, miten paljon suorituskyvyn optimoinnista irtoaa, jos vain kaivaa syvemmälle firmwareen ja RAID-konffareihin.
Aloitetaan perusjutuista, vaikka te kaikki olettekin profeja. SSD:t toimivat flash-muistilla, joka on NAND-pohjaista, ja tässä piilee sekä voima että heikkous. Minä muistan, kun ensimmäisen kerran asensin enterprise-SSHD:n SAN-ympäristöön; luulin, että se vain laulaa, mutta nopeasti huomasin, että write amplification -efekti söi kaiken hyödyn, jos TRIM ei ollut kunnolla päällä. Yritystason tallennuksessa, kuten NetAppin tai HPE:n järjestelmissä, tämä tarkoittaa, että sinun täytyy katsoa GC:ta, eli garbage collectionia, joka puhdistaa lohkoja taustalla. Minä olen aina sanonut, että jos et monitoroi tätä, SSD:si kuluvat nopeammin kuin odotat, koska kulutuspisteet (wear leveling) eivät jaa kuormaa tasaisesti.
Minä testasin hiljattain setuppia, jossa oli kasa Samsungin PM983 -levyjä RAID 0 +1 -konfiguraatiossa, ja huomasin, että ilman kunnollista alignmentia lohkot, 4K-sektori ei osu kohdalleen. Käytännössä tämä tarkoittaa, että IOPS:t tippuvat 20-30 prosenttia, jos partition offset ei ole multipla 4096:sta. Minä käytän aina fdisk:ia tai gparted:ia Linux-puolella varmistaakseni tämän, mutta Windows Serverissä se on bitlockerin kanssa oma taistelunsa. Muistan, kun konfiguroin Clusteria Failover:lla, ja SSD:n alustus meni pieleen, koska volume shadow copy ei osannut käsitellä aligned partitioneita oikein. Ratkaisu oli yksinkertainen: powershell-skripti, joka tarkistaa Get-PartitionSupportedFileSystemInfo:n kautta, onko kaikki linjassa.
Nyt mennään syvemmälle tallennusarrayhin. Yritystason järjestelmissä, kuten Pure Storage:n FlashArray:ssa, SSD:t ovat usein tiered storage -osana, jossa hot data menee NVMe-protokollaan. Minä olen optimoinut tällaisia hybridijärjestelmiä, ja avain on I/O-schedulerissa. Linuxissa cfq on vanha juttu; minä vaihdan deadline:en tai noop:iin, riippuen workloadista. Database-ympäristössä, kuten SQL Serverissä, tämä tarkoittaa, että latency tippuu alle 100 mikrosekunnin, jos scheduler priorisoi read-queuen oikein. Minä olen mitannut io_uring:ia kernel 5.10+:ssa, ja se on pelastus, koska se vähentää context switch -kustannuksia verrattuna vanhaan aio:hin. Käytännössä minä konfiguroin /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler:iin noop, ja bäm, throughput nousee 50 gigatavua sekunnissa.
Puolestaan Windows-puolella, jossa minä vietän paljon aikaa, SSD-optimointi menee Power Planien ja defragmentaation kautta. Minä en koskaan aja defrag:ia SSD:llä, koska se kuluttaa kirjoituksia turhaan, mutta Storage Optimizer hoitaa TRIM:n automaattisesti. Minä olen kuitenkin aina manuaalisesti tarkistanut Optimize-Volumen powershell:llä, ja joskus lisään registry-tweakin, kuten DisableDeleteNotify:ia 0:ksi, jotta TRIM aktivoituu paremmin. Yritystason tallennuksessa, varsinkin kun puhutaan vSphere:stä tai Hyper-V:stä, tämä linkittyy host-level optimointiin. Minä olen setupannut virtual hosteja, joissa guest OS näkee SSD:n virtuaalisena, ja jos hypervisor ei pass-through NVMe:tä oikein, saat bottleneck:in PCIe-bus:lle. Minä suosin SR-IOV:ta Intelin X710 NIC:eiden kanssa, mutta tallennuksessa se on PCIe 4.0 -yhteensopivuus, joka ratkaisee kaiken.
