Frage Wie ist der aktuelle Stand (2016) von SSDs in RAID?


Es gibt viele Online-Ressourcen, die die Verwendung von SSD-Laufwerken in RAID-Konfigurationen diskutieren. Diese laufen jedoch meist einige Jahre zurück, und das SSD-Ökosystem ist sehr schnelllebig - genau wie wir Intels "Optane" -Produktveröffentlichung für dieses Jahr erwarten Das wird alles ändern ... wieder.

Ich stelle meine Frage vor, indem ich bestätige, dass es einen qualitativen Unterschied zwischen Consumer-SSDs (z. B. Intel 535) und SSDs mit Datencenterqualität (z. B. Intel DC S3700) gibt.

Meine Hauptsorge bezieht sich auf TRIM Unterstützung in RAID-Szenarien. Meiner Meinung nach, obwohl SSDs seit über 6 Jahren in Consumer-Computern und 4 Jahre nach der Markteinführung von NVMe im Handel sind, unterstützen moderne RAID-Controller die Ausgabe noch immer nicht TRIM Befehle an angeschlossene SSDs - mit Ausnahme von Intels RAID-Controllern im RAID-0-Modus.

Ich bin überrascht, dass TRIM Unterstützung ist nicht im RAID-1-Modus vorhanden, angesichts der Art und Weise, wie sich Laufwerke gegenseitig spiegeln, scheint es einfach. Aber ich schweife ab.

Ich bemerke, dass wenn Sie Fehlertoleranz mit Festplatten (sowohl HDD und SSD) wollen, würden Sie sie in einer RAID-Konfiguration verwenden - aber da die SSDs ohne TRIM wäre, würde sie Write-Amplification leiden, die zusätzlichen Verschleiß führt, die Dies würde wiederum dazu führen, dass SSDs vorzeitig ausfallen - das ist eine unglückliche Ironie: Ein System, das zum Schutz vor Laufwerksausfall entwickelt wurde, könnte direkt zu einem Ausfall führen.

So:

  1. Ist TRIM Unterstützung für moderne (2015-2016 Ära) SSDs?

    1.1. Gibt es einen Unterschied in der Notwendigkeit? TRIM Unterstützung zwischen SATA-, SATA-Express- und NVMe-basierten SSDs?

  2. Häufig wird angekündigt, dass Laufwerke die eingebaute Müllsammlung verbessert haben. macht das überflüssig TRIM? Wie funktioniert ihr GC-Prozess in RAID-Umgebungen?

    1.1. Sehen Sie sich beispielsweise diese QS von 2010 an, die eine ziemlich schlechte Leistungsverschlechterung aufgrund von Nicht-TRIM https://superuser.com/questions/188985/how-badly-dos-ssds-degrade-witout-trim ) - und dieser Artikel von 2015 macht den Fall, dass die Verwendung von TRIM dringend empfohlen wird ( http://arstechnica.com/gadgets/2015/04/ask-ars-my-ssd-does-garbage-collection-so-i-dont-need-trim-right/ ). Was antworten Sie auf diese starken Argumente für die Notwendigkeit von TRIM?

  3. Viele Artikel und Diskussionen aus früheren Jahren betreffen SLC vs MLC Flash und SLC ist aufgrund seiner viel längeren Lebensdauer vorzuziehen - aber es scheint, dass alle SSDs heute (unabhängig davon, wo sie im Consumer-to-Enterprise-Spektrum sitzen) MLC sind Thesedays - ist diese Unterscheidung von Relevanz mehr?

    1.1 Und was ist mit TLC Flash?

  4. Enterprise-SSDs haben tendenziell viel höhere Auslastungs- / Schreibgrenzen (oft gemessen in der Anzahl, wie oft Sie das Laufwerk an einem Tag vollständig überschreiben können, während der erwarteten Lebensdauer von 5 Jahren) - wenn das Schreibzykluslimit sehr hoch ist (z 100 komplette Schreibvorgänge pro Tag) bedeutet das, dass sie nicht brauchen TRIMüberhaupt, weil diese Grenzen so hoch sind, oder - das Gegenteil - sind jene Grenzen, die nur durch Verwendung erreichbar sind TRIM?


