וירטואליזציה ודיסקים מקומיים. כדאי?

במסגרת סידרת הקליפים שהכנתי על oVirt/RHV (ניתן לצפות בהם כאן) הזכרתי פה ושם את עניין השימוש בדיסקים מקומיים ומדוע זה לא תמיד רעיון טוב, ללא קשר לפתרון הוירטואליזציה שמשתמשים, ולכן החלטתי לכתוב את הפוסט הזה ולהרחיב מעט על הנושא.

כשזה מגיע לוירטואליזציה, ישנן תצורות שונות שמצריכות הגדרות שונות. כך לדוגמא, אם לקוח צריך רק שרת פיזי אחד להריץ וירטואליזציה, פתרון NAS לדוגמא לא יסייע לו הרבה, הואיל ומהירות הדיסקים המקומיים תהיה יותר גבוהה מאשר שימוש ב-NAS וחיבור ג'יגהביט לדוגמא, ולכן שימוש בדיסקים מקומיים שם יכול לסייע.

אולם כשאנחנו מדברים על מעל כמות של שרת אחד שיריץ וירטואליזציה, שימוש בדיסקים מקומיים דווקא פוגע בדברים אחרים, כמו שרידות (HA). אחרי הכל, לא חשוב איזו וירטואליזציה יש לך, אם שרת אחד מתוך 2 שרתים כבוי עקב תקלה, לא תוכל להפעיל את מכונות ה-VM בשרת אחר.

ל-NAS יש יתרון אחד שדווקא לא קיים במרבית פתרונות הוירטואליזציה והוא קשור לאופטימיזציה. הדרייברים שנמצאים בתוכנת הוירטואליזציה הם דרייברים בסיסיים. הם מאפשרים עבודה רציפה עם הדיסקים ותו לא. כך לדוגמא אינך יכול להכניס לשרת וירטואליזציה 1-2 דיסקים SSD ולהגדיר אותם כ-Cache (ה-Read Cache במקרה של vSphere לדוגמא, מיועד להאצת עבודה חוזרת של מכונות VM, לא לשמש כ-Cache ל-Datastore). לעומת זאת, אם נרים NAS על שרת ישן (זה יכול להיות גם PC עם דיסקים במקרים שאין תקציב) ונכניס לו 1-2 דיסקים SSD, נוכל בעזרת התוכנה ב-NAS להגדיר אותם כ-Cache. בנוסף, אם אנחנו רוצים מהירות גישה רצינית אל/מאת ה-NAS ולא להיות "חנוקים" במהירות של 1 ג'יגהביט – אפשר לרכוש בזול כרטיסי רשת QSFP (או +SFP) שנותנים חיבור במהירות 10 ג'יגהביט עם פורטים כפולים וכבלי DAC ולחבר אותם בין ה-NAS ל-2 שרתים שמריצים מכונות וירטואליות. כך הדברים ירוצו הרבה יותר מהר ואין צורך לרכוש סוויצ' 10 ג'יגהביט יקר לשם כך (אגב, התוספת מחיר על כך מגיעה בד"כ בסביבות ה-300$).

מצד שני, יש בהחלט מקום בשימוש בדיסקים מקומיים כאשר אנחנו משתמשים בתצורת Hyper Converge. בקונפיגורציה כזו, המערכת צריכה לפחות SSD אחד על מספר קטן של דיסקים מכניים והיא משתמשת ב-SSD לשם כתיבה/קריאה מואצת וכמובן כ-Cache (רק שחשוב לשים לב איזה SSD Intense אתם רוכשים, אם רכשתם את הלא נכון, הביצועים יהיו מופחתים) אך גם כאן חשוב לשים לב לא רק לסוג ה-Intense אלא גם לסוג החיבור של ה-SSD. חיבור SATA לדוגמא "נחנק" במהירות 560 מגהבייט ואילו SSD בחיבור U.2/NVME יתן ביצועים ורוחב פס עד פי 4-5 בהשוואה ל-SATA.

