Каково текущее состояние (2016) твердотельных накопителей в RAID?

В Интернете доступно множество ресурсов, в которых обсуждается использование SSD-накопителей в конфигурациях RAID - однако они в основном датируются несколькими годами, а экосистема SSD очень быстро развивается - именно так, как мы ожидаем выпуск продукта Intel «Optane» в конце этого года. который изменит все ... снова.

Я предвожу свой вопрос, утверждая, что между потребительскими твердотельными накопителями (например, Intel 535) и твердотельными накопителями (дата-центр) (например, Intel DC S3700) есть качественная разница.

Моя основная задача связана с TRIMподдержкой в ​​сценариях RAID. Насколько я понимаю, несмотря на то, что прошло более 6 лет с тех пор, как твердотельные накопители были представлены на компьютерах потребительского уровня, и 4 года с тех пор, как NVMe был коммерчески доступен - современные RAID-контроллеры все еще не поддерживают выдачу TRIMкоманд на подключенные твердотельные накопители - за исключением RAID-контроллеров Intel в режиме RAID-0.

Я удивлен, что TRIMподдержка отсутствует в режиме RAID-1, учитывая то, как диски отражают друг друга, это кажется простым. Но я отвлекся.

Отмечу, что если вы хотите отказоустойчивости дисков (как HDD, так и SSD), вы должны использовать их в конфигурации RAID - но поскольку SSD будут без TRIM, это означает, что они будут подвергаться усилению записи, что приводит к дополнительному износу, что в свою очередь, это приведет к преждевременному выходу из строя твердотельных накопителей - и это прискорбная ирония: система, предназначенная для защиты от отказа диска, может в конечном итоге привести к ее повреждению.

Так:

1. Нужна ли TRIMподдержка современным твердотельным накопителям (эпоха 2015-2016)?

   1.1. Есть ли разница в необходимости TRIMподдержки SATA, SATA-Express и твердотельных накопителей на базе NVMe?

2. Часто приводы рекламируются как улучшенная встроенная сборка мусора; это устраняет необходимость TRIM? Как их процесс GC работает в средах RAID?

   1.1. Например, посмотрите этот QA от 2010 года, который описывает довольно плохое снижение производительности из-за не-TRIMming ( https://superuser.com/questions/188985/how-badly-do-ssds-degrade-without-trim ) - и это В статье за ​​2015 год настоятельно рекомендуется использовать TRIM ( http://arstechnica.com/gadgets/2015/04/ask-ars-my-ssd-does-garbage-collection-so-i-dont-need-trim -право / ). Каков ваш ответ на эти веские аргументы в пользу необходимости TRIM?

3. Многие статьи и обсуждения предыдущих лет касаются флэш-памяти SLC и MLC, а также того, что SLC предпочтительнее из-за гораздо более продолжительного срока службы - однако сегодня все твердотельные накопители (независимо от того, где они находятся в спектре от потребителя к предприятию) являются MLC. Thesesays - это различие актуальности больше?

   1.1 А что на счет TLC flash?

4. Корпоративные твердотельные накопители, как правило, имеют гораздо более высокие пределы выносливости / записи (часто измеряемые тем, сколько раз вы можете полностью перезаписать диск за день, в течение ожидаемого срока службы диска 5 лет) - если их предел цикла записи очень высок (например, 100 полных записей в день) означает ли это, что они вообще не нужны, TRIMпотому что эти пределы настолько высоки, или, наоборот, эти пределы достижимы только при использовании TRIM?

Попробуем ответить на один вопрос за раз:

• Нужна ли поддержка TRIM для современных (эра 2015-2016) твердотельных накопителей?

Краткий ответ: в большинстве случаев нет. Длинный ответ: если вы бронируете достаточное свободное пространство (~ 20%), даже диск потребительского класса , как правило , имеет достаточно хорошие показатели согласованности производительности (но необходимо избегать дисков , которые, вместо того , дроссели на замедленной записи). Диски корпоративного уровня еще лучше, поскольку они по умолчанию занимают больше свободного места, а их комбинация контроллера и встроенного ПО оптимизирована для непрерывного использования диска. Например, взгляните на привод S3700, на который вы ссылались: даже без обрезки он имеет очень хорошую согласованность записи.

• Часто объявляются диски с улучшенной встроенной сборкой мусора, устраняет ли это необходимость в TRIM? Как их процесс GC работает в средах RAID

Сборщик мусора накопителя работает в песочнице накопителя - он ничего не знает о внешней среде. Это означает, что на него (в основном) не влияет уровень RAID массива. Тем не менее, некоторые уровни RAID (в основном на основе четности) могут иногда (и в некоторой конкретной реализации) увеличивать коэффициент усиления записи, что, в свою очередь, означает более высокую работу для подпрограмм GC.

