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Índice:
- Como escolher um SSD para o storage?
- A carga de trabalho do seu sistema
- TBW e DWPD: As medidas de durabilidade
- NAND de diferentes tipos: SLC, MLC, TLC e QLC
- O papel do cache em um SSD de servidor
- Energia Perdida Protegida (EPP)
- SSD para cache ou uma unidade all flash?
- A relevância da conformidade com o sistema
- O superprovisionamento (Over-Provisioning)
- Como um NAS QNAP tira o máximo os SSDs?
Muitos administradores de sistemas tentam acelerar seus storages com o uso de SSDs, mas frequentemente enfrentam um dilema.
A grande tentação é de usar módulos SSD residenciais, que são bem mais em conta. No entanto, essa economia inicial quase sempre culmina em falhas precoces e até na perda de dados.
Um SSD padrão não foi criado para suportar o tipo de carga de trabalho ininterrupta que um servidor de arquivos exige.
Suas células de memória se desgastam rapidamente com reescritas frequentes, o que afeta a preservação das informações. Esse risco muitas vezes é subestimado até que seja muito tarde.
Portanto, a seleção ideal não se resume apenas à rapidez ou à capacidade.
Isso inclui compreender as métricas de durabilidade e a tecnologia utilizada, pois elas são cruciais para a confiabilidade de toda a infraestrutura de armazenamento.
Como escolher um SSD para o storage?
Ao escolher um SSD para um servidor ou sistema de armazenamento é importante considerar a capacidade, resistência e o desempenho estável do componente em vez de apenas se preocupar com a velocidade máxima que será obtida.
Ao contrário dos SSDs para desktop, os módulos flash para servidores são projetados para operar continuamente, ou seja, 24 horas por dia e 7 dias por semana.
Além disso, essas memórias incorporam diversas tecnologias para proteger os dados em caso de falhas de energia e assegurar um desempenho mais consistente, mesmo em condições de alta carga de trabalho.
Na prática, um SSD corporativo funciona com componentes mais duráveis e um firmware totalmente otimizado para entregar maior desempenho.
Já um SSD para uso doméstico é projetado para oferecer velocidades máximas ao iniciar o sistema operacional ou abrir aplicativos, mas não é um componente robusto para trabalho pesado.
Por outro lado, um SSD empresarial é feito para entregar taxa de transferência constante e atender várias solicitações ao mesmo tempo, como executar várias máquinas virtuais ou bancos de dados.
Várias aplicações são suportadas para essa classe de dispositivos: Os SSDs enterprise podem ser usados para montar pools de armazenamento all-flash ou mesmo como cache para acelerar volumes compostos por discos rígidos.
Em ambos os casos, a longevidade do SSD é o que garante o ROI e a continuidade dos negócios.
A carga de trabalho do seu sistema
Antes de analisar qualquer novo SSD, é fundamental entender como você utiliza seu armazenamento.
Um servidor que armazena um banco de dados, por exemplo, realiza um grande número de pequenas gravações aleatórias.
Por outro lado, um sistema de edição de vídeo manipula grandes arquivos em sequência, o que resulta em uma carga totalmente diferente.
Essa fase é subestimada por muitas empresas. Frequentemente, elas adquirem drives apenas considerando a capacidade e o preço, sem verificar se o hardware atenderá à necessidade específica.
Isto leva a um desempenho que se degrada rapidamente e a uma vida útil do componente que é drasticamente reduzida. Esse erro de planejamento torna o trabalho mais complicado.
Assim, é essencial identificar quais aplicações têm maior acesso ao storage. Confira se a maioria é leitura ou escrita e se as operações são aleatórias ou sequenciais.
Com esses dados é possível filtrar os modelos de SSD que têm as especificações necessárias para cada tipo de aplicação.
TBW e DWPD: As medidas de durabilidade
Quando se trata de durabilidade de um SSD, nada é tão significativo quanto conhecer as especificações técnicas de TBW (Terabytes Written) e DWPD (Drive Writes Per Day) de cada módulo usado.
O TBW é uma métrica que indica a quantidade total de dados que o drive pode gravar ao longo de sua vida útil.
Isso significa que um SSD com 700 TBW foi feito para suportar até 700 terabytes de gravação antes que as células de memória comecem a falhar.
A métrica DWPD, por outro lado, converte o TBW para uma base diária ao longo da garantia.
Um drive que tem 1 DWPD e é garantido por cinco anos pode ser reescrito em sua totalidade todos os dias durante o período da garantia.
Isso torna mais fácil comparar diferentes modelos para uma mesma carga de trabalho, já que essa métrica leva em conta o tempo.
É um erro frequente desconsiderar esses dois valores. Um SSD para uso doméstico raramente chega a 0.3 DWPD, enquanto um modelo que serve a propósitos mistos em servidores costuma ter de 1 a 3 DWPD.
