Tips para optimizar el rendimiento de los SSD en los centros de datos

Tips para optimizar el rendimiento de los SSD en los centros de datos, ya no solo en servidores dedicados.
A medida que más organizaciones adoptan SSD, las prácticas para la optimización del almacenamiento deben evolucionar. Aprenda cómo las tácticas, como deshabilitar la desfragmentación y usar la memoria caché de escritura, pueden desempeñar un papel relevante en el proceso.

El almacenamiento en unidades de estado sólido ha ganado fuerza a medida que las empresas buscan un almacenamiento más rápido y confiable para aplicaciones de primer nivel. Pero el aumento en la implementación de unidades de estado sólido también generó un dilema de mantenimiento para los profesionales de TI.

Aunque las unidades de estado sólido (SSD) y las unidades de disco duro (HDD) hacen exactamente el mismo trabajo, emplean diferentes tecnologías. Estas son algunas de las tácticas más importantes para optimizar el rendimiento de SSD y la longevidad.

Deshabilitar desfragmentación, indexación e hibernación

Aunque la desfragmentación es una mejora de rendimiento de HDD popular, es mejor desactivar la característica con SSD . Un sistema de archivos OS divide la capacidad de almacenamiento en disco en unidades pequeñas llamadas clústeres o unidades de asignación. Los discos de hasta 16 TB usan clústeres de 4 KB, por lo que un archivo pequeño usaría solo un clúster. Sin embargo, la mayoría de los archivos se almacenan en varios clústeres, y los archivos grandes pueden involucrar muchos clústeres. El sistema operativo asigna clusters según sea necesario.

A medida que agrega más archivos al disco, y esos archivos se reducen y crecen, los clusters involucrados en estos archivos pueden diseminarse gradualmente a través del disco. Aunque esto no es directamente dañino para el disco, la fragmentación obliga a las partes mecánicas de un HDD a trabajar más para localizar las pistas y los sectores que contienen cada clúster. Como resultado, reduce el rendimiento de HDD y potencialmente reduce la longevidad del disco. La herramienta de desfragmentación del sistema operativo, «defrag», reorganiza los clústeres de archivos para que los clústeres de cada archivo sean contiguos en el HDD. Esto minimiza los retrasos mecánicos en la búsqueda de clústeres dispersos, ayuda al rendimiento y reduce el desgaste mecánico innecesario.

Los sistemas de archivos OS formatearán las SSD para usar clusters de manera similar a las HDD, pero las SSD no tienen partes mecánicas, por lo que la fragmentación no tiene un impacto práctico en el rendimiento de lectura / escritura de SSD . Esto significa que la desfragmentación no ofrece beneficios para optimizar el rendimiento de SSD. Además, una SSD utiliza componentes de memoria no volátil (NVM) . Los dispositivos NVM solo ofrecen una cantidad finita de ciclos de borrado / escritura, por lo que la desfragmentación realmente aumentaría el número de grabaciones innecesarias de NVM.

La indexación es un servicio de Windows que mantiene una base de datos de los archivos a los que se accede con más frecuencia para acelerar el rendimiento de búsqueda de Windows. La indexación desencadena muchas escrituras pequeñas para mantener la lista de archivos. Cada vez que cree, cambie o elimine un archivo, el sistema realizará escrituras adicionales en el índice. Al igual que con la desfragmentación, los SSD no se benefician de la indexación de archivos, y esas escrituras adicionales pueden reducir potencialmente la longevidad del SSD.

Finalmente, la hibernación es un modo de conservación de energía de Windows que captura el estado de la computadora y la guarda como un archivo de disco. Esto permite que el sistema se apague por completo y, sin embargo, reinicie y reanude su estado anterior rápidamente. El desafío con la hibernación es la optimización de la capacidad en lugar del rendimiento o la conservación de la longevidad. Por ejemplo, hay algunas razones prácticas para hibernar un servidor. Por lo general, los servidores se ejecutan constantemente y no entran en los modos de conservación de energía. Como las SSD generalmente ofrecen menos capacidad bruta que las HDD, es mejor desactivar la hibernación.