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2018-05-13 09:47


Ursprung


Während ich Ihre Frage nicht beantworten kann, denke ich, dass es in Anbetracht der Tatsache, dass unsere Branche versucht, proprietäre RAID zu töten, die öffentlichen Cloud-Anbieter alle SSDs jetzt auf Computing-und Storage-Dienste, sicherlich haben sie dies gelöst haben Mit Software, Löschcodierung usw. Cloud-Computing-Innovationen haben Dinge wie Hardware-RAID, das Cisco IOS und proprietäre Storage-Area-Netzwerke als sinnlose Rohstoffe aufgedeckt, die an der Spitze der Nahrungskette gären und Innovationen behindern. Hardware-RAID kann nicht im Maßstab verkauft werden (an AWS, Azure, CERN), also .... - Sum1sAdmin
@ Sum1sAdmin Die öffentlichen Cloud-Anbieter verwenden alle SSDs jetzt für Rechen- und Speicherdienste Sagen Sie, dass AWS oder BlackBlaze Daten nur auf SSDs speichern? - A.L
@ A.L na nein, ich weise nur darauf hin, dass das Angebot SSD für Block-, Datei-, Objekt- und ephemeren Speicher anbietet - Sum1sAdmin
Ich stimme dem "qualitativen Unterschied" zwischen Handel und Verbraucher nicht zu. Ich kann Ihnen versichern, dass es keinen Unterschied in der Herstellung von NAND gibt. Es gibt sicherlich verschiedene Hersteller (Samsung vs Intel), aber keiner hat einen speziellen Consumer-Herstellungsprozess. Es gibt sicherlich Feature-Unterschiede, aber keine Qualitätsunterschiede. - Jim B
Apropos Optane, wir sind fast auf halbem Weg durch 2016 und es ist nirgends in Sicht ... Wer weiß, was das Geschäft ist? - Jeff Meden


Antworten:


Lassen Sie uns versuchen, eine Frage auf einmal zu beantworten:

  • Ist TRIM-Unterstützung für moderne SSDs (2015-2016) erforderlich?

Kurze Antwort: In den meisten Fällen nein. Lange Antwort: Wenn Sie genügend Speicherplatz reservieren (~ 20%), haben sogar Consumer-Grade-Laufwerke in der Regel recht gute Leistungskonsistenzwerte (aber Sie brauchen um die Laufwerke zu vermeiden, die stattdessen bei anhaltenden Schreibvorgängen ersticken). Laufwerke der Enterprise-Klasse sind noch besser, weil sie standardmäßig mehr freien Speicherplatz haben und weil ihre Controller- / Firmware-Kombination für die kontinuierliche Nutzung des Laufwerks optimiert ist. Betrachten Sie beispielsweise das S3700-Laufwerk, auf das Sie verwiesen haben: Auch ohne Trimmen hat es eine sehr gute Schreibkonsistenz.

  • Oft werden Laufwerke mit verbesserter integrierter Funktionalität angekündigt Müllsammlung, macht das TRIM überflüssig? Wie geht es? Ihr GC-Prozess funktioniert in RAID-Umgebungen

Der Drive Garbage Collector macht seine Magie in der Laufwerks-Sandbox - er weiß nichts über die äußere Umgebung. Dies bedeutet, dass es (größtenteils) nicht vom RAID-Level des Arrays beeinflusst wird. Das heißt, einige RAID-Level (grundsätzlich der paritätsbasierte) können manchmal (und in einer bestimmten Implementierung) den Write-Amplifikationsfaktor erhöhen, so dass dies wiederum eine höhere Arbeit für die GC-Routinen bedeutet.

  • Viele Artikel und Diskussionen aus früheren Jahren betreffen SLC vs MLC-Flash und dass SLC ist vorzuziehen, aufgrund seiner viel längeren Lebensdauer, aber es scheint, dass alle SSDs (unabhängig davon, wo sie auf dem Consumer-to-Enterprise-Spektrum sitzen) MLC Thesedays ist dies Unterscheidung von Relevanz mehr

SLC-Laufwerke sind im Grunde genommen aus dem Unternehmen verschwunden und werden hauptsächlich für militärische und einige industrielle Aufgaben eingesetzt. Das markierte Unternehmen ist jetzt in drei Klassen unterteilt:

  • HMLC / MLCe-Flash ist der mit den besseren Binned-MLC-Chips und zertifiziert für mindestens 25.000/30000 Neuschreibzyklen.
  • 3D-MLC-Chips sind für etwa 5000 bis 10000 Neuschreibzyklen ausgelegt;
  • Normale planare MLC- und 3D-TLC-Chips werden mit etwa 3000 Umschreibzyklen bewertet.

