Melindungi Data Anda di Era SSD: Ini Yang Perlu Anda Ketahui

Dengan adopsi Solid State Drive (SSD) NVMe, kita sekarang menyadari bahwa kita beroperasi tanpa perlindungan data yang memadai dan kita harus membuat terlalu banyak kompromi untuk mengatasi fakta ini. Pada masa hard disk drive (HDD) berputar, teknologi RAID memberikan perlindungan yang dibutuhkan. Namun RAID tidak dirancang untuk solid state drive ultra cepat saat ini.

Dengan demikian, tidak mengherankan jika kesalahan SSD di server yang menghosting aplikasi yang haus data sering kali menjadi penyebab downtime yang signifikan atau masalah kualitas layanan di pusat data. Hal ini membuat pemeliharaan sistem penyimpanan berbasis SSD berkinerja tinggi dan andal menjadi tantangan.

Bahkan dengan skema RAID dan replikasi, kegagalan SSD menyebabkan pemulihan dan perbaikan overhead. Faktanya, semua opsi RAID tradisional memiliki pengorbanan besar dalam hal perlindungan, performa, atau biaya. Dan segalanya menjadi lebih buruk dengan adopsi SSD berkapasitas tinggi.

Sistem dapat dilindungi dari waktu henti terkait SSD tanpa pengorbanan ini menggunakan pendekatan baru – yang meminjam dari pelajaran yang dipetik dari penggunaan GPU untuk mengatasi inefisiensi CPU dan mempercepat kinerja.

Proteksi Berpengaruh Pada Kinerja

Beban kerja padat data yang mendukung aplikasi database dan analitik semakin membutuhkan lebih banyak komputasi dan sumber daya penyimpanan SSD NVMe. Sementara kinerja CPU meningkat, itu tidak mengikuti, terutama di mana kinerja yang dipercepat sangat penting. Menambahkan lebih banyak infrastruktur seringkali terbukti memakan biaya dan sulit dikelola. Akibatnya, organisasi beralih ke solusi yang membebaskan CPU dari tugas penyimpanan intensif komputasi.

(Julio Aldana/Shutterstock)

Kelas baru pemroses data muncul ke dalam arsitektur pusat data untuk mengatasi tantangan kinerja dan efisiensi manajemen penyimpanan yang pernah diatasi dengan menambahkan lebih banyak CPU.

Prosesor ini sekarang mengatasi keterbatasan penggunaan teknologi RAID dengan penerapan SSD – mengantarkan kebangkitan RAID. Pemroses data dapat mengoptimalkan dan membentuk data untuk perlindungan gaya RAID 5, memberikan solusi kepada arsitek infrastruktur dan database yang memberikan kinerja throughput yang signifikan, durasi pembuatan ulang yang cepat, peningkatan ketahanan SSD, dan manfaat perluasan kapasitas.

Pusat data modern saat ini secara bersamaan mendukung berbagai beban kerja di tempat dan di cloud publik, termasuk database, analitik, dan aplikasi lain yang memerlukan akses cepat dan berkelanjutan ke data mereka. Itulah mengapa arsitek sistem harus merancang dan menskalakan solusi yang memenuhi sasaran tingkat layanan (SLO) dan menghindari gangguan layanan yang kemungkinan akan berdampak pada banyak pengguna. Tuntutan pusat data yang semakin meningkat menjadikan solusi berbasis prosesor data sebagai penyelamat untuk memenuhi harapan tersebut.

Tantangan dalam Menggunakan RAID dengan SSD? Ya

Pusat data menyebarkan ratusan Exabytes penyimpanan SSD setiap tahun. Mempertahankan database, aplikasi, dan layanan tetap berjalan adalah hal yang sulit ketika setiap hard disk menimbulkan risiko downtime. Dan meskipun mengurangi kesalahan dan kegagalan drive sangat penting, demikian juga penyimpanan yang secara bersamaan memberikan kinerja, keandalan, dan kapasitas tingkat tinggi. Tantangan yang melekat pada perangkat lunak RAID 0 (SWR0), perangkat lunak RAID 10 (SWR10), dan perangkat keras RAID 5 (HWR5), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, tampaknya tidak mungkin diatasi saat menggunakan SSD.

Kebutuhan Arsitek	RAID perangkat lunak 0	Perangkat lunak RAID 10	RAID perangkat keras 5
Kinerja Throughput	Lebih tinggi karena striping data	Lebih rendah karena pencerminan data	Lebih rendah karena paritas baca-modifikasi-tulis
Durasi Rekondisi Cepat	Tidak berlaku (tidak ada perlindungan data)	Waktu yang lebih lama, membangun kembali seluruh drive	Waktu yang lebih lama, membangun kembali seluruh drive
Daya Tahan SSD yang Ditingkatkan	Mempengaruhi masa manfaat SSD	Mempengaruhi masa manfaat SSD	Mempengaruhi masa manfaat SSD
Ekspansi Kapasitas	Menggunakan CPU untuk kompresi	Menggunakan CPU untuk kompresi	Menggunakan CPU untuk kompresi

Apakah Ada Solusi Ideal untuk RAID SSD?

Solusi ideal untuk RAID SSD meminjam dari pengalaman menambahkan GPU ke server untuk mengatasi keterbatasan CPU. Pembaruan sederhana ini memungkinkan inovasi modern seperti kecerdasan buatan (AI) dan aplikasi baru seperti kendaraan self-driving, manufaktur robot, identifikasi pengenalan wajah, keamanan siber, dan deteksi penipuan. Tak satu pun dari kemajuan ini akan terjadi tanpa GPU karena alternatif menggunakan CPU saja tidak layak secara ekonomi.

