Zakaj so NVMe pogoni prihodnost shranjevanja podatkov?
Izbira medija za shranjevanje podatkov je ena ključnih odločitev pri konfiguraciji novega strežniškega sistema. V IT-industriji so dolgo prevladovali mehanski trdi diski (Hard Disk Drive – HDD), ki podatke zapisujejo in berejo z vrtečih se magnetnih plošč. Te se vrtijo z visoko hitrostjo (npr. 7.200, 10.000 ali 15.000 obrati na minuto), bralno-pisalne glave pa se mehansko premikajo nad ploščami ter pri tem zapisujejo in berejo podatke.
Danes jih vse bolj nadomeščajo pogoni SSD (Solid-State Drive), ki podatke shranjujejo v pomnilniške celice, osnovane na bliskovnem pomnilniku (Flash Memory), in zato nimajo gibljivih delov. Zaradi tega so bistveno hitrejši in odzivnejši od trdih diskov, odsotnost mehanskih komponent pa prinaša tudi večjo zanesljivost. Prav zato vedno redkeje govorimo o “diskih”, saj pri SSD-jih vrtečih plošč dejansko ni več.
Pri izbiri pogona je premislek o protokolu, preko katerega so pogoni povezani v sistem in z njim komunicirajo, izjemno pomemben dejavnik, saj močno vpliva na zmogljivost, odzivnost celotnega sistema ter nenazadnje tudi na upravičenost investicije. Trenutno v IT-industriji prevladujejo sledeči protokoli: SATA (6G), SAS (12G in 24G) ter NVMe (PCIe Gen4 in Gen5). SATA in SAS pogoni obstajajo tako v HDD- kot v SSD- različici, NVMe pa izključno kot SSD.
Poleg protokola je zaradi razširljivosti strežniških sistemov in porabe energije pomembna tudi izbira oblike pogona. Najpogostejša sta Large Form Factor (LFF – 3,5″) in Small Form Factor (SFF – 2,5″). Za namestitev strežniških operacijskih sistemov se pogosto uporablja tudi oblika M.2, ki je značilna za t. i. »Boot Device« rešitve. Novejše generacije strežnikov podpirajo tudi Enterprise and Datacenter SSD Form Factor (EDSFF), ki je najnovejši standard in posebej zasnovan za NVMe. Ta prinaša še večjo gostoto v primerjavi s SFF-jem in omogoča boljše hlajenje. V prihodnje boste v strežnikih zasledili vedno več NVMe SSD-jev v obliki EDSFF.
Izbira protokola, vrste pogona in oblike vplivajo tudi na izbiro kletke, v katero so pogoni vgrajeni. Če pa delovne obremenitve zahtevajo tudi krmilnik s strojno podprtim RAID-om in zaščito podatkov, mora ta podpirati ustrezne protokole (SATA, SAS 12G ali 24G, NVMe – ali kar vse hkrati). Vsi ti dejavniki vplivajo na hitrost in odzivnost celotnega sistema, pravilna izbira pa zagotavlja, da je strežniška infrastruktura optimalna za predvidene obremenitve ter da je investicija v novo IT infrastrukturo upravičena. Posebna prednost HPE-jevih strežnikov pa je, da je v isto kletko mogoče hkrati vgraditi vse tipe pogonov (SATA, SAS in NVMe), kar administratorjem zagotavlja večjo prilagodljivost pri gradnji in nadgradnji sistemov.
SATA, SAS ali NVMe? To ni (več) vprašanje.
SATA (Serial ATA) protokol se je pojavil pred približno 25 leti kot naslednik starega PATA (Parallel ATA), ki je bil omejen z debelimi kabli in nizkimi hitrostmi. V naslednjih generacijah (SATA II, SATA III) je protokol dosegel končno hitrost 6 Gb/s, ki je standard še danes. Zato v tehnični dokumentaciji proizvajalcev pogosto zasledimo oznako »SATA 6G«.
SATA trdi disk, ki se vrti s 7.200 obrati na minuto, dosega med 75 in 100 IOPS (Input/Output Operations Per Second) in dosega med 150 in 200 MB/s prepustnosti, z zakasnitvami, ki se merijo v milisekundah. SATA SSD pogon pa lahko doseže do 100.000 IOPS, približno 550 MB/s prepustnosti, zakasnitve pa merijo v stotinah mikrosekund. V praksi je to lahko tudi do 100-krat hitreje kot pri klasičnem trdem disku.
SAS (Serial Attached SCSI) je bil predstavljen kasneje kot naslednik klasičnega SCSI. Protokol je bil posebej zasnovan za podatkovne centre, kjer je bila zahteva po večji zanesljivosti in robustnosti. Danes sta v uporabi dve generaciji: SAS 12G in SAS 24G.
SAS je na voljo tako za HDD kot SSD in prinaša višje hitrosti, večkrat večjo prepustnost ter bistveno nižje zakasnitve v primerjavi s SATA. Za izkoristek zmogljivosti SAS-HDD ali SAS-SSD pa je pomembno, da tudi ostale komponente strežnika, kot je npr. krmilnik, podpirajo zmogljivosti, ki jih lahko dosega pogon.
NVMe (Non-Volatile Memory Express) se je pojavil leta 2011 kot protokol, posebej zasnovan za SSD pogone. NVMe izkorišča nizke zakasnitve in paralelizem PCIe vodila, kar omogoča bistveno večjo zmogljivost kot pri SATA in SAS. Za razliko od teh protokolov, ki izhajata še iz časa mehanskih trdih diskov, NVMe omogoča več tisoč čakalnih vrst in milijone ukazov, kar prinaša izjemno visoko zmogljivost in odzivnost.