לסיכום: הויכוח אם להשתמש בדיסקים מקומיים או בסטורג' מהיר הוא ויכוח עתיק יומין וכניסת טכנולוגיית NVME-OF די "מחסלת" את הטיעון להשתמש בדיסקים מקומיים (אבל זה מצריך השקעה כספית רצינית, לפחות עד שנה הבאה שיצאו פתרונות קוד פתוח מסחריים ובחינם ל-NVME-OF) מצד אחד, אבל פתרונות דיסקים מקומיים הם יותר זולים למימוש מצד שני, ולכן חשוב לשים לב מה הסיטואציה ומה המטרה שרוצים להגיע אליה.

מה ההבדל האמיתי בין SSD רגיל ל-SSD ל-Enterprise?

כשזה מגיע לדיסקים, חברות רבות זזות לאט לאט לכיוון ה-SSD. במקרים רבים מכניסים SSD שישמש כ-Cache (זכרון מטמון) להאצת פעולות כתיבה/קריאה כשברקע הנתונים עוברים מהדיסקים המכניים לדיסק ה-SSD וההיפך, אך במקביל יותר ויותר אנשים רואים כל מיני כונני SSD בגודל 256 ג'יגהבייט או חצי טרהבייט או טרהבייט במחירים מאוד מפתים ואז עולה התהיה – מדוע הדיסקים SSD המיועדים לשרתים כה יקרים ועולים פי כמה וכמה מאשר דיסקים עם מפרט די זהה לשוק הפרטי?

הרשו לי להציג לכם את ה"יורש" של הסמסונג 850 PRO  שיצא שלשום – אחד מכונני ה-SSD שהצליח במשך 3 שנים להתעלות מעל רוב כונני ה-SSD הביתיים מבחינת ביצועים. זהו הסמסונג 860 PRO. מבחינת ביצועים הן מבדיקות והן "על הנייר" – זו חיה: 560 מגהבייט לשניה בקריאה ו-530 מגהבייט לשניה בכתיבה (זהו כונן בחיבור SATA). מבחינת IOPS יש לו בהחלט מה להתגאות: 100000 בקריאה, 90000 בכתיבה, ואורך החיים שלו – אתם יכולים לכתוב עליו ולמחוק – עד 4800 טרהבייט בכל משך ימי חייו. שום דיסק מכני לא נותן דבר כזה כמובן. מחיר: $238 לחצי טרהבייט.

והנה ה"אח הבכור" – ה-960 PRO בגירסת M.2 NVME. הביצועים? 3.5 ג'יגהבייט קריאה, 1.9 ג'יגהבייט כתיבה. IOPS? טוב ששאלתם: 440000 בקריאה, 360,000 בכתיבה. המחיר: $300 לחצי טרהבייט. אפשר לכתוב עליו באורך חייו כ-400 טרהבייט. (כן, ה-860 מחזיק הרבה יותר).

תכירו את ה-SSD החדש ביותר של אינטל (כתבתי עליו בעבר) – ה-900P. הוא יקר יותר ($628 לגירסה של 480 ג'יגהבייט), הוא יותר איטי בגישה לנתונים (2.5 ג'יגה בקריאה, 2 ג'יגה בכתיבה) אבל כשזה מגיע ל-IOPS, הוא בועט בכולם: 550,000 בקריאה, 500,000 בכתיבה.

אז מי מהם מתאים לחברות ומי לא מתאים לבית? ומדוע ההבדלים?

נתחיל ב-900P (הוא "האח הקטן" של ה-DC P4800X). נניח שאתה רוצה SSD מהיר לבית, אתה עורך וידאו נניח או מוכן לשפוך סכומים רציניים על המחשב למשחקים שלך. הכסף לא ממש משנה לך. האם כדאי לקנות אותו? התשובה היא לא. אם נעמיד את ה-900P במבחן מול ה-960 PRO או ה-860 PRO, שתיהם ינצחו אותו בקלות, כלומר אתה יכול לחסוך 300 דולר ולקבל SSD שיתאים לך לבית.