In Wirklichkeit sollte jeder der oben genannten Flash-Typen Ihnen reichlich Schreibkapazität bieten, und tatsächlich können Sie Enterprise-Laufwerke mit allen oben genannten Flash-Typen finden.

Die eigentliche Unterscheidung zwischen Enterprise- und Consumer-Laufwerken ist:

  • die Controller / Firmware-Kombination, mit Enterprise-Festplatten viel schwieriger zu sterben aufgrund von unerwarteten Controller-Fehler;
  • Der Power-geschützte Schreib-Cache ist extrem wichtig, um eine Beschädigung der Flash-Translation-Layer (FTL) zu verhindern, die auf dem Flash selbst gespeichert ist.

Treiber der Enterprise-Klasse sind besser, hauptsächlich wegen ihrer Controller und Leistungskondensatoren, und nicht wegen des besseren Flash.

  • Enterprise SSDs haben tendenziell eine viel höhere Ausdauer / Schreiblimits (oft in der Anzahl gemessen, wie oft Sie vollständig können überschreiben Sie die Festplatte an einem Tag, während der erwarteten 5 Jahre Lebensdauer), können Bedenken über die Write-Amplification verursacht durch nicht laufen TRIM?

Wie bereits erwähnt, haben Laufwerke der Enterprise-Klasse einen viel höheren Standardspeicherplatz (~ 20%), was wiederum den Bedarf an regulären TRIMs drastisch senkt

Wie auch immer, als Randnotiz bitte beachten Sie einige Software-RAIDs, die TRIMs unterstützen (jemand sagte Linux MDRAID?)


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2018-05-13 11:08



Nur 35000 Schreibzyklen ?! Das hört sich nicht nach sehr vielen an. Ich denke, dass es sinnvoll ist, wenn die erhöhten Laufwerksersetzungen billiger sind als der Kauf derselben Kapazität in SLC. - immibis
~ 30000 minimale garantierte Umschreibzyklen sind nichts Schlechtes: Mit der erhöhten Kapazität, die durch den Umschalter auf 2-Bit-pro-Zelle-NAND gebracht wird, sind MLC-Laufwerke viel billiger als SLC-Laufwerke, während sie eine ähnliche Dauerbelastung beibehalten. Darüber hinaus sind die Tage, an denen 50-nm-SLC-Zellen bei> 100000 Umschreibzyklen bewertet wurden, wahrscheinlich verschwunden: Selbst Enterprise-Laufwerke haben einen Flash der Klasse 34 / 25nm (oder kleiner) mit einer wesentlich geringeren Lebensdauer (was auch SLC-Laufwerke betrifft). - shodanshok
@Shodanshok Ihre Schlussfolgerung lautet: "Verwenden Sie SSDs der Enterprise-Klasse (SAS), die an einen normalen RAID-Controller angeschlossen sind, und machen Sie sich darüber keine Sorgen" - und dass ich in den 5 Jahren, in denen eine Festplatte benötigt wird, keine Leistungseinbußen feststellen werde? Und dass die von anderen Benutzern dokumentierten Leistungsprobleme sich nur auf Consumer-Laufwerke auswirken? - Dai
@Dai für "Enterprise-Grade" -Laufwerke Ich meine nicht nur SAS-SSDs, sondern auch ausgewählte SATA-SSDs können als "Enterprise-Grade" gelten. Und ja, Enterprise-Laufwerke haben eine sehr gute Performance-Konsistenz, auch im stationären Zustand (dh: vollständig voll). Ein Beispiel für solche Laufwerke finden Sie unter Hier. Selbst einige Verbraucherantriebe können, wenn sie mit einer großzügigen Überversorgung einhergehen, ziemlich konsistent sein. Sehen Hier zum Beispiel. - shodanshok
Binning ist der Prozess, bei dem Siliziumchips auf Basis ihrer Qualität untersucht und gruppiert werden. So sind MLC-NAND-Chips von Unternehmen im Grunde die "besser gemachten", besser getesteten Chips. - shodanshok


Bei der Verwendung von SSDs auf modernen RAID-Controllern mache ich mir keine Sorgen um TRIM. Die SSDs wurden verbessert, die Hardware-RAID-Controller-Funktionen wurden für diese Workloads optimiert, und in der Regel wird ein Ausdauerbericht erstellt.