• Многие статьи и обсуждения предыдущих лет касаются флэш-памяти SLC против MLC и того, что SLC предпочтительнее из-за гораздо более продолжительного срока службы, однако кажется, что все твердотельные накопители (независимо от того, где они находятся в спектре от потребителя к предприятию) - это MLC. - это различие актуальности больше

Диски SLC в основном исчезли с предприятия, будучи отнесены в основном к военным и некоторым промышленным задачам. Предприятие с пометкой теперь делится на три сорта:

• Вспышка HMLC / MLCe - это микросхема MLC с лучшими бинами, сертифицированная для выдерживания не менее 25000/30000 циклов перезаписи;
• Чипы 3D MLC рассчитаны на 5000-10000 циклов перезаписи;
• обычные планарные микросхемы MLC и 3D TLC рассчитаны на 3000 циклов перезаписи.

На самом деле, любой из вышеперечисленных типов флэш-памяти должен обеспечивать достаточную общую емкость записи, и вы можете найти корпоративные диски со всеми вышеперечисленными типами флэш-памяти.

Реальное различие между движением предприятия и потребителя:

• комбо контроллера / прошивки, с жесткими дисками предприятия умирать из-за неожиданной ошибки контроллера;
• защищенный от записи кэш-память, чрезвычайно важная для предотвращения повреждения слоя трансляции Flash (FTL), который хранится на самой флэш-памяти.

Драйверы корпоративного уровня лучше в основном благодаря своим контроллерам и конденсаторам питания, а не благодаря лучшей вспышке.

• Корпоративные твердотельные накопители, как правило, имеют гораздо более высокие пределы выносливости / записи (часто измеряемые тем, сколько раз вы можете полностью перезаписать диск в день в течение ожидаемого 5-летнего срока службы диска), устраняет ли это какие-либо опасения по поводу усиления записи, вызванные не работает TRIM?

Как указывалось выше, диски корпоративного уровня имеют гораздо больше свободного места по умолчанию (~ 20%), что, в свою очередь, значительно снижает потребность в регулярных TRIM

В любом случае, обратите внимание на некоторые программные RAID-массивы, которые поддерживают TRIM (кто-то сказал, что Linux MDRAID? )

TRIM - это не то, о чем я когда-либо беспокоюсь, когда использую SSD на современных RAID-контроллерах. Усовершенствованы твердотельные накопители, функции аппаратного RAID-контроллера оптимизированы для этих рабочих нагрузок, а отчеты о выносливости обычно присутствуют.

TRIM для дисков нижнего уровня SATA. Для SAS SSD у нас есть SCSI unmap, и, возможно, именно поэтому я не сталкиваюсь с потребностями TRIM ...

Но другой комментатор прав. Программно-определяемое хранилище (SDS) меняет то, как мы используем твердотельные накопители. В решениях SDS контроллеры RAID не имеют значения. И такие вещи, как TRIM, как правило, менее важны, потому что твердотельные накопители выполняют указанные роли. Я имею в виду кэш-память чтения Nimble или ZFS L2ARC и ZIL ... Все они отвечают определенным потребностям, а программное обеспечение более разумно использует ресурсы.

Уровни RAID с SSD Ответ выше предполагает, что уровни RAID с четностью, как RAID 5, увеличивают усиление записи. На самом деле существует несколько способов интерпретации этого: влияние на один диск или влияние на набор дисков.

По сравнению с отсутствием избыточности, RAID 5 добавляет записи в набор, поскольку добавляет четность контрольной суммы. По сравнению с массивом RAID 0 (n-1), влияние массива RAID 5 с n дисками на диск является ничем. Каждый из n дисков получает столько же записей. RAID 5 добавляет 1 / (n-1) дополнительные записи в набор. RAID 1 и RAID 10, однако, добавляют на набор 100% дополнительных записей, поскольку все данные, записанные на одном SSD, записываются на его зеркало.

Таким образом, с точки зрения записи в набор RAID 5 по сравнению с набором RAID 10 с тем же числом дисков, твердотельные накопители в наборе RAID 5 будут получать меньше записей. И это остается верным, даже если вы увеличите количество SSD в RAID 10, установленном для выравнивания полезной емкости.

Здесь настоящий шоданшок затронул реальный ответ. Если вы зарезервируете дополнительное пространство, «переполнение», устойчивость вашего SSD и согласованность производительности записи со временем будут улучшены, а отсутствие поддержки TRIM станет в основном неактуальным. Резервировать это дополнительное пространство можно так же просто, как, начиная с нового твердотельного накопителя, с разделением меньше, чем полная емкость. Большинство встроенных контроллеров обрабатывают никогда не использованное пространство так же, как зарезервированное пространство и, таким образом, значительно уменьшают усиление записи. Для загрузки и ОС, вероятно, достаточно 10% зарезервированного пространства. Для дисков, которые часто перезаписываются, увеличьте это пространство.