Применение SSD-дисков для виртуальных серверов

Как работают SSD-накопители

Накопители SSD (Solid-State Drive) — это твердотельные дисковые накопители, отличающиеся от традиционных дисков гораздо более высокой скоростью чтения и записи информации.

Устройства SSD называют дисками, однако в буквальном смысле, учитывая их геометрическую форму, дисками они не являются. К примеру, обычные жесткие диски (HDD) действительно состоят из нескольких металлических накопителей в форме диска, которые вращаются вокруг оси. SSD представляют собой массив из множества прямоугольных микросхем, управляемых контроллером.

Твердотельные накопители относятся к типу немеханических устройств хранения данных, что означает отсутствие движимых частей в корпусе накопителя. Благодаря отказу от движущихся частей удалось существенно повысить надежность устройства, устойчивость к внешним воздействиям (ударам, падениям, вибрациям), и, самое главное, повысить скорость чтения и записи информации.

История развития SSD-накопителей

Первая спецификация SSD была разработана компанией StorageTek в 1978 году. Американские инженеры создали полупроводниковый накопитель на основе микросхем RAM, что и положило начало разработке устройств для хранения информации нового типа.

Спустя 4 года компанией Cray (США) были выпущены более скоростные версии дисков на RAM-памяти со скоростью 100 Мб/сек и 320 Мб/сек, которые также были оснащены 8, 16 и 32-х разрядными слотами, что для 1982 года являлось прорывом для устройств хранения данных.

Следующий этап развития SSD-технологий относится к 1995 году, когда израильской компанией M-Systems была выпущена первая flash-карта. Разработка велась для военных нужд, и новый полупроводниковый накопитель стал одним из лидеров в плане отказоустойчивости. Устройство бесперебойно работало в условиях высоких температур, вибраций и перегрузок, в которых обычная техника выходила из строя за считанные минуты.

В середине 2000-х SSD-накопители постепенно стали приходить в массы. Первый нетбук с 4-х гигабайтным SSD-накопителем появился в 2007 году (производство ASUS), а уже в 2008 году компанией Mtron Storage Technology (Южная Корея) были разработаны SSD емкостью 128 Гб и скоростью обмена данными до 260 Мб/сек.

С этого момента объем SSD-дисков, выпускаемых различными производителями, стал стремительно расти и в конце 2009 года перешагнул порог в 1 Тб (разработка компании OCZ Technology).

В настоящее время выпуском SSD различных форматов занимаются десятки компаний по всему миру. В числе лидеров — такие компании, как: Samsung Electronics, SanDisk, Lite-On, Kingston, Intel, Micron, Toshiba и другие.

Преимущества и недостатки SSD для VPS и IaaS

Один диск не способен существенно повысить температуру ноутбука или компьютера. Но когда в ЦОДах провайдеров дисковыми накопителями «набиты» целые стойки, может образоваться локальный перегрев. И здесь SSD выгодно отличаются от SATA и SAS дисков низким энергопотреблением и, как следствие, низким тепловыделением. Кроме того, в случае аварии на стороне системы электроснабжения от одного и того же ИБП (источника бесперебойного питания) SSD-диски проработают дольше своих конкурентов.

Для потребителей облачных услуг это означает более высокую надежность арендуемой системы хранения данных. В совокупности с высокой скоростью обмена информацией SSD-диски становятся незаменимым помощником при создании по-настоящему быстрой и эффективной облачной инфраструктуры.

Итак, к преимуществам SSD относят:

• Быстродействие и быстрый отклик. Это основное преимущество SSD, значительно влияющие на производительность VPS и IaaS.
• Высокая устойчивость к неблагоприятным внешним факторам и физическому воздействию (падение, удары, тряска) благодаря отсутствию движущихся элементов;
• Низкое тепловыделение, которое отчасти влияет на отказоустойчивость серверной стойки в целом, так как не допускает перегрева как самого устройства, так и температуры в серверном шкафу;
• Низкое энергопотребление. В случае отключения электропитания SSD проработает значительно дольше на ресурсах резервных ИБП, нежели, к примеру, HDD на базе SATA. Этот показатель также влияет на отказоустойчивость системы.

Среди недостатков отметим следующие:

• Высокая стоимость SSD, напрямую зависящая от их емкости, что делает вместимые SSD-диски в несколько раз дороже аналогичных по объему HDD в пересчете на 1 гигабайт памяти.
• Ограниченное количество циклов перезаписи. По достижению лимита диски переходят в режим «только для чтения» (при этом не все версии дисков поддерживают автоматический переход), что может повлечь полную потерю данных;
• Ввиду технических особенностей производительность накопителя может временно падать при записи больших объемов данных (после исчерпания быстрого буфера записи);
• Проблематичность, а также полная невозможность восстановления данных при электрических поломках (возникающих в результате перепада или превышения напряжения).

Применение дисков SSD для VPS

За счет высокой производительности SSD пользуются большой популярностью как среди провайдеров облачных ресурсов, так и среди пользователей услуги VPS. В случае, если необходимо выполнение большого количества одновременных обращений к диску от разных VPS, то применение SSD-накопителей на серверах сможет обеспечить высокую эффективность и производительность каждой отдельной виртуальной машины.

Также довольно распространенным сценарием использования SSD-дисков является кэширование наиболее часто используемых данных. Такой подход позволяет снизить стоимость услуги за счет хранения серверных данных на обычных HDD, а часто используемых данных на быстрых SSD.

Впрочем, в случае VPS различия в стоимости аренды серверов на SATA и SSD диска невелика. На конфигурацию 1 vCPU + 2Gb RAM + 5Gb SATA цены начинаются от 199 рублей в месяц, а на аналогичную конфигурацию на базе SSD — от 239 рублей в месяц.

Цены на более мощные виртуальные серверы (8 vCPU + 16Gb RAM + 200Gb HDD) на базе SATA и SSD и вовсе практически совпадают: от 2400 рублей в месяц.

Применение дисков SSD для IaaS

Если в случае VPS в тариф включен один тип диска, то в случае IaaS заказчики могут сформировать любую комбинацию из накопителей любого типа. Плюс к тому, при аренде IaaS стоимость дисков разного типа существенно различается. Так, если стоимость 1 Гб SATA достигает 6 рублей в месяц, то 1 Гб SSD достигает 60 рублей в месяц. Разница в цене на порядок заставляет потребителей облачных сервисов более тщательно прорабатывать дисковую подсистему арендуемой инфраструктуры.

Как правило, SSD используют для хранения текущей оперативной информации, а также кеша страниц. Хранение информации (например, некий архив) может быть выполнено на SATA-дисках. А HTML-страница, содержащая выборку из архива и отображаемая пользователям, хранится на SSD-дисках и обновляется с некоторой периодичностью. Благодаря такому подходу доступ к данным возможен большому числу посетителей.

Важно отметить, что в случае IaaS клиент самостоятельно выполняет конфигурирование и настройку системы, а также построение алгоритмов работы инфраструктуры. По этой причине ИТ-специалисты компании, арендующей облачную инфраструктуру, должны ориентироваться в особенностях работы SSD, уметь сочетать их с другими видами дисков и интерфейсов для эффективного, безопасного и экономически выгодного использования SSD в рамках IaaS.

Заключение

Современные ИТ-решения уже невозможно представить без применения твердотельных накопителей SSD. За счет своего быстродействия они существенно подняли планку скорости обработки информации, а за счет сочетания более медленных SATA-дисков с более быстрыми SSD, полученное быстродействие оказалось весьма доступным по стоимости.