Para cargas de escrita pesadas, há SSDs que oferecem mais de 10 DWPD. A escolha certa aqui previne a substituição antecipada do hardware.
Além disso, informações como o número de IOPS e a latência do sistema são mais importantes do que a velocidade de leitura/gravação sequencial oferecida pelo sistema.
A verdade é que quando se trata de desempenho em SSDs em cenários multiusuário, as velocidades sequenciais prometidas pelos fabricantes raramente se concretizam.
O que realmente conta é quão bem o drive gerencia várias pequenas solicitações ao mesmo tempo. Esse desempenho é avaliado em IOPS (operações de entrada e saída por segundo).
Assim, um storage que vai executar várias máquinas virtuais deve ter um desempenho em IOPS elevado para que nenhuma aplicação enfrente lentidão.
Um SSD para uso doméstico pode alcançar um pico impressionante de IOPS, mas raramente consegue manter esse desempenho por longos períodos.
Um SSD empresarial é feito para sustentar um desempenho estável, mesmo sob pressão constante.
A latência também conta muito. Ela cronometrar quanto tempo o drive leva para responder a uma chamada.
Uma baixa latência é essencial para que operações em bancos de dados ou sistemas transacionais sejam realizadas de forma rápida.
Assim, ao escolher um SSD para o seu servidor, dê preferência àqueles que oferecem IOPS sustentado e a menor latência possível.
NAND de diferentes tipos: SLC, MLC, TLC e QLC
A tecnologia de memória NAND Flash é o que determina o preço, a performance e a vida útil de um SSD.
São quatro tipos principais, cada um com suas particularidades. A memória QLC (Quad-Level Cell) armazena, como o próprio nome indica, quatro bits por célula, aumentando a densidade e diminuindo o preço. Entretanto, a resistência à escrita dele é a mais baixa de todas.
A memória TLC (Triple-Level Cell) grava três bits por célula, oferecendo uma boa relação entre preço, capacidade e resistência.
Por isso, ela é bastante utilizada em SSDs de uso misto para servidores e desktops que exigem alto desempenho.
Contudo, para tarefas que exigem mais desempenho, talvez não seja a melhor opção.
Muito mais antigas, mas também muito mais rápidas e resistentes, as tecnologias MLC (Multi-Level Cell) e SLC (Single-Level Cell) são bem conhecidas. Elas guardam dois bits e um bit por célula, respectivamente.
Apesar de serem mais caras e terem uma capacidade reduzida, sua durabilidade é insuperável, tornando-as ideais para aplicações essenciais que necessitam de confiabilidade total.
O papel do cache em um SSD de servidor
O cache de um SSD atua como uma área de preparação extremamente rápida para armazenar dados antes que eles sejam gravados de forma permanente na memória NAND.
A maior parte dos SSDs para o consumidor utiliza uma fração da própria memória NAND em configuração SLC para funcionar como cache.
Essa estratégia é eficaz para pequenos arquivos, mas pode falhar rapidamente quando o assunto envolve grandes volumes de dados.
Assim que o cache SLC se esvazia, o desempenho dos demais SSD vão para o chão, já que os dados passam a ser gravados diretamente na memória mais lenta.
No servidor, essa perda de desempenho é simplesmente intolerável. É por isso que muitos SSDs corporativos quase sempre possuem um cache DRAM dedicado, que é significativamente mais rápido e não se desgasta.
Esse cache DRAM, que pode ocupar vários gigabytes, assegura que a velocidade de escrita se mantenha alta e consistente, independentemente do tamanho dos arquivos ou da carga de trabalho.
Ele é um dos elementos que mais aumentam o custo do produto, mas seu efeito no desempenho de um storage torna o investimento plenamente justificável.
Energia Perdida Protegida (EPP)
Se ocorrer uma falha de energia enquanto você estiver escrevendo, os dados podem ser corrompidos permanentemente.
Enquanto um usuário de casa pode perder apenas um arquivo, um storage corporativo pode ter um banco de dados inteiro em risco.
Os SSDs para servidores vêm equipados com uma tecnologia chamada Power Loss Protection (PLP) para evitar que isso aconteça.
A PLP é um grupo de capacitores que fica na placa de circuito do SSD. Se a alimentação externa for cortada, esses capacitores dão tempo ao drive para finalizar a gravação dos dados que estavam em cache DRAM. Isso assegura que nenhuma informação em trânsito seja comprometida.
Esta é uma das principais distinções entre um SSD padrão e um SSD para empresas. Sem PLP, um drive de consumo nunca deve ser usado em um ambiente crítico, e essa é uma das principais razões. A integridade dos dados deve ser sempre a prioridade número um.
SSD para cache ou uma unidade all flash?
