Von Peter Velikin, Vizepräsident Online-Marketing, VeloBit, Inc.
Viele IT-Manager haben von den Vorteilen (geringer Stromverbrauch, hohe E/A-Bandbreite, geringe Latenz) gehört, die das Hinzufügen von SSDs zu ihrem bestehenden System mit sich bringt, um die E/A-Geschwindigkeit und Anwendungsleistung zu verbessern. Sie haben auch von einigen Problemen gehört, die mit dem Hinzufügen von SSDs verbunden sind, wie z. B. hohe Kosten, Geräteverschleiß und Störungen bei der Datenorganisation. Dennoch sind SSDs auf dem Vormarsch und die Liste der Anbieter und Produkte wird von Tag zu Tag größer. Der einfachste Weg, die SSD-Vorteile zu nutzen, besteht darin, SSDs als Cache bereitzustellen. Doch selbst wenn etwas so einfach klingt, kann diese wertvolle Ressource verschwendet werden. Betreten Sie das Konzept der SSD-Caching-Software. SSD-Caching-Software wird verwendet, um den Datenfluss zur SSD nahtlos zu verwalten und so den ROI dieser teuren Technologie zu maximieren.
Warum überhaupt Anwendungsdaten zwischenspeichern?
Einfach ausgedrückt werden Caches verwendet, um den Zugriff auf Daten zu beschleunigen. Ein Cache ist eine Komponente, die vor einem primären Gerät platziert wird, um Daten transparent zu speichern, damit zukünftige Datenanfragen schneller bedient werden können. Während Daten auf dem Weg zum oder vom Primärgerät einen Cache durchlaufen, werden einige der Daten selektiv im Cache gespeichert. Wenn eine Anwendung oder ein Prozess später auf im Cache gespeicherte Daten zugreift (Cache-Treffer), kann diese Anfrage schneller vom Cache bedient werden als vom langsameren Gerät. Je mehr Anfragen aus dem Cache bedient werden können, desto schneller ist die Gesamtsystemleistung.
Es gibt einen Kompromiss zwischen Cache-Kosten und Leistung. Größere Caches führen zu einer höheren Cache-Trefferquote und damit zu einer besseren Leistung. Leider ist die für den Cache verwendete Hardware im Allgemeinen teurer als die für das primäre Gerät verwendete Hardware. Das Cache-Design ist ein Kompromiss zwischen Größe und Leistung.
Warum SSDs als Cache verwenden?
Wie oben erwähnt, verfügen SSDs über mehrere Eigenschaften, die sie ideal für den Einsatz als Cache-Lösung der Wahl machen. SSDs verfügen über rasante E/A-Geschwindigkeiten, was in erster Linie das Hauptziel beim Zwischenspeichern von Daten ist. Die Verwendung von SSDs als primäre Speichergeräte ist teuer und die einfache Installation in einem vorhandenen System stellt eine Herausforderung dar, da die meisten Anwendungen nicht für SSDs geschrieben wurden. Eigentlich sollte eine Data-Tiering-Software Probleme wie dieses lösen, aber das verursachte letztendlich nur noch mehr Kopfschmerzen und Kosten. Wenn Sie also in SSDs investieren möchten, sollten Sie es einfach halten und SSDs als Cache einsetzen.
Was ist schwierig an der Verwendung von SSDs als Cache?
Nun, wenn Sie mit dem Artikel bis hierher gekommen sind, können Sie mit der Wahrheit umgehen. SSDs sind nicht perfekt. Sie haben Probleme im Zusammenhang mit der Physik des Flash-Speichers, der für ihre Herstellung verwendet wird. Erstens verfügen SSDs über eine asymmetrische Lese-/Schreibleistung. Lesevorgänge sind viel schneller als Schreibvorgänge. Natürlich muss man irgendwann hineinschreiben, aber das Schreiben muss sorgfältig gehandhabt werden. Zweitens verschleißen SSDs. Es gibt eine begrenzte Anzahl von Schreibzyklen in die SSD, bevor es zu Zellausfällen der Flash-Speicherchips kommt. Daher muss das Schreiben auf die SSD sorgfältig gehandhabt werden. Drittens weisen SSDs ein Phänomen auf, das als „Schreibverstärkung“ bezeichnet wird. Dies bedeutet im Grunde, dass ein einzelner Schreibvorgang auf die SSD zu vielen erneuten Schreibvorgängen führen kann, da die Daten auf der SSD neu organisiert werden, um Platz für den neuen Schreibvorgang zu schaffen. Dies verlangsamt die Leistung und verkürzt die Lebensdauer der SSD. Es geht wieder los: Das Schreiben auf die SSD muss sorgfältig gehandhabt werden.
