Что такое быстрые и сверхбыстрые диски в облаке

Экспертный материал

Сергей Бондаренко | Руководитель технического отдела

От типа дисков, которые вы выберете в облачном сервере, зависит скорость работы накопителя, его пропускная способность и время отклика подсистемы диска под нагрузкой. Расскажем об основных типах быстрых и сверхбыстрых дисков, но сначала немного вводной информации для новичков.

Что такое быстрые и сверхбыстрые диски и зачем они нужны

О дисках HDD и SSD знает, наверное, каждый обладатель персонального компьютера или ноутбука. Облачные провайдеры также предлагают взять в аренду дисковые накопители этих типов. Однако даже SSD, с их более высокой производительностью по сравнению с традиционными HDD-накопителями, не всегда могут обеспечить достаточный уровень скорости и пропускной способности.

Речь идет о действительно серьезных нагрузках на дисковое пространство, которое создают современные СУБД (системы управления базами данных) или проекты обработки больших данных (Big Data). Для таких проектов облачные провайдеры предлагают более современные типы дисковых накопителей: High IOPS SSD и Low Latency NVMe. Первые относятся к категории быстрых, а Low Latency NVMe — уже сверхбыстрые диски, предлагающие максимальный уровень ключевых технических характеристик.

Технические характеристики дисков. Скорость, задержка, пропускная способность.

Эти характеристики определяют способность диска справляться с нагрузкой.

• Скорость измеряется в количестве операций в секунду. Английское название этого показателя — IOPS (input/output operations per second), то есть замеры скорости выполняются отдельно для чтения и записи.

• Пропускная способность (Throughput) — это количество информации, которую способен обработать диск за определенный промежуток времени. Обычно измеряется в Мб/с, мегабайтах в секунду, и тоже отдельно для чтения и записи.

• Задержка (Latency) — это время, которое накопитель затрачивает на обработку поступающего сигнала на чтение или запись. Задержка измеряется в миллисекундах (мс) и характеризует, как быстро диск способен приступить к выполнению операции после получения запроса. Этот показатель так же важен для производительности, как и предыдущие, так как показывает, насколько эффективен накопитель при большом количестве запросов.

А вот ключевые показатели облачных дисков в виде таблицы. Будем измерять их на 2 Тб дискового пространства и при размере блока 1 Мб.

Здесь добавим, что реальный показатель задержки у дисков мы не указали намеренно, потому что он зависит от многих факторов, в том числе настроек сети. Однако надежный облачный провайдер всегда укажет максимальный показатель задержки в своем SLA. Например, в Corpsoft24 это не более 2 мс внутри нашей инфраструктуры. Подробнее об этом — в нашем SLA, которое можно найти здесь. А теперь познакомимся поближе с быстрыми и сверхбыстрыми облачными дисками для виртуального сервера.

High IOPS SSD

High IOPS — значит с высокой скоростью чтения и записи. Эти диски являются усовершенствованной версией обычных SSD, и по количеству операций ввода/вывода High IOPS SSD действительно быстрее последних, причем в 4-10 раз. Также в сравнении с обычными SSD-дисками High IOPS SSD обеспечивают прирост пропускной способности около 25% (до 500 Мб/с против 400 Мб/с у SSD).

Тем не менее, в отличие от обычных SSD, при работе с High IOPS SSD может возникать временная недоступность данных. Данные при этом не теряются, однако желательно обеспечить отказоустойчивость на уровне приложения. Поэтому в случае использования High IOPS SSD в облаке следует заранее подумать об этом.

Low Latency NVMe

Накопители этого типа имеют максимальную скорость и пропускную способность, а также минимальную скорость отклика при работе под высокой нагрузкой. Время задержки обычно не превышает 0,1-0,2 мс, что дает возможность работать со скоростью от 10000 оп/с. Главной отличительной особенностью Low Latency NVMe является их локальность. Данные накопители имеют физическое расположение в гипервизорах (диспетчерах виртуальных машин), что позволяет повысить скорость отклика.