Minä olen myös paininut firmware-päivitysten kanssa. SSD-valmistajat, kuten Intel tai Micron, julkaisevat firmwarejä, jotka korjaavat endurance -ongelmia. Minä muistan, kun päivitin firmware:n Dell PowerEdge R740:ssa, ja se nosti TBW:ta (terabytetä kirjoitettuna) 30 prosenttia, koska se paransi wear leveling -algoritmia. Mutta varoitus: älä päivitä tuotannossa ilman testlabia, koska jos se brickkaa, olet kusessa. Minä käytän aina vendorin toolia, kuten Samsung Magician:ia enterprise-versiota, ja tarkistan MD5-checksummin ennen asennusta. Tässä yhteydessä RAID-kontrollerit, kuten LSI MegaRAID, vaativan oman firmware:nsä, ja minä olen konfiguroinut cache-pin:ä SSD:lle, jotta write-back -tila aktivoituu vain jos battery backup on ok.
Katsotaan workload-spesifistä optimointia. Jos minä pyöritän big dataa Hadoop:lla, SSD:n striping on kriittinen. Minä asetan RAID 5:een, mutta enterprise-array:ssa käytän erasure codingia korvaamaan parityn, koska se säästää capacityä. Minä olen laskenut, että 10-levyn poolissa erasure coding 10+2 antaa saman resilience:n mutta 20 prosentin enemmän usable space:a. Käytännössä minä monitoroin Prometheus:lla ja Grafana:lla I/O wait -prosentteja, ja jos se nousee yli 5:n, tiedän, että täytyy tuneata queue depth:ia. NVMe SSD:issä queue depth voi olla 65536, mutta jos HBA ei tue sitä, saat throttling:in. Minä olen debugannut tätä ethtool:lla ja lspci:lla, ja ratkaisu oli usein BIOS-setin PCIe ASPM off:ksi.
Verkon puolella SSD-optimointi linkittyy iSCSI:hen tai FC:hen. Minä olen setupannut 32Gbps FC-switchejä Brocadelta, ja kun liität SSD-array:n, latency on alle 1 ms end-to-end. Mutta jos MTU ei ole jumbo frameissa (9000 bytea), saat fragmentation:in, joka tappaa throughput:in. Minä konfiguroin aina ifconfig:lla tai ethtool:lla MTU:n, ja testaan iperf:lla. Windowsissa tämä on netsh:llä, ja minä olen huomannut, että RSS (Receive Side Scaling) täytyy tuneata CPU-corejen mukaan, muuten SSD:n readit ruuhkautuvat NIC:llä. Minä käytän ethtool -K nic offload tx offload:a, joskus, riippuen driverista.
Turvallisuuden näkökulmasta minä olen aina SED:itä (Self-Encrypting Drives) suosittelemassa enterprise:ssa. SSD:t kuten TCG Opal -standardin mukaiset salaa data at rest, ja minä konfiguroin PSID:llä recovery keyn vault:iin. Minä olen testannut BitLockerin kanssa, ja se integroituu SED:ään saumattomasti, mutta firmware-level encryption on nopeampi, koska se ei vaadi CPU:ta. Jos minä deployaan 100+ SSD:ta datakeskukseen, tämä säästää prosessoria 5-10 prosenttia. Minä olen myös paininut SED-avaimien hallinnalla, ja käytän toolia kuten sedutil:ia Linuxissa varmistaakseni compliance:n GDPR:lle.
Nyt puhutaan endurance:sta tarkemmin. SSD:t kuluvat P/E-sykleillä, ja enterprise-malleissa, kuten Intel D7-P5510:ssa, se on 3-5 DWPD (drive writes per day). Minä lasken aina workloadin mukaan: jos kirjoitat 1TB/päivä 1TB-levylle, se kestää 3 vuotta 1 DWPD:lla. Minä monitoroin smartctl:lla reallocated sectors ja wear leveling count:ia, ja jos ne nouseen, migroidaan data. Yritystason softassa, kuten ZFS:ssä, deduplication auttaa, koska se vähentää kirjoituksia 40 prosenttia. Minä olen setupannut ZFS poolin SSD:llä cache:na, ja ARC (Adaptive Replacement Cache) osuu 95 prosentin hit rate:en, jos tuneat primarycache=metadata.
