Autor: Peter Velikin, wiceprezes ds. marketingu internetowego, VeloBit, Inc.
Wielu menedżerów IT słyszało o korzyściach (niskim poborze mocy, wysokiej przepustowości wejścia/wyjścia, niskim opóźnieniu) wynikających z dodawania dysków SSD do istniejących systemów w celu poprawy szybkości wejścia/wyjścia i wydajności aplikacji. Słyszeli również o niektórych problemach związanych z dodawaniem dysków SSD, takich jak wysoki koszt, zużycie urządzeń i zakłócenia w organizacji danych. Mimo to dyski SSD będą nadal dostępne, a lista dostawców i produktów z każdym dniem się powiększa. Najprostszym sposobem na wykorzystanie zalet dysków SSD jest wdrożenie ich jako pamięci podręcznej. Jednak nawet tak proste rozwiązanie może prowadzić do marnotrawstwa tego cennego zasobu. W tym miejscu pojawia się koncepcja oprogramowania do buforowania danych SSD. Oprogramowanie do buforowania danych SSD służy do płynnego zarządzania przepływem danych do dysku SSD, maksymalizując zwrot z inwestycji (ROI) w tę kosztowną technologię.
Dlaczego w ogóle warto buforować dane aplikacji?
Mówiąc najprościej, pamięci podręczne służą do przyspieszenia dostępu do danych. Pamięć podręczna to komponent umieszczony przed urządzeniem głównym, który transparentnie przechowuje dane, umożliwiając szybszą obsługę przyszłych żądań danych. Gdy dane przechodzą przez pamięć podręczną w drodze do lub z urządzenia głównego, część danych jest selektywnie przechowywana w pamięci podręcznej. Gdy aplikacja lub proces uzyskuje później dostęp do danych przechowywanych w pamięci podręcznej (tzw. trafienie do pamięci podręcznej), żądanie może zostać obsłużone szybciej z pamięci podręcznej niż z wolniejszego urządzenia. Im więcej żądań można obsłużyć z pamięci podręcznej, tym szybsza jest ogólna wydajność systemu.
Istnieje kompromis między kosztem pamięci podręcznej a wydajnością. Większe pamięci podręczne zapewniają wyższy wskaźnik trafień, a tym samym lepszą wydajność. Niestety, sprzęt używany do obsługi pamięci podręcznej jest zazwyczaj droższy niż sprzęt używany w urządzeniu głównym. Projekt pamięci podręcznej to kompromis między rozmiarem a wydajnością.
Dlaczego warto używać dysków SSD jako pamięci podręcznej?
Jak wspomniano powyżej, dyski SSD posiadają szereg cech, które czynią je idealnym rozwiązaniem do buforowania danych. Dyski SSD charakteryzują się błyskawiczną szybkością operacji wejścia/wyjścia, co jest głównym celem buforowania danych. Używanie dysków SSD jako podstawowych urządzeń pamięci masowej jest kosztowne, a sama instalacja ich w istniejącym systemie stanowi wyzwanie, ponieważ większość aplikacji nie została zaprojektowana z myślą o dyskach SSD. Oprogramowanie do warstwowania danych miało rozwiązać tego typu problemy, ale ostatecznie przyniosło jedynie więcej problemów i wydatków. Dlatego, jeśli planujesz zainwestować w dyski SSD, postaw na prostotę i wdróż dyski SSD jako pamięć podręczną.
Co jest trudnego w używaniu dysków SSD jako pamięci podręcznej?
Cóż, jeśli dotarłeś aż tutaj, to prawda. Dyski SSD nie są idealne. Mają problemy związane z fizyką pamięci flash, z której są zbudowane. Po pierwsze, dyski SSD charakteryzują się asymetryczną wydajnością odczytu/zapisu. Operacje odczytu są znacznie szybsze niż operacje zapisu. Oczywiście, czasami trzeba na nie zapisywać, ale zapis musi być starannie zarządzany. Po drugie, dyski SSD ulegają zużyciu. Istnieje ograniczona liczba cykli zapisu na dysk SSD, zanim układy pamięci flash ulegną awarii. Dlatego zapis na dysk SSD musi być starannie zarządzany. Po trzecie, dyski SSD wykazują zjawisko zwane „wzmocnieniem zapisu”, co zasadniczo oznacza, że pojedynczy zapis na dysk SSD może skutkować wieloma ponownymi zapisami, ponieważ dane są reorganizowane na dysku SSD, aby zrobić miejsce dla nowego zapisu. To spowalnia wydajność i skraca żywotność dysku SSD. I znowu: zapis na dysk SSD musi być starannie zarządzany.
