Твердотельные диски

Технология SSD устраняет узкие места в подсистеме ввода/вывода и по сравнению с вращающимися дисками позволяет ускорить доступ к информации в сотни раз.

Обычно запрос на получение данных отправляется на сервер или на устройство, подключенное к сети хранения данных (storage-area network, SAN), которые, в свою очередь, производят выборку информации из системной памяти или из буфера контроллера диска и пересылают ее на станцию, выдавшую запрос.

Если данные в кэш-памяти не обнаруживаются, их поиск продолжается на устройстве хранения (как правило, на жестком диске, хотя иногда информация размещается и на дисках CD или DVD). Задержки, которые возникают при выполнении дисковых операций, заметно снижают общую пропускную способность сети.

В среднем 5% информации порождает более половины трафика ввода/вывода. Компании, имеющие дело с большими объемами данных, прекрасно понимают это и переносят наиболее «популярные» файлы на так называемые твердотельные диски (solid-state disk, SSD), все операции с которыми выполняются со скоростью, сравнимой со скоростью оперативной памяти. Как правило, к этой информации относятся временные файлы, файлы системных журналов и буферы, ускоряющие обмен данными с диском; таблицы и индексы; информация, необходимая для регистрации пользователей в системе. Результатом такой оптимизации становится уменьшение времени отклика, оперативная обработка запросов, а также быстрое выполнение пакетных заданий.

Технология SSD устраняет узкие места в подсистеме ввода/вывода и по сравнению с вращающимися дисками позволяет ускорить доступ к информации в сотни раз. При одновременном обращении большого количества пользователей к жестким дискам работа подсистемы ввода/вывода существенно замедляется. В конечном итоге наблюдается задержка при обращении клиентов к электронной почте, системам электронной коммерции, поисковым операциям и т. д.

Аппаратные средства SSD представляют собой высокопроизводительные периферийные устройства хранения информации прямого доступа, обеспечивающие ускорение работы приложений баз данных. Даже при обращении к современному, достаточно быстрому оборудованию и пересылке информационного блока объемом 4 Кбайт большая часть времени уходит на позиционирование головки и раскручивание диска. У дисков SSD нет движущихся механических частей, поэтому ответ можно получить гораздо оперативнее. Даже у самых быстрых магнитных устройств время доступа составляет порядка 13 мс. При использовании аппаратных средств SSD доступ к информации осуществляется приблизительно в 300 раз быстрее.

Значительного увеличения производительности сети можно добиться, перенеся на устройства SSD относительно небольшой объем информации. Зачастую для того, чтобы обеспечить требуемое быстродействие, достаточно переписать на носители SSD не более 5% файлов. На дисках SSD обычно хранятся временные таблицы, журналы транзакций, журналы отмены или повторного выполнения операций, индексы и индексные таблицы. Размеры этих файлов увеличиваются по мере роста объема базы данных в целом.

По оценкам представителя исследовательской компании Meta Group Рика Уэстермана, в ближайшие несколько лет размеры файлов БД ежегодно будут удваиваться. Во многих случаях эти файлы имеет смысл размещать на устройствах SSD. При включении дисков SSD в массивы RAID общий прирост производительности системы составит от 200 до 400%.

Последние разработки в области технологий SSD и Intelligent Cache Device гарантируют значительное увеличение быстродействия. У многих телекоммуникационных, банковских и финансовых подсистем, построенных на основе баз данных Oracle, Sybase и Informix и использующих устройства SSD, наблюдается заметное повышение производительности. Довольно серьезного выигрыша можно добиться в работе реляционных баз данных, почтовых серверов и серверов электронной коммерции, серверов аутентификации, биллинговых систем, подсистем поддержки принятия решений и выявления попыток мошенничества.

Ускорение доступа к данным происходит и в случае грамотного использования системной памяти и буферов дисковых контроллеров, однако эти подходы обладают весьма заметными ограничениями по сравнению с технологией SSD. Кэширование системной памяти требует выделения циклов процессора. А это оказывает негативное воздействие на производительность всего сервера, заставляя процессор выполнять операции поиска в кэш-памяти. Устройства SSD можно оборудовать несколькими портами и объединить в кластеры. Один диск SSD будет обслуживать сразу несколько серверов. В результате процессоры освобождаются от поисковых функций.

При переходе к технологии Gigabit Ethernet и многогигабитным сетям необходимость ликвидации потенциально узких мест, препятствующих поддержанию высокой производительности системы, приобретает особо важное значение. Лишь в этом случае можно добиться той скорости обработки транзакций, которую обеспечивают новые стандарты. И применение технологии SSD, позволяющей оптимизировать доступ к наиболее «популярным» файлам и повысить интеллектуальность буферной памяти, представляется тем решением, с помощью которого в перспективе разработчикам удастся минимизировать число узких мест в подсистемах хранения информации.