Technologia SSD cache w unified storage

SSD cache jest dedykowany dla wybranych grup dysków i w jej skład mogą wchodzić tylko dyski SSD. W przypadku marki Qsan, która bazuje na technologii ZFS możemy wyróżnić dwa typy SSD cache :

– Cache dla Odczytu : znany jako L2ARC (Layer 2 Adaptive Replacement Cache).
– Cache dla Zapisu : znany jako Log Device and is used by ZIL (ZFS intent log).

Z punktu widzenia operacji I/O danych SSD cache znajduje się między główną pamięcią (DRAM), a dyskami twardymi, działa jako bufor często wykorzystywanych danych, które nie mieszczą się w głównej pamięci systemu. Ceny dysków SSD są coraz mniejsze, wykorzystanie szybkich dysków SSD razem z konwencjonalnymi dyskami SATA umożliwia stworzenie hybrydowych grup dysków, które są opłacalne, oszczędne i wydajne przez zastosowanie szybkich dysków SSD.  Należy pamiętać, że wdrożenie SSD cache nie zawsze przynosi korzyści w szczególności gdy wykorzystujemy dyski 15K rpm SAS, 10K rpm SAS i dyski SSD lub macierz zawiera w obrębie jednej grupie RAID dużą ilość dysków HDD tzn. ponad 20 dysków.

Poniżej w tabeli widać ceny za GB w zależności o rodzaju wykorzystanego dysku.

Przykładowo porównajmy 6 dysków SAS (300GB każdy) z 4 dyskami SATA (1TB każdy) plus 2 dyski SSD (240GB każdy) jako SSD cache dla dysków SATA. Rozwiązanie z dyskami SAS kosztuje 16200PLN, podczas gdy rozwiązanie z SSD cache to koszt 3600 PLN. Rozwiązanie SAS daje nam 1.5TB (RAID5) na dane, a rozwiązanie z SSD cache 3TB (RAID5) na dane.

Po wdrożeniu SSD cache dla odczytu i zapisu osiągi grupy hybrydowej z dyskami SATA i SSD cache są bardzo zbliżone do osiągów jakie oferuje grupa dysków tylko z dyskami SAS. Dodatkowo mamy ekstra bonus w postaci niskiej ceny, większej pojemności i mniejszego zużycia prądu w porównaniu do dysków SAS.

Firma Qsan udostępniła testy, które pokazują jak bardzo SSD cache potrafi zwiększyć wydajność, po zapoznaniu się z nimi na pewno będziesz wiedział czy ta technologia jest warta zachodu.

Platforma testowa:
Server ASUS ,2GB RAM
Broadcom 5709c dual ports
U400Q 4GB RAM, FW1.0.3
10x SATA Seagate Constellation ES ST500NM0011 500GB
10x SAS Seagate Cheetah 15K.7 6G 300GB (ST3300657SS)
4x SSD drives : MemoRightFTM Plus 240GB

Topologia

Pierwszy test miał na celu pokazać jak bardzo zwiększa się wydajność grupy dysków po zastosowaniu SSD cache.

Jak widać w powyższej tabeli i na poniższym wykresie osiągi przy zastosowaniu SSD cache są znacznie większe dla losowego zapisu i odczytu.

W kolejnym teście porównano wydajność dysków SAS i SATA z SSD Cache, jak widać w poniższej tabeli wyniki są prawie identyczne.

Cache dla Odczytu (L2ARC) z wykorzystaniem deduplikacji

Poniżej na wykresie pokazano jak bardzo spada wydajność systemu z włączoną deduplikacją bez SSD cache. Test został wykonany na trzech dyskach SATA skonfigurowanych w RAID5.

Na kolejnym wykresie widać jak wzrasta wydajność w zależności od ilości dysków SSD w puli SSD cache. Na wykresie widać porównanie dla wyłączonego SSD cache, dla SSD cache włączonego z jednym dyskiem SSD i z dwoma dyskami. Warto dodać, że Qsan umożliwia zastosowanie do czterech dysków SSD w jednej grupie dla odczytu i dwóch dysków dla zapisu.

Następnie mamy porównanie wydajności przy włączonej deduplikacji dla grupy dysków SAS i grupy dysków SATA z włączonym SSD cache. Grupa hybrydowa składa się z czterech dysków SATA, jednego dysku SSD stosowanego jako cache zapisu i drugiego dysku SSD jako cache odczytu. Grupa dysków SAS składa się z 6 dysków SAS 15 rpm.

Cache dla zapisu (ZIL) z synchronicznym zapisem

Poniżej na wykresie pokazano jak bardzo wzrastają osiągi przy synchronicznym zapisie gdy uruchomimy SSD cache na jednym dysku SSD. Synchroniczny zapis najczęściej jest wykorzystywany przez NFS i aplikacje bazodanowe.

Kolejny test miał na celu porównać wydajność przy synchronicznym zapisie grupy dysków SAS, w której skład weszło 6 dysków SAS 15 rpm każdy z grupą dysków hybrydową, w której skład weszło cztery dyski SATA oraz jeden dysk SSD stosowany jako cache zapisu i drugi dysk SSD jako cache odczytu.

Ponownie widać, że SSD cache znacznie zwiększa wydajność.

Podsumowanie

Z wyniku testów wyraźnie widać, że technologia SSD cache ma przyszłość, w większości przypadków zwiększa ona znacznie wydajność. Jeżeli jednak mamy przypadki gdzie te osiągi w porównaniu do dysków SAS osiągi są na tym samym poziomie, ale wtedy i tak mamy wartość dodaną w postaci ceny i pojemności systemu.