עכשיו נלך לחברה. נניח שאנחנו מקימים Storage משלנו, נניח שאנחנו מקימים שרת SQL כלשהו (לא חשוב אם זה מיקרוסופט, אורקל או PostgreSQL או MySQL) או שרת אפליקציה שאמור לתת שרות למחשבים רבים או משתמשים רבים. כאן דווקא ה-900P יתן ביצועים הרבה יותר גבוהים בהשוואה ל-2 ה-SSD של סמסונג, הם "יחנקו" מהר מאוד.

ה-SSD ל-Enterprise בעקרון בנוי לתת שרות לכמה שיותר משתמשים/מחשבים/תחנות, כמה שיותר Clients, בשעה שה-2 השניים בנויים לתת שרותים לכמה שפחות, כלומר למחשב אחד, לכמה אפליקציות שרצות במקביל במחשב הביתי/תחנת עבודה. במילים אחרות – אם לא מעמיסים על דיסק SSD ל-Enterprise אתם תקבלו ביצועים רחוקים מאוד ממה שמוצהר ע"י היצרן.

פרסמתי כאן בתחילת השנה פוסט על SSD ל-Enterprise והוא רלוונטי בדיוק לפוסט זה. בפוסט הקודם הזכרתי את ה-QD (ה-Queue Depth) שצריך אותו כדי לתת שרותים לכמה שיותר Clients וזה בדיוק מה ש-SSD ל-Enterprise מצטיין בו ו-SSD לבית גרוע בו. ניקח לדוגמא את ה-960 PRO, אם תסתכלו בסקירה זו תיראו שברגע שמתחילים להעמיס עליו, הביצועים צונחים דרמטית.

עכשיו נשארנו עם בעיה אחת: נניח ואנחנו רוצים ביצועים מאוד גבוהים לשרתים עם דיסקים מקומיים (כן, לאלו שמריצים vSphere עם דיסקים מקומיים לדוגמא) אבל המחיר מפחיד. ה-DC P4800X לדוגמא בגירסה צנועה של 375 ג'יגהבייט עולה $1700 (המחיר קצת יקר באמזון, המחיר הרשמי הוא $1520) וגירסת ה-750 ג'יגהבייט עולה מחיר "צנוע" של $3,653. במחיר כזה, גם חברות גדולות מתחילות לחשוב פעמיים אם לקנות במחיר כזה.

מה ניתן לעשות? ישנן מס' אפשרויות:

  • לקנות כמה קטנים. אפשר לדוגמא לרכוש 2 כרטיסי 900P (אגב, אם השרתים שלכם חדשים, אז ניתן לקנות את ה-900P בגירסת U.2 שנכנסת מקדימה) ולחבר אותם ב-RAID-0 ולהגדיר אותם כ-Cache. זה מתאים למצבים שאנחנו רוצים להריץ את השרת כשרת קבצים או כשרת NFS/SAMBA ואליו נחבר לדוגמא שרתי vSphere.
  • אם אנחנו רוצים להריץ שרת SQL או שרת אפליקציה כבד, נוסיף דיסק SSD כלשהו למערכת, עליו נתקין את מערכת ההפעלה והאפליקציות אך ה-DATA ישב ב-RAID-0 (מתוך הנחה שיש לכם גיבוי יומי!) כ"כונן" נפרד.
  • נבחר כונני Enterprise יותר זולים. לאינטל יש את ה-750 שישן קצת (מ-2015) אבל נותן ביצועים יותר טובים, יש את ה-P4600 ו-4700, שהם מעולים. חברות גדולות, כמובן, לא קונות כוננים ישירות מאינטל או סמסונג, ולכן מומלץ לחברות אלו לבדוק מיצרן השרת שלהם אלו דיסקים ניתן לקנות (לא מומלץ לקנות עם חיבור SAS, לכולן יש פאנל קדמי לחיבור דיסקים SSD בחיבור U.2 או SATA).

