Storage di rete

Quando è utile migrare una SAN/NAS su dischi a stato solido

Non vale sempre la pena prevedere importanti investimenti per installare SSD nel proprio ambiente perché non tutte le applicazioni beneficiano dei vantaggi offerti dai nuovi dispositivi di storage. E anche il sistema in uso può porre dei limiti all'adozione.

Stephen J. Bigelow

10 Dicembre 2010

Lo storage magnetico è stato uno dei fiori all'occhiello del computing per più di 50 anni, fornendo un efficace mix tra costo della capacità e prestazioni e soddisfacendo le fondamentali esigenze di archiviazione di quasi ogni applicazione.

Tuttavia i nuovi dispositivi di memoria allo stato solido migliorano di un ordine di grandezza le prestazioni dello storage e questo ha da tempo catturato l'interesse degli amministratori IT come mezzo per l'archiviazione dei dati a lungo termine.

I solid state disk drive (SSDD) riuniscono enormi quantità di memoria (di tipo dynamic random access o flash) in un unico dispositivo che consente alle aziende di ampliare i limiti delle applicazioni e delle infrastrutture. Esaminiamo gli aspetti essenziali degli SSDD e vediamo quali conseguenze può avere il loro uso all'interno di un data center di Windows.

I lati positivi
Il vantaggio principale di un'unità disco a stato solido non sta in ciò che include, ma ciò che sostituisce. A partire dai tradizionali piatti magnetici e da tutti i dispositivi elettromeccanici necessari per effettuare le rotazioni degli hard disk e cercare i dati al loro interno: un SSDD legge e scrive direttamente in un array di chip di memoria.

I ritardi meccanici dovuti alla ricerca nelle tracce, la latenza e lo spostamento dei dati da e verso i piatti stessi sono quasi un lontano ricordo in quanto i dispositivi basati su memoria consentono tempi di accesso a velocità nettamente maggiori.Ciò si traduce in un più elevato IOPS (Input/Output Operations per Second, operazioni di input/output al secondo) rispetto a un drive magnetico tradizionale.

Anche il bilancio energetico è più efficiente nei dispositivi SSDD. Dal momento che non è più necessaria alcuna energia per far ruotare i motori e muovere le testine, i consumi per IOPS sono più contenuti. Le richieste di potenza totale degli SSDD possono sono molto più contenute di quelle di un disco magnetico.

Per esempio, la versione SATA da 200 GB della memoria flash Pulsar di Seagate mostra una velocità di lettura di 25.000 IOPS (solo 5.200 IOPS per la scrittura continua a causa della propensione della memoria flash non volatile a essere più lenta durante la scrittura), ma consuma solo 1,3 watt di potenza media durante il funzionamento.

Pulsar riporta una media velocità di trasferimento dei dati di 300 MB/s, limite dovuto alla caratteristiche dall'interfaccia SATA. Il disco Seagate da 160 GB SATA Constellation per un trasferimento dei dati a 300 MB/s richiede una potenza media di funzionamento di 2,8 watt (gli IOPS non sono specificati per il Constellation). Anche i consumi in idle sono più bassi nel caso dei dispositivi SSDD. Il risultato è che il consumo di energia è molto più contenuto e minori sono le esigenze di raffreddamento.

I lati negativi
Ma i benefici dei dischi a stato solido hanno alcuni lati negativi. Il primo problema è il costo. Nonostante la tecnologia SSD non sia certamente nuova, la sua diffusione si è fatta capillare solo negli ultimi anni e oggi i drive allo stato solido costano ancora 10 volte di più per GB rispetto ai loro omologhi magnetici con simili capacità e tipi di interfaccia.

La capacità può essere un'altra aspetto negativo, anche se il divario tra costo e capacità si sta riducendo.

Greg Schulz, fondatore di Server e Storage IO Group, ha sottolineato che il "beneficio di tempo" - la capacità di gestire le transazioni di storage in un dato periodo - spesso può giustificare il più alto costo e la minore capacità dei dispositivi SSDD. Il "trucco" è garantire che l'applicazione (o le applicazioni) che utilizzano lo stato solido per l'archiviazione può (possano) davvero beneficiare delle prestazioni aggiuntive. In questo senso, memorizzare i documenti Word su un SSDD non è probabilmente il modo migliore per utilizzare i supporti allo stato solido.

Schulz spiega anche che gli SSDD con memoria flash forniscono prestazioni in scrittura significativamente inferiori rispetto a quelle basate su RAM dinamica. Questo può rendere tali dispositivi meno appetibili rispetto agli SSDD basati su RAM dinamica per impieghi in cui l'aspetto essenziale è la scrittura come nel caso della memorizzazione di paging/swap file di Windows.