Aprenda qué tipos de archivos son adecuados para SSD

Los SSD son increíblemente buenos para leer. Cuando los HDD sufren retrasos mecánicos, los SSD no tienen tales retrasos y pueden acceder a los datos desde cualquier lugar de su tienda NVM. Una SSD moderna puede realizar una lectura aleatoria aproximadamente 100 veces más rápida que una HDD típica y entregar lecturas secuenciales de más del doble de la velocidad de HDD comparables, aunque eso varía según el diseño de SSD. Además, las lecturas no hacen hincapié en las celdas de almacenamiento NVM al igual que las escrituras, por lo que una SSD puede entregar lecturas indefinidamente.

Esto hace que las SSD sean una excelente opción para los datos que se leen regularmente y rara vez se escriben. Ejemplos de esto incluyen los archivos de la aplicación y de la máquina virtual, junto con los datos que rara vez se cambian, como archivos de imagen, archivos PDF y otros medios estáticos.
Mientras que las SSD son excelentes con las lecturas, pueden tener dificultades con las escrituras. Por ejemplo, las SSD pueden experimentar retrasos cuando se enfrentan con ráfagas de escritura. El resultado es que algunas cargas de trabajo que dependen en gran medida de escrituras intensas e infrecuentes pueden no funcionar tan bien con las SSD.

Sepa cuándo usar la memoria caché de escritura

El almacenamiento en caché es una característica común en dispositivos HDD magnéticos y SSD. Los medios de transmisión a menudo no pueden mantener el ritmo de las velocidades de datos en la interfaz del disco, por lo que un servidor puede esperar que el dispositivo de almacenamiento se ponga al día durante las escrituras e incluso las lecturas, especialmente durante las operaciones de almacenamiento pesado. En consecuencia, las aplicaciones que realizan escrituras y lecturas de almacenamiento pueden experimentar retrasos.

Para aliviar los retrasos y optimizar el rendimiento de SSD, agregue un poco de memoria de alta velocidad al dispositivo. Coloque la RAM dinámica (DRAM) en línea como un búfer entre la interfaz de la unidad y el medio de la unidad. DRAM es volátil, lo que significa que perderá su contenido si falla la unidad de disco , por lo que la caché de escritura utiliza una combinación de técnicas, como el vaciado de caché y Native Command Queuing, para organizar de forma inteligente y confirmar datos de caché en los medios.

Puede parecer contradictorio desactivar una tecnología de mejora del rendimiento, pero hay casos en los que es apropiado desactivar la caché de escritura. Por ejemplo, los administradores pueden elegir deshabilitar una memoria caché de escritura cuando la integridad de las confirmaciones de escritura es más importante que el rendimiento de escritura pura de la unidad.

Evaluar TRIM

Cuando elimina un archivo en una HDD, el sistema no borrará realmente los clusters que lo componen, sino que los marcará como «libres». Entonces, los medios magnéticos de la HDD pueden sobrescribir esos clusters a medida que se almacenan nuevos datos en ellos. Un SSD no funciona de esta manera.

En cambio, almacena datos dentro de las celdas de los dispositivos NVM. Las células NVM están agrupadas en «páginas» de 4 KB a 16 KB, y esas páginas están organizadas en «bloques» de 128 a 512 páginas. Cuando las células NVM están vacías, se pueden escribir rápidamente, por lo que el rendimiento de escritura puede ser extremadamente bueno. Pero una vez que el sistema escribe las celdas, debe borrar todo el bloque antes de que pueda reescribir cualquier página de ese espacio. El tiempo necesario para borrar un bloque completo puede ralentizar las operaciones de escritura subsiguientes en un SSD. Este comportamiento SSD problemático se llama «amplificación de escritura».

Para aliviar el problema de la amplificación de escritura, hay una característica de borrado preventivo llamada TRIM en el conjunto de comandos ATA y UNMAP en el conjunto de comandos SCSI. La idea es que un sistema operativo como Windows pueda supervisar qué bloques ya no se usan y usar el comando TRIM para permitir que el SSD borre el bloque no utilizado de manera preventiva antes de que el sistema operativo intente almacenar datos nuevos en ese bloque.

Cuando el sistema intenta almacenar datos en ese bloque nuevamente, lo ideal es que ya se haya borrado en segundo plano y no necesite borrarse primero. Esto puede optimizar el rendimiento de escritura de SSD a medida que usa la capacidad de la unidad.

Otros recursos relevantes en nuestro sitio web al respecto: Mitos y verdades sobre los discos de estado sólido SSD

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