לסיכום: אם אתם לא מרוצים מהביצועים והבעיה קשורה לאחסון, יש אפשרויות לשלב דיסקים SSD מהירים. לא מומלץ לנסות להכניס דיסקים SSD ביתיים (למעט אם אתם מרימים שרת קבצים לקבוצה מאוד קטנה שמעלה/מורידה קבצים בגודל של מגהבייטים עד עשרות מגהבייטים והביצועים לא כאלו קריטיים עבורם) ולא תמיד צריך הלוואה עסקית כדי לקנות דיסקים סופר-יקרים, אפשר לשלב מס' דיסקים זולים יותר ל-Enterprise.

כמה מילים על SSD ל-Enterprise

כתבתי בעבר מספר פוסטים על SSD בהשוואה לדיסק מכני ועל סוגי SSD. הפעם נתמקד יותר במה כדאי לחברות לרכוש (במידה והחברה לא רכשה שרתים שעושים קצת צרות עם דיסקים שאינם מאותו יצרן שרתים – היי HPE!)

נתחיל ב"קרב" של SAS מול SATA: כשזה היה בדיסקים מכניים, אז כמובן ה-SAS ניצח, אבל כשזה מתקדם ל-SSD, אתם תראו יותר ויותר פתרונות ל-Enterprise שהם מבוססי SATA. רגע, כבר נכתבו אלפי מאמרים והרבה מרצים הרצו כמה SATA נחות לעומת SAS, אז מה קרה שהיצרניות מייצרות SSD כ-SATA ועוד ל-Enterprise?

התשובה לכך פשוטה וקשורה ל… תור, ספציפית לדבר שנקרא QD (כלומר: Queue Depth). המושג QD אומר בעצם כמה פעולות הבקר והדיסק יכולים להתמודד מבחינת תור. נסו לדמיין את עצמכם בסופרמרקט, זה עתה סיימתם להכניס מוצרים לעגלה ואתם עוברים לקופות. בד"כ אתם לא תגיעו ישר לקופאית, אלא תמתינו בתור כמו כל אחד אחר (טוב, תמיד יש תחמנים אבל זה משהו אחר) עד שיגיע תורכם להעלות את המוצרים מהעגלה למסוע, לתת לקופאית להעביר את המוצרים בסורק ולבסוף לשלם על המוצרים. ככל שיש יותר קופות פתוחות, התורים מתקצרים, וזה ההבדל הגדול בין דיסק SAS ל-SATA: בדיסק SATA יש 32 ערוצי תורים, ב-SAS יש 254 תורים, כך ש-SAS תמיד ישרת את הפניות יותר מהר.

עכשיו נשנה את הסיטואציה: אין קופאיות, העגלה בעצמה סורקת את המוצרים שלך ואז אתה מעביר את כרטיס האשראי בעמדות תשלום. האם התור יתקצר? בוודאי, תוך 2-3 דקות תוכל לסיים את הקניה, להעביר לשקיות ולצאת (טוב נו, בתיאוריה) – וזה מה שקורה עם SATA SSD: בגלל שה-SSD מאד מהיר והוא יודע בדיוק כל קובץ היכן הוא נמצא ואין צורך בראשים שיגיעו ויתחילו לקרוא את הנתונים ממקומות שונים, אז כתיבת/קריאת הנתונים תהיה מאוד זריזה, בוודאי כשנשווה זאת מול דיסק SAS מכני ולא חשוב מה תהיה מהירות ה-RPM שלו. בנוסף, דיסק SSD SATA טוב מגיע למהירות קריאה/כתיבה לפחות כפולה מכל דיסק SAS מכני והוא מריץ את ה-QD המוגבל שלו הרבה יותר יעיל ומהר מדיסק SAS מכני.