Pemroses data baru mengoptimalkan fungsi terkait penyimpanan untuk memori non-volatile modern (misalnya, memori kelas penyimpanan berkinerja tinggi dan Flash NAND 3D berkapasitas tinggi). Melanjutkan pergeseran arsitektur komputasi dari CPU untuk semua beban kerja ke GPU, CPU, dan DP (pengolah data) untuk beban kerja yang berbeda memberikan hasil yang luar biasa. Ini termasuk menghilangkan hambatan kinerja terkait penyimpanan untuk mendapatkan hasil maksimal dari investasi SSD.

Dengan mengganti satu set SSD menggunakan RAID perangkat lunak atau perangkat keras dengan lebih sedikit SSD menggunakan RAID 5 berbasis prosesor data (DPR5), organisasi dapat merasakan kinerja yang lebih baik, pembangunan kembali yang lebih cepat, ketahanan SSD yang ditingkatkan, dan pemanfaatan kapasitas yang lebih tinggi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Ini keuntungan diterjemahkan menjadi manfaat ekonomi yang nyata untuk lingkungan dengan beban kerja aplikasi intensif data.

Kebutuhan Aplikasi	RAID 5 Berbasis Pemroses Data
Kinerja Throughput	Lebih tinggi untuk transfer ukuran blok kecil
Durasi Rekondisi Cepat	Lebih pendek harus hanya membangun kembali data pengguna
Daya Tahan SSD yang Ditingkatkan	Mengubah semua penulisan acak menjadi berurutan
Ekspansi Kapasitas	Kompresi bawaan, pembentukan data, dan pengisian drive yang lebih tinggi

RAID Berbasis Pemroses Data: Cara Kerjanya

Performa Throughput — Algoritme RAID 5 mengurangi performa penulisan, terutama untuk penulisan acak kecil. Untuk mengubah sejumlah kecil data, pembaruan paritas memerlukan operasi baca-modifikasi-tulis yang dapat sangat memengaruhi kinerja tulis. Dengan mengubah semua penulisan acak menjadi berurutan, DPR5 menghilangkan masalah ini, mempercepat kinerja throughput hingga 12x dibandingkan dengan HWR5.

Durasi Pembuatan Ulang Cepat — Jika drive gagal dalam larik HWR5 tradisional, data dibuat ulang dari data paritas pada drive yang tersisa. Selama pembangunan kembali, ada pertukaran antara aktivitas I/O host dan tingkat pembangunan kembali. Performa I/O host menurun secara signifikan saat array dibangun kembali, memengaruhi QoS. Dengan solusi DPR5 yang dipercepat perangkat keras, kinerja pembangunan kembali dapat mencapai 23x lebih tinggi, dengan waktu pembangunan kembali hingga 5x lebih cepat. Hal ini memungkinkan penggunaan SSD berkapasitas tinggi untuk mengikuti pertumbuhan data dan menghindari kecemasan radius ledakan.

Daya Tahan SSD yang Ditingkatkan — SSD memiliki daya tahan terbatas, yang diukur dalam jumlah data yang dapat ditulis dan dihapus sebelum perangkat habis pakai. Saat industri bertransisi dari SSD Triple Level Cell (TLC) ke SSD Quad Level Cell (QLC) dan seterusnya, tingkat daya tahan menurun. Solusi DPR5 dapat membentuk data untuk penempatan optimal pada SSD, menghilangkan amplifikasi tulis dan baca yang boros, serta memperpanjang masa manfaat SSD hingga 7x.

Ekspansi Kapasitas — Solusi DPR5 dapat memberikan peningkatan bersih dalam kapasitas penyimpanan sementara perangkat lunak dan perangkat keras RAID menurunkan kapasitas penyimpanan. Kompresi data internal, efisiensi RAID yang lebih tinggi, dan penggunaan hard disk yang hampir penuh dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan yang dapat digunakan hingga 6x.

Bagaimana Solusinya?

Tidak ada keraguan bahwa beban kerja modern akan dioptimalkan di berbagai CPU, GPU, dan pemroses data. Menggunakan pemroses data untuk penyimpanan membantu organisasi mengatasi batasan RAID bawaan dan memfasilitasi efisiensi dan penskalaan yang lebih besar untuk pertumbuhan beban kerja di masa mendatang.

Kualitas layanan (QoS) sangat penting untuk beban kerja pusat data, baik yang berjalan di tempat atau di cloud. Kebutuhan akan QoS membuat kemampuan solusi berbasis prosesor data untuk memberikan kinerja yang konsisten di seluruh operasi normal, hard disk yang gagal, dan hard disk yang membangun kembali menjadi sangat berharga.

Kemampuan ini secara dramatis menyederhanakan desain pusat data untuk arsitek yang harus menyesuaikan pendapatan dan profitabilitas bisnis yang optimal dengan menyeimbangkan biaya modal (CAPEX), biaya operasional (OPEX), dan perjanjian tingkat layanan (SLA).

Tantangan dalam menggunakan RAID untuk SSD akan terus memburuk, terutama karena kapasitas dan kinerja SSD meningkat, jadi sekarang adalah waktu terbaik untuk mencoba prosesor data guna mengoptimalkan penyimpanan. Sangat mudah untuk menambahkan kartu prosesor data ke server (cukup pasang kartu PCI Express). Anda tidak perlu melakukan perubahan apa pun pada hypervisor, sistem operasi, database, dan aplikasi. Setelah semuanya selesai, Anda akan merasakan sepenuhnya kinerja, kapasitas, dan keuntungan ekonomis yang dijanjikan oleh SDD.