Jak „ostrożnie zarządzać zapisem” na dysku SSD
Wdrażanie dysków SSD jako pamięci podręcznej jest dobre. Nieograniczony zapis na dyskach SSD jest zły. Co można z tym zrobić? Cóż, odpowiedzią jest Business 101: rozwój branży oprogramowania do buforowania danych na dyskach SSD. Mądrzy ludzie dostrzegli zalety dysków SSD i znaleźli sposób na zminimalizowanie wad, tworząc oprogramowanie do (jak się domyślacie) precyzyjnego zarządzania zapisem danych na dyskach SSD. Oprogramowanie do buforowania danych na dyskach SSD ma trzy główne cele:
- Transparentnie zarządzaj pamięcią podręczną SSD, dzięki czemu oprogramowanie aplikacji nie musi być modyfikowane
- Określ, jakie dane nadają się do przechowywania na dyskach SSD, a jakie dane powinny być przesyłane do pamięci głównej
- Zminimalizuj zapisywanie danych na dysku SSD, aby zmniejszyć wzmocnienie zapisu
Typowe typy buforowania SSD
Ponieważ rozmiar pamięci podręcznej SSD stanowi zazwyczaj jedynie ułamek całego zbioru danych, nie wszystkie dane aplikacji zmieszczą się w pamięci podręcznej. Pamięć podręczna jest najefektywniejsza, jeśli przechowuje dane, do których najprawdopodobniej będzie się uzyskiwać dostęp w przyszłości. Celem projektowania algorytmów pamięci podręcznej jest „przewidzenie”, do których danych będzie uzyskiwany dostęp, tak aby optymalny podzbiór danych był przechowywany w pamięci podręcznej. Im lepsza zdolność przewidywania przyszłego dostępu do danych, tym wyższy wskaźnik trafień w pamięci podręcznej i lepsza wydajność aplikacji.
Istnieją trzy powszechnie stosowane typy algorytmów buforowania dysków SSD:
- Buforowanie lokalizacji czasowej, które przechowuje dane na podstawie czasu ich ostatniego użycia
- Buforowanie lokalizacji przestrzennej, w którym dane są przechowywane na podstawie ich fizycznej lokalizacji przechowywania
- Buforowanie lokalizacji treści, w którym przechowywane są najczęściej używane i odwoływane bloki danych
Niektóre algorytmy buforowania są uniwersalne; nowe algorytmy, takie jak buforowanie lokalności treści, są zaprojektowane specjalnie dla dysków SSD. Wybierając oprogramowanie do buforowania SSD, należy sprawdzić, czy algorytm buforowania jest dostosowany do wzorca danych, które mają być buforowane na dysku SSD (aby uzyskać wyższy wskaźnik trafień w pamięci podręcznej i lepszą wydajność) oraz czy oprogramowanie do buforowania starannie zarządza zapisem na dysk SSD (aby uzyskać lepszą wydajność i niezawodność dysku SSD). Oczywiście, należy również przeprowadzić testy porównawcze wydajności każdego rozwiązania: wdrażasz dysk SSD w celu zwiększenia wydajności; im lepszy stosunek ceny do wydajności, tym wyższy zwrot z inwestycji (ROI).
Peter jest wiceprezesem ds. marketingu internetowego w VeloBit, Inc. i odpowiada za cały obszar marketingu. Posiada 12-letnie doświadczenie w kreowaniu nowych rynków i komercjalizacji produktów w wielu branżach zaawansowanych technologii. Przed dołączeniem do VeloBit był wiceprezesem ds. marketingu w Zmags, platformie treści cyfrowych SaaS dla e-commerce i urządzeń mobilnych, gdzie zarządzał wszystkimi aspektami marketingu, zarządzania produktami i rozwoju biznesu. Wcześniej Peter był dyrektorem ds. strategii produktowej i rynkowej w PTC oraz w EMC Corporation, gdzie zajmował stanowiska w zakresie zarządzania produktami, rozwoju biznesu i zarządzania programami inżynieryjnymi. Peter posiada tytuł magistra inżynierii elektrycznej z Uniwersytetu Bostońskiego oraz tytuł MBA z Harvard Business School.
Amazon