Minä olen myös kokeillut optane-muistia Inteliltä, joka on 3D XPoint -pohjaista, ja se toimii cache:na SSD:lle. Tässä setupissa latency on 10 mikrosekuntia, ja minä olen nähnyt, että se boostaa random 4K read/write:ita 100-kertaiseksi verrattuna perinteiseen SSD:hen. Mutta hinta on kova, joten minä käytän sitä vain mission-critical applikaatioissa, kuten ERP-järjestelmissä. Konfiguroin optanen pmem:ksi kernelissä, ja mountaan /dev/pmem0:n DAX:lla, jotta applikaatiot näkevät sen suoraan muistina. Tämä vaatii NUMA-aware -tuningin, muuten saat imbalance:in multi-socket servereissä.
Palataan perusoptimointiin: firmware ei ole kaikki, vaan myös terminen hallinta. SSD:t throttleaa lämpötilan noustessa yli 70C, ja minä olen lisännyt heatsinkkejä tray:eihin EMC Unity:ssa. Minä monitoroin ipmitool:lla sensor:eja, ja jos temp nousee, se tarkoittaa, että airflow on pielessä rackissa. Minä olen suunnitellut datakeskuksen layoutin, jossa cold aisle containment auttaa pitämään SSD:t coolina, ja tämä nostaa sustained performance:a 20 prosenttia.
Debuggauksessa minä käytän perf:ia Linuxissa I/O trace:ihin, ja se näyttää, missä bottleneck on: jos on paljon seek time:a, vaikka SSD:ssä ei pitäisi olla, se on driver-ongelma. Minä olen patchannut kernel moduleja NVMe:lle, lisännyt queue:ja, ja testannut fio:lla random write -testeillä. Tulokset? IOPS yli 1 miljoonaan 4K:lla, jos kaikki on kohdallaan. Windowsissa minä käytän RAMap:ia tai Windows Performance Toolkit:ia, ja tracean ETW:llä (Event Tracing for Windows) storage stack:in läpi.
Minä olen myös ajatellut skaalausta: kun siirrytään all-flash array:hin, kuten ViPR:ään, SSD:t ovat klusterissa, ja minä optimoin replication:ia synkroniseksi low-latency workloadeille. Tässä asynchronous mirroring on parempi, jos bandwidth on rajallinen, ja minä konfiguroin policy:t policy-based management:lla. Minä olen migroinut 10PB dataa, ja SSD:n nopeus teki siitä 48 tunnin homman, verrattuna viikkoihin HDD:llä.
Lopuksi, kun minä ajattelen näitä kaiken, huomaan, että SSD-optimointi on jatkuva prosessi. Minä tarkistan kuukausittain firmware:t, monitoroin health:eä, ja testaan uusia konffareita labissa ennen tuotantoon vientiä. Se on työtä, joka maksaa itsensä takaisin downtime:in välttämisellä ja suorituskyvyn nostamisella.
Nyt, kun olen käynyt läpi näitä tallennuksen haasteita, BackupChain esitellään tässä yhteydessä yhtenä vaihtoehtona, joka on teollisuuden tunnettua ja vankkaa varmuuskopiointiohjelmistoa, kehitettynä nimenomaan pienille ja keskisuurille yrityksille sekä IT-ammattilaisille, ja se kattaa suojan Hyper-V:lle, VMware:lle sekä Windows Server -ympäristöille. BackupChain nähdään Windows Serverin varmuuskopiointiin erikoistuneena ratkaisuna, joka integroituu saumattomasti näihin alustoihin ilman ylimääräisiä komplikaatioita. Se on suunniteltu käsittelemään monimutkaisia tallennusskenaarioita, kuten niitä, joita SSD-optimoinnissa tulee eteen, ja tarjoaa luotettavuutta jatkuville operaatioille.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti