Tối ưu hóa NAS với SSD cache

HDD vs SSD:  Tại sao có sự khác biệt

Một cuộc chiến đang diễn ra giữa HDD và SDD, cả hai đều có ưu và nhược điểm riêng. Một HDD bao gồm một bộ truyền động cơ, đầu đọc ghi, trục quay, và tấm đĩa dữ liệu được lưu trữ. Khi xử lý các lưu lượng dữ liệu lớn yêu cầu đọc / ghi (đặc biệt đối với một số lượng lớn file có kích thước nhỏ), các đĩa quay và đầu đọc / ghi tiếp tục di chuyển để tìm kiếm dữ liệu nằm rải rác trên ổ đĩa một cách không liền kề. Độ trễ khi khởi động. Tuy nhiên, một SDD không có bộ phận chuyển động và sử dụng bộ nhớ flash để lưu trữ dữ liệu, tiêu thụ ít điện năng hơn, gần như không có tiếng ồn, rung và nhiệt, và hoạt động ở tốc độ cao hơn so với ổ cứng truyền thống.

Chúng ta hiểu sự khác biệt, Vậy thì chính xác SSD cache là gì ? Đây là nơi lưu trữ tạm thời của dữ liệu thường xuyên truy cập (aka hot data – còn gọi là dữ liệu nóng) trên chip nhớ flash trong SSD. SSD có độ trễ thấp hơn yêu cầu đáp ứng dữ liệu dễ dàng hơn, tăng tốc độ đọc / ghi và tăng hiệu suất tổng thể.

Khi chạy các ứng dụng yêu cầu random IOPS cao hoặc một lượng lớn dữ liệu được ghi vào các block không liền kề (ví dụ: cơ sở dữ liệu OLTP và dịch vụ email), xây dựng một hệ thống toàn SSD có thể làm cháy túi của bạn. Nhưng đừng lo, có một lối đi – SSD cache. Bạn có thể gán SSD cache vào một ổ lưu trữ hoặc iSCSI LUN block-level để tạo bộ đệm đọc / ghi, tăng hiệu suất truy cập ngẫu nhiên. Lưu ý rằng vì các hoạt động đọc / ghi tuần tự lớn như phát HD video streaming, mô hình khối lượng công việc như vậy không lợi nhiều từ bộ nhớ đệm SSD.

Bộ nhớ cache SSD có thể được phân loại theo 2 chế độ :

1. Read-only cache: Khi đặt SSD làm bộ đệm chỉ đọc, chỉ dữ liệu được truy cập thường xuyên được lưu trữ trong bộ đệm để tăng tốc độ đọc ngẫu nhiên. Bởi vì nó không liên quan đến việc ghi dữ liệu, dữ liệu vẫn an toàn và ngay cả khi SSD bị hỏng.

2. Read-write cache: So với bộ đệm chỉ đọc, read-write cache ghi dữ liệu đồng bộ vào SSD. Để đảm bảo an toàn dữ liệu, bạn cần ít nhất hai ổ SSD để thiết lập RAID 1 để cho phép khả năng chịu lỗi của một ổ SSD. Tuy nhiên, vẫn có nguy cơ mất dữ liệu nếu số lượng SSD bị hao mòn vượt quá khả năng chịu lỗi trong cấu hình RAID.

Chọn đúng

SSD càng thường xuyên ghi dữ liệu, tuổi thọ của nó sẽ càng ngắn. Tìm một ổ SSD phù hợp với nhu cầu IO của bạn là điều tối quan trọng vì bạn không muốn cache ổ đĩa của mình bị hao mòn quá nhanh. Khi chọn đúng ổ SSD để thiết lập cache SSD cho NAS của bạn, bạn nên đánh giá độ bền của SSD bằng cách xem xét kỹ hai thông số kỹ thuật: TBW (Terabytes Written) & DWPD (Drive Writes Per Day). TBW có nghĩa là lượng dữ liệu được ghi vào ổ SSD trong toàn bộ vòng đời của nó. Trong khi DWPD đề cập đến số lần bạn có thể ghi đè lên toàn bộ SSD mỗi ngày trong thời gian bảo hành. Nếu bạn biết dung lượng ổ đĩa của bạn và thời gian bảo hành, sau đó bạn  chỉ cần chuyển đổi TBW sang DWPD hoặc ngược lại với phương trình dưới đây:

TBW = DWPD X 365 X Warranty (yr) X Capacity (TB)

DWPD = TBW / (365 X Warranty (yr) X Capacity (TB))

Giả sử ổ SSD của bạn là 2TB với bảo hành 5 năm. Nếu DWPD được xếp hạng 1, điều đó có nghĩa là bạn có thể ghi 2TB dữ liệu vào đó hàng ngày trong 5 năm sau. Dựa vào phương trình trên, con số TBW sẽ là 1 * 365 * 5 * 2 = 3650TB. Bạn nên thay thế nó trước khi nó đạt 3650TB. Theo dõi việc sử dụng NAS hàng ngày của bạn để đánh giá lượng dữ liệu bằng văn bản và xem liệu xếp hạng TBW có đáp ứng nhu cầu của bạn không.

Nếu việc sử dụng NAS hàng ngày của bạn liên quan đến các ứng dụng chuyên sâu, Nó khuyên bạn nên sử dụng SSD doanh nghiệp để đảm bảo chúng có thể chịu được hoạt động ghi nặng. SSD phổ thông thường có con số DWPD dưới 1. Nó phù hợp để sử dụng như một ổ đĩa khởi động, nhưng nó không thể chịu đựng được khối lượng công việc đọc / ghi liên tục, Ngược lại, hầu hết các ổ SSD doanh nghiệp có DWPD cao hơn từ 1 đến 10 và cung cấp độ bền tốt hơn.

Khởi đầu đúng hướng

Ngoài độ bền của SSD, bạn cũng nên xem xét các yêu cầu về bộ nhớ của SSD cache. Vì cache SSD yêu cầu một bộ nhớ hệ thống nhất định tùy thuộc vào kích thước cache, bạn có thể phải nâng cấp memory nếu muốn gắn SSD cache lớn hơn. Để duy trì sự ổn định của hệ thống, chỉ 1/4 bộ nhớ hệ thống được cài đặt sẵn phân bổ cho SSD cache.

Vì SSD 1 GB chiếm khoảng bộ nhớ hệ thống khoảng 416KB (bao gồm cả bộ nhớ mở rộng), 2 X 128GB SSD cache chỉ đọc (total 256GB) yêu cầu ít nhất 104 MB bộ nhớ, trong khi cache đọc ghi SSD 2 X 128GB (total 128GB) tiêu thụ bộ nhớ 52MB. Do đó, cần lưu việc thiếu bộ nhớ sẽ hạn chế kích thước bộ nhớ cache SSD.

Tối ưu hóa lưu trữ

Nếu NAS của bạn có khe cắm PCIe, bạn có thể cài đặt card dual SSD M.2 hỗ trợ cả SSD SATA và NVMe để tăng hiệu suất cache. Với Synology M2D18, không chỉ có thể dự trữ nhiều ổ đĩa hơn để lưu trữ dữ liệu, nhưng bạn cũng có các tùy chọn SSD linh hoạt, nó hỗ trợ các module M.2 ở định dạng 2280/2260/2242.

Khi thêm cache SSD để tối ưu hóa hiệu suất, ngoài việc tham khảo danh sách tương thích để tìm ra SSD phù hợp, chúng tôi cũng khuyên bạn nên tra cứu TBW và DWPD thông số kỹ thuật để đảm bảo độ bền của SSD đáp ứng yêu cầu khối lượng công việc của bạn.