Например, Corpsoft24 гарантирует сохранность ваших данных даже при отказе накопителя Low Latency NVMe благодаря регулярно снимаемым снапшотам (это поддерживается для всех типов дисков), а также использованию режима RAID, который поддерживают накопители этого типа. Таким образом, даже локальность этих накопителей не является препятствием для их оперативной замены без прерывания работы ВМ. А в рамках безопасного переезда в облако мы предлагаем миграцию ВМ на аналогичный по характеристикам гипервизор. Но даже несмотря на особенности размещения диски Low Latency NVMe обеспечивают непревзойденную производительность, что можно наглядно проверить при тестировании накопителей разного типа.

Быстрые или сверхбыстрые: как правильно выбирать диски.

Здесь и далее мы будем рассматривать преимущественно High IOPS SSD и Low Latency NVMe: если вы читаете эту статью, то скорее всего производительности обычных SSD-дисков вам уже не хватает.

• Диски High IOPS SSD хорошо подходят для обычных СУБД и тех приложений (например, аналитических), которые предъявляют более серьезные требования к производительности по сравнению с традиционными SSD.

• Low Latency NVMe — это инструмент для тех, кто использует сверхбыстрые СУБД (например, ClickHouse), работает с кэшем (например, через Redis) или с проектами Big Data. В этих случаях даже High IOPS SSD не позволят добиться приемлемого уровня производительности, поэтому альтернативы Low Latency NVMe здесь просто нет.

Теперь конкретные рекомендации по выбору дисков для тех, кто заботится о качественной оптимизации своего проекта, и думает, как мигрировать в облако.

1. Выбирайте наилучшее сочетание цены и производительности. Для оптимизации дороже — не всегда лучше, ведь накопители затем всегда можно будет заменить на более производительные без остановки приложения. Поэтому то, что сейчас доступны быстрые SSD и Low Latency NVMe, не значит, что нужно списывать со счетов старые-добрые HDD, если их показателей достаточно для комфортной работы.

2. Учитывайте размер дискового пространства, которое вы планируете использовать. Объем диска ВМ может влиять на скорость обработки данных, причем чем он больше, тем выше и скорость. Это объясняется тем, что выделяемая производительность на диск ВМ зависит от его объема, что требуется для равномерной утилизации емкости и производительности оборудования. Так что в большинстве случаев вам нужно будет просто увеличить объем накопителя.

3. Для высоконагруженных сервисов и приложений Low Latency NVMe всегда будут оптимальны, так как эти диски — единственные, которые гарантируют максимальное время отклика 0,5 мс по SLA. И если вы используете те же ClickHouse и Redis на больших базах данных, именно Low Latency NVMe станут той базой, которая в полной мере раскроет потенциал этих сверхбыстрых СУБД.

Как тестировать диски и интерпретировать результаты

Приведенные выше рекомендации будут иметь смысл только после того, как вы протестируете разные типы накопителей и получите реальные цифры для своих нагрузок. Для тестов можно использовать специальное ПО: например, Fio или DiskSPD. Чтобы тестирование получилось успешным, рекомендуем придерживаться следующего порядка действий:

• Определите минимальные технические характеристики, которым должны соответствовать дисковые накопители. Где-то важнее скорость, где-то — пропускная способность, а в случае частых обращений к диску на первый план может выйти показатель задержки.

• На основе заданных показателей соберите тестовый стенд, определите, как будет осуществляться мониторинг (выберите ПО) и подготовьте наборы данных для тестирования.

• Приступайте к тестам, сразу задавая максимальную нагрузку на инфраструктуру. При достижении заданных показателей можно запускать процесс миграции в облако.

• Если же добиться нужной производительности дисковой системы не удалось, у вас есть два варианта: использование дисков другого типа и увеличение объема накопителей.

Какие диски используются в серверах Corpsoft24 и что мы можем предложить.

Использование дисков High IOPS SSD и Low Latency NVMe позволяет решить любые задачи по нагрузке. Мы предлагаем диски разного типа, объема и разной производительности. Виртуальная инфраструктура Corpsoft24 подойдет тем, кто разворачивает обширные базы данных на современных высокопроизводительных СУБД и работает с проектами Big Data. Реальная производительность обычно превосходит гарантированную (подробно описана в нашем SLA). А еще мы предлагаем нашим пользователям полное управление переносом в облако под руководством опытных специалистов Corpsoft24.