TRIM ist für SATA-Laufwerke am unteren Ende gedacht. Für SAS-SSDs haben wir SCSI-Unmap, und das ist vielleicht der Grund, warum ich nicht auf TRIM-Bedürfnisse stoße ...

Aber der andere Kommentator ist richtig. Software Defined Storage (SDS) verändert die Art und Weise, wie wir SSDs verwenden. In SDS-Lösungen sind RAID-Controller irrelevant. Und Dinge wie TRIM sind weniger wichtig, weil SSDs bestimmte Rollen erfüllen. Ich denke an den Nimble Storage Read Cache oder an die ZFS L2ARC und ZIL ... Sie erfüllen alle spezifische Bedürfnisse und die Software nutzt die Ressourcen intelligenter.


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2018-05-13 10:22



UNMAP und TRIM machen genau das Gleiche. - Michael Hampton♦
Trim / Unmap ist immer erforderlich - ohne sie müssten Sie sich vollständig auf die interne Garbage Collection verlassen - Jim B
Die interne Speicherbereinigung ist kein Ersatz für TRIM. Es gibt keine Firmware-Funktion, die TRIM ersetzen kann. Es ist ein wenig alarmierend, so viele Antworten hier verstehen nicht, was TRIM tatsächlich tut und warum es benötigt wird. Siehe Artikel wie diesen arstechnica.com/gadgets/2015/04/... - Shiv


RAID-Level mit SSD Eine obige Antwort legt nahe, dass RAID-Level mit Parität, wie RAID 5, die Schreibverstärkung erhöhen. Es gibt wirklich mehr als eine Möglichkeit, dies zu interpretieren: die Auswirkungen auf ein Laufwerk oder die Auswirkungen auf die Laufwerke.

Im Vergleich zu keiner Redundanz fügt RAID 5 Schreibvorgänge zum Satz hinzu, da es Prüfsummenparität hinzufügt. Im Vergleich zu einem RAID 0-Array von (n-1) -Laufwerken ist die Auswirkung von RAID 5-Arrays mit n Laufwerken auf die Festplatte nichts. Jedes der n Laufwerke erhält genauso viele Schreibvorgänge. RAID 5 fügt 1 / (n-1) zusätzliche Schreibvorgänge zum Satz hinzu. RAID 1 und RAID 10 fügen jedoch 100% zusätzliche Schreibvorgänge zu dem Satz hinzu, da alles, was auf ein SSD geschrieben wird, in seinen Spiegel geschrieben wird.

In Bezug auf das Schreiben auf ein RAID 5-Set im Vergleich zu einem RAID 10-Set mit der gleichen Anzahl von Laufwerken erhalten die SSDs im RAID 5-Set weniger Schreibvorgänge. Und das bleibt auch dann wahr, wenn Sie die Anzahl der SSDs im RAID 10-Set erhöhen, um die nutzbare Kapazität auszugleichen.


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2018-02-02 23:19





Shodanshok berührte hier die wirkliche Antwort. Wenn Sie zusätzlichen Speicherplatz reservieren, "Über-Bereitstellung", wird die Konsistenz und Konsistenz der SSD Ihrer SSD im Laufe der Zeit verbessert, und das Fehlen von TRIM-Unterstützung wird meistens irrelevant. Die Reservierung dieses zusätzlichen Speicherplatzes kann so einfach erfolgen, wie bei einer neuen SSD, Partitionierung weniger als die volle Kapazität. Die meisten In-Drive-Controller behandeln nie genutzten Speicherplatz genauso wie reservierten Speicherplatz und reduzieren dadurch die Schreibverstärkung erheblich. Für Boot und OS ist 10% reservierter Speicherplatz wahrscheinlich genug. Erhöhen Sie bei häufig neu geschriebenen Laufwerken diesen Speicherplatz.


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2018-02-02 23:08