Dato che la memoria flash tende a usurarsi (limitando il numero di cicli di scrittura disponibili), la scelta di un controller flash SSDD dovrebbe includere anche caratteristiche adatte a supportare la memoria flash. "Bisogna accoppiare l'SSDD con buon controller che possa scrivere ottimizzando il livello di usura" afferma Schulz. Altri aspetti critici inerenti l'affidabilità degli SSDD flash sono solitamente risolti con caratteristiche di disponibilità, come la protezione RAID e gli snapshot.

Drive a stato solido nei data center Windows
In generale, le unità disco a stato solido sono compatibili con gli ambienti Windows senza cambiamenti sostanziali di hardware, software o tool. In quasi tutti i casi, il dispositivo SSDD viene riconosciuto dal server come hard disk convenzionale e solo per particolari versioni di Windows Server si dovrebbe ricorrere ai driver o al supporto del sistema operativo.

Se il dispositivo SSDD è installato in un sottosistema di storage o array RAID, c'è un'astrazione supplementare tra l'SSDD e il server Windows o le applicazioni supportate e il server Windows si limiterà a sfruttare lo spazio aggiuntivo. Considerate tuttavia, che potrebbe essere necessario più supporto per altri sistemi operativi. "Ci sono prodotti ottimizzati per le piattaforme non-Windows - sostiene Schulz -. E i loro driver, se esistono, non possono essere ottimizzati per Windows".

Dove l'SSD funziona meglio
Il problema principale non è il supporto di Windows, ma il beneficio che trae l'applicazione. Le imprese che aggiungono SSSD al loro ambiente dovrebbero fornire lo storage a quelle applicazioni che possano realmente ottenere un vantaggio in termini di prestazioni. Ecco dove il rapporto costi/benefici dei dispositivi SSDD ha più senso.

L'allocazione di storage SSDD al non transazionale o altre applicazioni non che non sono sensibili al fattore tempo è quasi sempre un investimento sprecato.

Alcuni sottosistemi di storage SAN/NAS sono progettati per spostare automaticamente nel corso del tempo i dati tra i vari livelli sulla base di modelli di accesso preimpostati, perciò distribuire SSDD in array di storage (piuttosto che installarli direttamente nel server Windows) può potenzialmente aumentare il beneficio delle prestazioni SSDD assicurando che il più frequente accesso ai dati avvenga sugli LUN SSDD, mentre i dati meno rilevanti sono spostati su livelli più bassi.

La virtualizzazione e il consolidamento dei server ha posto una rinnovata enfasi sullo storage allo stato solido. Dato che server fisici ospitano sempre più macchine virtuali (VM), c'è una maggiore richiesta di I/O in termini di risorse di rete e storage, e la disponibilità potenziale di I/O che forniscono i dispositivi SSDD può contribuire a eliminare i colli di bottiglia di storage che possano pregiudicare l'accesso allo storage su server virtualizzati con alto carico di lavoro.

Però, può essere installato solo un numero limitato di dispositivi SSDD in un determinato sottosistema di archiviazione, prima che il miglioramento delle prestazioni cominci a rallentare a causa di limitazioni di throughput. Supponiamo che un sotto-sistema sia in grado di supportare 250.000 I/O al secondo, e un SSD possa arrivare a 10.000 I/O. In questo caso, molto probabilmente 25 è il numero massimo di SSD che si può avere dietro quel sotto-sistema di storage.

I tool di storage e server management dovrebbero gestire senza problemi i dispositivi di memorizzazione solida (soprattutto perché gli SSDD sono tipicamente disponibili con interfacce standard come Fibre Channel o SATA), ma vale sempre la pena di testare tali tool in anticipo per garantire la compatibilità con un particolare modello di SSDD.

Per esempio, possono mancare il livello di usura e altre funzioni di gestione dello storage per i dispositivi SSD basati su flash, mentre i vecchi tool potrebbero erroneamente evidenziare problemi legati all'alto valore di IOPS. Ma, osserva Schulz, la situazione è in continuo miglioramento. "Ci siamo spesso trovati in situazioni di questo tipo con alcune delle precedenti generazioni di prodotti allo stato solido, quando alcuni degli strumenti di Windows erano troppo giovani".

Infine, gli amministratori dovrebbero guardare oltre il provisioning di storage allo stato solido e prendere in considerazione alcune delle altre opportuni che gli SSDD offrono. Per esempio, lo storage a stato solido potrebbe non fornire un sostanziale beneficio a tutte le applicazioni business-critical, ma potrebbe offrire una nuova dimensione alle performance di altre importanti funzioni come il backup di server o più frequenti snapshot di macchine virtuali.