So verwalten Sie das Schreiben auf die SSD „sorgfältig“.
Der Einsatz von SSDs als Cache ist gut. Unbegrenztes Schreiben auf SSDs ist schlecht. Was kann man dagegen tun? Nun, Business 101 hat die Antwort geliefert: die Entwicklung der SSD-Caching-Softwarebranche. Kluge Leute erkannten die Vorteile von SSDs und fanden einen Weg, die Nachteile zu minimieren, indem sie Software entwickelten, um (Sie haben es erraten) das Schreiben von Daten auf SSDs sorgfältig zu verwalten. SSD-Caching-Software verfolgt drei Hauptziele:
- Verwalten Sie den SSD-Cache transparent, sodass die Anwendungssoftware nicht geändert werden muss
- Bestimmen Sie, welche Daten sich gut für die Speicherung auf SSDs eignen und welche Daten an den Primärspeicher gesendet werden sollen
- Minimieren Sie das Schreiben von Daten auf die SSD, um die Schreibverstärkung zu reduzieren
Gängige Arten von SSD-Caching
Da die Größe eines SSD-Cache normalerweise nur einen Bruchteil des gesamten Datensatzes ausmacht, passen nicht alle Anwendungsdaten in den Cache. Ein Cache ist am effektivsten, wenn er Daten enthält, auf die in Zukunft am wahrscheinlichsten zugegriffen werden wird. Das Ziel des Cache-Algorithmus-Designs besteht darin, irgendwie „vorhersagen“ zu können, auf welche Daten zugegriffen wird, sodass eine optimale Teilmenge der Daten im Cache gehalten wird. Je besser die Fähigkeit ist, zukünftige Datenzugriffe vorherzusagen, desto höher ist die Cache-Trefferquote und desto besser ist die Anwendungsleistung.
Drei Arten gängiger SSD-Caching-Algorithmen sind:
- Temporäres Lokalitäts-Caching, bei dem Daten basierend darauf gespeichert werden, wie kürzlich sie verwendet wurden
- Räumliches Lokalitäts-Caching, bei dem Daten basierend auf ihrem physischen Speicherort gespeichert werden
- Inhaltslokalitäts-Caching, das Datenblöcke speichert, die am häufigsten verwendet und referenziert werden
Einige Caching-Algorithmen sind generisch; Neue Caching-Algorithmen wie Content Locality Caching wurden speziell für SSD entwickelt. Bei der Auswahl einer SSD-Caching-Softwarelösung sollten Sie prüfen, ob der Caching-Algorithmus für das Datenmuster geeignet ist, das auf der SSD zwischengespeichert werden soll (damit Sie höhere Cache-Trefferraten und eine bessere Leistung erzielen können) und ob die Caching-Software die Schreibvorgänge sorgfältig verwaltet SSD (damit Sie eine bessere SSD-Leistung und Zuverlässigkeit erhalten). Und natürlich vergleichen Sie die Leistung jeder Lösung: Sie setzen SSD ein, um die Leistung zu steigern; Je besser das Preis-Leistungs-Verhältnis, desto höher der ROI.
Peter ist Vice President Online Marketing bei VeloBit, Inc. und verantwortet dort das gesamte Marketing. Er verfügt über zwölf Jahre Erfahrung in der Erschließung neuer Märkte und der Vermarktung von Produkten in verschiedenen Hightech-Branchen. Vor seiner Tätigkeit bei VeloBit war er Vice President Marketing bei Zmags, einer SaaS-basierten Plattform für digitale Inhalte im E-Commerce und für mobile Geräte. Dort leitete er alle Bereiche des Marketings, des Produktmanagements und der Geschäftsentwicklung. Zuvor war Peter Director of Product and Market Strategy bei PTC und bei der EMC Corporation, wo er Positionen im Produktmanagement, der Geschäftsentwicklung und im Projektmanagement innehatte. Peter hat einen Master of Science in Elektrotechnik von der Boston University und einen MBA von der Harvard Business School.
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