Existem duas maneiras principais de utilizar SSDs em um storage, e cada uma delas possui requisitos distintos.
A primeira função é servir como um cache para aumentar a velocidade. Neste tipo de configuração, um ou mais SSDs são combinados com um conjunto de discos rígidos.
Os dados mais utilizados são armazenados no cache, o que torna as leituras e gravações muito mais rápidas.
Para essa finalidade, é melhor optar por SSDs que ofereçam alto IOPS e durabilidade, já que estarão sempre em funcionamento.
A capacidade não precisa ser excessiva, geralmente é suficiente entre 10% e 20% do volume total dos HDDs.
A outra maneira é criar um pool de armazenamento que seja inteiramente composto por SSDs, chamado de all-flash.
Um pool all-flash proporciona o desempenho mais alto e a menor latência. Ele é recomendado para usos onde não se pode aceitar atrasos, como em virtualização de alta densidade ou em bancos de dados transacionais.
Assim, ao escolher os SSDs, é fundamental equilibrar capacidade, desempenho sustentado e, é claro, um TBW que seja adequado para a carga de trabalho esperada.
A relevância da conformidade com o sistema
Nem todos os SSDs são compatíveis com qualquer sistema de armazenamento.
Fabricantes de storages como a QNAP sempre publicam listas de compatibilidade (HCL) que indicam quais modelos de drives foram testados e aprovados para uso em seus sistemas.
Antes de adquirir um produto, sempre é importante dar uma olhada nessa lista para não ter surpresas futuras.
Um SSD não homologado pode causar diversos problemas. O sistema pode não identificar corretamente o drive ou não conseguir monitorar a temperatura e o status de saúde do drive via S.M.A.R.T.
Em situações mais graves, essa falta de compatibilidade do firmware quase sempre pode levar a um comportamento instável do sistema e, em alguns casos, até à corrupção de dados.
Além disso, ao usar um drive da lista oficial, você terá suporte do fabricante do equipamento em caso de problemas.
Se um componente não validado for a causa do problema, o suporte pode se recusar a prestar assistência.
Portanto, não é apenas aconselhável seguir a HCL. Essa é a prática que garante a proteção do seu investimento e dos seus dados.
O superprovisionamento (Over-Provisioning)
Superprovisionamento, ou Over-Provisioning (OP), é uma técnica que aloca uma parte da capacidade total de um SSD para uso exclusivo do controlador do dispositivo.
Essa parte que o usuário não vê otimiza o desempenho e prolonga a vida útil do drive. Muitos SSDs de classe enterprise já são vendidos com Over-Provisioning de fábrica, que geralmente fica entre 7% e 28%.
Assim, ao reservar esse espaço, o controlador lida melhor com o "lixo eletrônico" gerado (garbage collection) e elimina definitivamente os blocos de dados marcados como inválidos.
Com mais espaço disponível, essa tarefa é realizada de maneira eficiente, prevenindo mudanças do desempenho durante gravações mais pesadas.
O OP também oferece células extras para substituir as que se desgastam com o uso.
Vários sistemas de armazenamento, incluindo os da QNAP, permitem que o administrador configure um OP extra.
Ao abrir mão de uma parte da capacidade útil, você obtém melhorias em desempenho e longevidade.
Para ambientes de escrita intensiva, estabelecer um OP de 10% a 20% é uma decisão inteligente para estender a vida útil do seu investimento em flash.
Como um NAS QNAP tira o máximo os SSDs?
Um storage corporativo vai muito além do simples armazenamento de dados.
Um NAS da QNAP, por exemplo, vem com um conjunto de softwares que foram criados para maximizar o desempenho e a vida útil dos SSDs.
Ferramentas de monitoramento como o S.M.A.R.T. avaliam a saúde dos discos e emitem avisos preditivos antes que uma falha aconteça.
O Qtier, a tecnologia de tiering automático da QNAP, é um exemplo de como esses recursos podem mover os dados de maneira inteligente entre SSDs e HDDs.
Com ele os dados "quentes" (acessados com mais regularidade) são armazenados em SSDs de alta velocidade enquanto os dados "frios" são migrados para os HDDs de alta capacidade.
Essas tecnologias maximizam a utilização de cada banco de memória, por isso tornam essas soluções mais efetivas quando o assunto é retorno sobre o investimento.
Além disso, a configuração do cache SSD é muito flexível, por isso usa essa vantagem tanto para a leitura quanto na escrita de dados.
O sistema permite ainda ajustar o superprovisionamento para que cada tipo de drive se alinhe a uma carga de trabalho específica, o que evita provisionamentos desnecessários.
Portanto, ao usar memórias flash em um NAS QNAP é possível converter um grupo de SSDs em uma solução de armazenamento mais inteligente e resistente.
