Сегодня индустрия систем хранения практически завершила переход на технологию NVMe и, если посмотреть последние анонсы ведущих производителей СХД, то все они выпускают новые твердотельные массивы на базе NVMe. В чем преимущество NVMe по сравнению с интерфейсами SAS/SATA, которые использовались в твердотельных дисках первого поколения?
Дело в том, что SAS и SATA были разработаны для жестких дисков еще в начале 2000-ых годов с учетом специфики организации ввода/вывода в механических накопителях. Использование SAS/SATA в твердотельных дисках (SSD) первого поколения упростило переход на твердотельную память, поскольку твердотельные диски можно было поставить в выпускаемые в то время дисковые массивы и серверы вместо жестких дисков и подключить к тем же разъемам SAS/SATA, к которым подключались винчестеры, но с другой стороны, применение этих интерфейсов для работы с твердотельной памятью создает лишние накладные расходы, из-за которых снижается скорость передачи данных и увеличиваются задержки, в результате не удается в полной мере задействовать все преимущества перехода на твердотельную память.
.jpg)
Для решения этой проблемы специально для твердотельной памяти была разработана технология Non-Volatile Memory Express (NVMe), обеспечивающее подключение накопителя напрямую без промежуточных микросхем к шине PCI Express. Интерфейс NVMe значительно улучшает производительность при случайном и последовательном чтении за счет уменьшения задержек, обеспечивает высокий параллелизм выполнения чтения/записи и упрощает набор используемых команд, а также улучшает безопасность и защиту данных во время их передачи. Также стоит отметить, что NVMe — это промышленный стандарт, что гарантирует совместимость накопителей NVMe с системами хранения и серверами, поддерживающими NVMe. Сегодня при выборе нового сервера для обслуживания бизнес-критичных приложений одним из основных критериев стала поддержка NVMe. Если сервер не поддерживает эту технологию и в нем можно устанавливать только диски SSD SATA, то устаревший интерфейс дисковой подсистемы сервера станет «узким местом» при передаче данных приложений между твердотельной памятью и процессором.
По прогнозам аналитического агентства IDC, уже через несколько лет в секторе SSD корпоративного класса твердотельные накопители NVMe практически полностью вытеснят SSD SATA (доля последних в продажах сократится с 42% в 2019 году до 13% в 2021 году и 4% в 2023 году).
Первые твердотельные накопители на базе NVMe появились несколько лет назад, но из-за высокой цены они приобретались в основном для задач, где требуется максимальная скорость и отзывчивость системы хранения данных.
Накопитель Ultrastar DC SN640, представленный компанией Western Digital в 2019 году на главной конференции по технологиям флэш-памяти Flash Memory Summit, значительно расширяет возможности применения NVMe за счет выгодного соотношения цены/качества/производительности и позиционируется вендором как продукт mainstream, т.е. рассчитанный на использование для типичных серверных приложения, которые сегодня развернуты в корпоративном дата-центре.
Ultrastar DC SN640 построен на базе модулей флэш-памяти 96-Layer BiCS4 3D TLC NAND и контроллера NVMe 1.3c. Сейчас этот накопитель выпускается в конфигурациях емкостью 960, 1920, 3840 и 7680 Гбайт в 2,5-дюймовом форм-факторе U2 высотой 7 мм.
Как и все другие модели серии Ultrastar, которыми уже десятки лет оснащают свои системы ведущие производители серверов и дисковых массивов, DC SN640 — это накопитель корпоративного класса, гарантирующий не только стабильно высокую производительность, но и круглосуточную работу. О том, что этот накопитель рассчитан на применение в дата-центрах, говорит аббревиатура DC (data-center) в его названии.
.jpg)
Усредненный показатель наработки на отказ (MTBF) у SN640 равен 2 млн. часов, в накопителе применена специальные функции защиты от потери данных при неожиданном отключении питания Power Fail Protection и защиты данных на всем маршруте их передачи End-to-End Data Path Protection. Согласно спецификации, Ultrastar DC SN640 рассчитан на 0,8 DWPD (перезаписей всех ячеек памяти накопителя в день, Disk Write per Day), однако при необходимости пожертвовав частью доступной емкости накопителя, этот показатель можно довести до 5 DWPD. Если заказчику нужен внутренний RAID-массив сервера для улучшения производительности доступа к данным и отказоустойчивости, то он может построить RAID из Ultrastar DC SN640 с помощью утилит серверной ОС или программного обеспечения RAIDIX ERA либо установить в сервер аппаратный RAID- контроллер от Broadcom или Intel VROC.
Производительность накопителя составляет 3300 Мбайт/сек для чтения и 2170 Мбайт/сек для записи, показатели IOPS для выборочного чтения и записи соответственно 473 тыс. и 65 тыс. операций ввода/вывода в секунду. Это не самые высокие показатели производительности среди выпускаемых сегодня твердотельных накопителей NVMe, но такого быстродействия вполне достаточно для типичных сценариев серверных приложений. В то же время более быстрые накопители NVMe стоят существенно дороже и к тому же потребляют вдвое больше энергии, чем Ultrastar DC SN640. Их приобретение имеет смысл только в том случае, когда необходимо обеспечить максимум производительности доступа к хранящимся на сервере данным (например, для обслуживания больших реляционных СУБД, суперкомпьютерных вычислений и систем искусственного интеллекта). Для таких приложений Western Digital предлагает построенный также на базе NAND-памяти 3D NLC накопитель Ultrastar DC SN840, у которого показатели IOPS выборочного чтения и записи увеличены до 780 тыс. и 257 тыс. операций ввода/вывода в секунду соответственно. Стоит отметить, что сейчас в линейке Ultrastar DC для дата-центров есть также и твердотельные диски с интерфейсом SATA (модель DC SA210 емкостью до 1920 Гбайт) и 3,5-дюймовые жесткие диски SAS/SATA емкостью до 18 Тбайт.
По стоимости Ultrastar DC SN640 примерно соответствует дисками SATA SSD корпоративного класса, но превосходит их в шесть раз по скорости последовательного чтения и в три раза по скорости при выборочном чтении/записи. Таким образом, использование Ultrastar DC SN640 вместо SATA SSD даст существенный прирост производительности сервера и развернутых на нем приложений, но не увеличит стоимость всей системы.
Ultrastar DC SN640 хорошо подойдет для серверов, обслуживающих типичные приложения корпоративного дата-центра, связанные со смешанными нагрузками чтения/записи, включая внедрение серверной виртуализации и инфраструктуры виртуальных рабочих мест (VDI), системы OLTP, базы данных noSQL, web-серверы, файл-серверы и серверы электронной почты, программно-определяемое хранение (SDS) и внедрение гиперконвергентной инфраструктуры. Его применение поможет заказчику перейти на использование передовой технологии NVMe без существенного увеличения затрат на покупку накопителей для нового сервера.
Больше информации о новых технологиях и ответы на вопросы можно получить в представительстве Western Digital в России по адресу info.Russia@WDC.com
.jpg)