S prihodom zdaj že dobro sprejetega NVMe Gen4 so SSD-pogoni dosegli hitrosti do 7 GB/s in milijone IOPS. Novejša različica Gen5 to še podvaja, s prepustnostjo do 12 GB/s in zakasnitvami pod 10 mikrosekund, s čimer NVMe postaja ključen za sodobno IT infrastrukturo, za virtualizacijo, oblak, umetno inteligenco in superračunalništvo.
NVMe Gen4 SSD-ji v primerjavi s SATA SSD-ji prinašajo do 12-krat višjo prepustnost, opravijo do 15-krat več vhodno/izhodnih operacij na sekundo (IOPS) in so do 6-krat bolj odzivni. Teoretična primerjava zmogljivosti med NVMe SSD in SATA HDD je pravzaprav nepotrebna. Čeprav so primerjave teoretične, so razlike jasno opazne v realnem IT-okolju, saj infrastruktura, osnovana na NVMe, prinaša bistveno boljšo odzivnost in višje hitrosti, kar uporabniki poslovnih aplikacij hitro zaznajo.
Najpogostejši miti o NVMe.
“NVMe SSD-ji so predragi.”
Res je, nekoč so bili NVMe SSD pogoni luksuz. Pa vendar so že vrsto let nepogrešljivi v osebnih računalnikih in prenosnikih – zakaj ne v strežnikih? Danes so NVMe SSD-ji za infrastrukturo podatkovnih centrov pogosto že cenovno primerljivi, včasih celo cenejši od SATA in SAS SSD-jev iste kapacitete. Cena ni več izgovor, saj tudi manjše odstopanje opraviči večkratno višjo zmogljivost in odzivnost. NVMe SSD ponuja največjo vrednost za vložen denar in izrazito prekaša SATA SSD.
“Za naše aplikacije je SATA SSD dovolj zmogljiv.”
Morda drži za obstoječe aplikacije in delovne obremenitve. Vendar se SATA hitro zasiči pri večjih obremenitvah in v praksi hitro doseže svoje meje. Zaradi omejitev SATA SSD ostane solidna izbira, dokler ne pride do preveč sočasnih zahtev – takrat postane ozko grlo sistema. Če lahko za podobno ceno dobite nekajkrat več zmogljivosti, je NVMe SSD dolgoročno prava odločitev in investicija v prihodnost.
“NVMe SSD je samo za posebne delovne obremenitve, kot je AI.”
Res je, NVMe je idealen za sodobne delovne obremenitve, predvsem za potrebe umetne inteligence (AI) in superračunalništva (HPC). A prednosti in koristi se pokažejo tudi v običajnih scenarijih. Virtualizirana okolja, baze podatkov, VDI in celo najbolj običajne poslovne aplikacije pridobijo z nižjimi zakasnitvami in višjim številom IOPS. SATA SSD je lahko dovolj zmogljiv za manjša okolja z malo uporabniki, vendar NVMe zagotavlja stabilno zmogljivost tudi ob povečanju obremenitev in s cenovno dostopnostjo danes dolgoročno varuje investicijo v IT infrastrukturo.
“SATA in SAS sta bolj zanesljiva.”
NVMe SSD-ji za podatkovne centre vključujejo napredne algoritme za zaščito podatkov in podaljšanje življenjske dobe. V praksi so NVMe SSD-ji celo bolj zanesljivi, hkrati pa zaradi nove arhitekture ponuja večjo zmogljivost. SATA in SAS sta res starejši, dolgo uveljavljeni in trenutno bolj razširjeni tehnologiji ter zato dajeta občutek zanesljivosti.
“Za NVMe potrebujem novo infrastrukturo.”
Ne, večina svetovnih proizvajalcev strežnikov ponujajo tudi konfiguracije, ki podpirajo NVMe ali vse protokole hkrati. Pomembno je le, da je izbrana konfiguracija primerna za uporabo NVMe, danes in/ali v prihodnje ter da pazite na morebitne skrite stroške. Nepredvidene nadgradnje strežniških komponent lahko povzročijo težave, če si ne boste zagotovili strežnika, ki v celoti podpira NVMe. Zato bodite pozorni na izbiro ključnih komponent strežnika, med katerimi sta tudi krmilnik in kletka za vgradnjo pogonov, saj morata podpirati NVMe – ali pa kar vse protokole hkrati – s čimer si zagotovite svobodo izbire. Standardne konfiguracije strežnikov HPE ProLiant Gen11 in Gen12 ter vanje vgrajeni RAID-krmilniki omogočajo vgradnjo pogonov vseh protokolov hkrati (SATA, SAS in NVMe), brez menjave krmilnikov ali kletk v prihodnje.
NVMe prinaša hitrost prihodnosti, dostopno že danes.
NVMe ni prihodnost. NVMe je dostopen že danes in prinaša hitrejši, bolj odziven in zanesljiv sistem, ne glede na delovne obremenitve. Pri umetni inteligenci in sodobni analitiki je NVMe skoraj nujen, saj brez njega dragoceni procesorji in grafične kartice ne dosežejo svojega potenciala. Pomembno je, da vse komponente sistema v celoti podpirajo NVMe, saj ne želite investirati v sistem, ki ne bo dosegal optimalne zmogljivosti zaradi ozkega grla, ki ga povzroča ena od vgrajenih komponent, na katero niste bili pozorni.
Ker je NVMe tehnologija danes cenovno dosegljiva in primerljiva s SATA SSD in SAS SSD-ji, je odločitev preprosta. Za vašo investicijo v IT pridobite bistveno več zmogljivosti in infrastrukturo, ki je pripravljena na prihodnost.