עוד סוג דיסקים שקיים הוא SAS SSD. טכנית, הדיסק נותן מהירות כפולה מדיסק SATA SSD, אך אם תבדקו אצל יצרנים שונים, תראו שהם פשוט כבר כמעט לא מייצרים כאלו מהסיבה הפשוטה: אם אתה רוצה משהו יותר מהיר מ-SATA, עבור ל-NVME. סמסונג, לדוגמא, מייצרת רק דיסק SSD אחד בחיבור SAS, והוא ה-PM1633a שמיוצר בגודל מרשים של 15.3 טרהבייט. המחיר? 4500$ לחתיכה. משום מה אני בספק אם יהיו רבים בארץ שיקנו אותו.

דיסקים NVME לא מתחברים לשום בקר RAID אלא מתחברים דרך חיבור U.2 (שהוא בעצם PCIe X4) ישירות ללוח ולמעבד (אם כי בחלק מהמקרים הוא עובר דרך צ'יפ "Switch" שנקרא PLX כי בלוח אין הרבה יציאות PCIe בלוחות מבוססי אינטל, ב-AMD Epyc התמונה אחרת לגמרי).

דיסקים SSD NVME בנוים בתצורה כזו של שרידות מאוד גבוהה, כך שאפשר לעבוד עליהם כיחידים או שניתן לקבוע זוג (דרך ה-BIOS/UEFI) כ-RAID-1 בשביל שרידות טובה או RAID-0 בשביל איחוד מקום (הדיסקים האלו הרבה יותר אמינים מכל דיסק SAS והם יודעים בעצמם לתקן שגיאות, בגלל זה יש להם גם אחריות של 5 שנים), אבל לפני שרצים חשוב לשים לב לא לקנות את הכי יקרים מהסיבה הפשוטה: אם אתם מייעדים את הדיסקים לשימוש אותו שרת מקומי בלבד או אם אתם מכניסים את זה לשרת קבצים שישרת 2-4 שרתים, אז הדיסקים המאוד יקרים לא יתנו לכם את הביצועים שאתם צריכים, בשביל שיתנו ביצועים גבוהים, צריכים כמה שיותר שרתים ושרותים שיכתבו ויקראו לדיסק, כלומר צריך למלא את ה-QD והרבה – בד"כ QD של 128 ידע לנצל את הדיסק הזה ואגב, אם SAS יכול לתת 254 תורים, דיסק NVME יכול לתת.. 50,000 תורים וכמה שתמלא את התור הזה הביצועים יהיו יותר גבוהים, לכן מומלצים דיסקים NVME מהסוג כמו של סמסונג כמו ה-PM863a  שמכיל 1 טרהבייט ועולה (בחו"ל) 480$. חשוב גם להכניס למחיר פאנל קדמי שיודע לתמוך ב-NVME (זה מגיע רק בתוספת תשלום ובחלק מהדגמים רק לחלק מהפאנל).

נקודה חשובה נוספת בשיקול היא דיסקים SSD עם או בלי סופר-קבלים (Supercapacitors). ישנם דיסקים רבים ל-Enterprise שמכילים זאת ובכך הם שומרים נתונים שעדיין לא נכתבו בעת הפסקת חשמל. זהו דבר חשוב אם אתם קונים דיסקים NVME, אולם אם הדיסקים הם SATA SSD, בד"כ הסוללה על הבקר תשמור את הנתונים עד לחזרת החשמל. כדאי לקחת זאת בחשבון.

לסיכום: מעבר ל-SSD זה דבר שיכול רק להועיל. לא חייבים לשרוף את התקציב השנתי על דיסקים ולא תמיד חייבים דיסקים Enterprise במקרים של SSD, אבל אם גם הולכים על דיסקים Enterprise, אין תמיד הצדקה לרכוש את היקרים ביותר – מכיוון שהם לא יתנו את הביצועים אם הדברים שאנחנו הולכים לבצע לא "קורעים" את ה-QD. לא מומלץ לנסות להקים RAID-5/RAID-6 על דיסקים NVME (ולמען האמת גם לא על SATA SSD) כי זה יקצר את חייהם משמעותית ולכן עדיף לרכוש דיסקים מעט יותר גדולים ולחבר אותם (דרך ה-BIOS/UEFI או תוכנת Storage) כ-RAID-1/RAID-10.