GrabDuck

Не думай о секундах свысока

:

Те, кто интересовался веб-хостингом, знают, что сегодня ряд провайдеров предлагают хостинг с опцией SSD (Solid State Drive). Насколько это необходимо для веб-сайта? Что дает использование твердотельных накопителей в сравнении с традиционными дисками – HDD? Стоит ли игра свеч?

Как известно, накопители SSD не содержат движущихся частей и могут считывать и записывать данные намного быстрее HDD. SSD — это запоминающие устройства, скорость работы которых значительно выше, чем у привычных жестких дисков c механически перемещающимися головками чтения-записи.

«Правила игры» меняются



Прогресс в поверхностной плотности записи у HDD и флэш-памяти (Гбайт на кв.дюйм).

Хотя скорость линейного чтения на HDD за последние годы значительно выросла, и плотность записи на пластину продолжает увеличиваться, скорость перемещения головки чтения-записи меняется мало, так что часто эти диски работают медленно. Скорость работы твердотельных накопителей может в разы превышать потенциал жестких дисков.

В настоящее время 90% хостинг-провайдеров в мире используют серверы с HDD, поскольку это самый дешевый вариант, дисковые накопители обладают большой емкостью, легко конфигурируются для работы с серверами, не требуют специальных аппаратных средств.

Между тем, по прогнозу Gartner, уже в 2017 году накопителей SSD корпоративного класса будет продано больше, чем HDD. В ближайшие три года в корпоративном сегменте объем продаж SSD (в денежном выражении) будет расти в среднем на 20% в год, в то время как HDD — лишь на 4%. В Transparency Market Research (TMR) тоже считают, что до 2022 года быстрее всего будет развиваться сегмент накопителей SSD корпоративного класса: среднегодовые темпы роста продаж таких продуктов могут превысить 76%.

Наряду с увеличением быстродействия растет и вместимость SSD. В 2016 году Seagate, Samsung, Toshiba, Western Digital и с десяток других вендоров представили SSD большой емкости, которые могут использоваться для ранее несвойственной флэш-накопителям задачи архивирования данных. Samsung к 2020 году собирается выпустить флэш-накопитель форм-фактора 2,5 дюйма емкостью 100 Тбайт. В ее SSD большой емкости применяется 64-слойная память 3D V-NAND. Скорость передачи данных одной микросхемы емкостью 64 Гбайт достигает 800 Мбит/с.

Samsung представила также BGA (Ball-Grid Array) SSD с тремя битами на ячейку. При весе 1 г он вмещает 1 Тбайт данных. Скорость последовательного чтения составляет 1500 Мбайт/c, а записи — 900 Мбайт/c. В числе других новинок Samsung — SSD форм-фактора M.2 емкостью 2 Тбайт.

Многие SSD-накопители предназначены специально для центров обработки данных. Например, выпущенные в августе 2016 года Intel SSD DC P3520 Series – это устройства PCIe SSD, которые оптимизированы для достижения высокой производительности при разумной цене. Накопители серии SSD DC P3520 подходят для работы в облачных окружениях в приложениях с большим количеством операций чтения, например, при виртуализации систем хранения или для организации веб-хостинга. Твердотельные накопители Intel PCIe SSD на базе технологии 3D NAND становятся доступной альтернативой при внедрении массивов хранения с поддержкой NVMe, где необходимо обрабатывать большие наборы данных.


Как утверждают в Intel, твердотельные накопители серии Intel SSD DC S3520 обеспечивают хорошее сочетание низкой цены и высокой производительности для центров обработки данных и дают значительный прирост в производительности и сокращение уровня задержек по сравнению с традиционными HDD-накопителями, используемыми в ЦОД. Устройства серии SSD DC S3520 ориентированы на тех, кто желает заменить дисковые накопители на SSD-накопители с интерфейсом SATA.
Оснащенные флэш-накопителями серверы и СХД уже сегодня позволяют решать самые ресурсоемкие задачи, такие как поиск в крупных базах данных, оперативная обработка транзакций, бизнес-аналитика и крупномасштабная виртуализация в облачных вычислениях.

Практически решена проблема долговечности SSD: современные накопители рассчитаны на пять лет интенсивного использования. SSD имеют все шансы в ближайшее время заменить HDD в серверах, а в будущем — и в СХД. Уже анонсированы SSD емкостью 16 Тбайт, а к 2020 году появится флэш-накопитель емкостью 40 Тбайт. Новые разработки могут привести к существенным изменениям во многих сегментах ИТ- отрасли.
Но что все это означает с точки зрения сегодняшних задач хостинга сайтов?

SSD: «за» и «против»


В целом, при использовании SSD быстрее загружается операционная система и приложения, ускоряется доступ к данным, в то время как у HDD более привлекательные стоимостные показатели, выгоднее хранить на них большие объемы данных. Емкость на SSD обходится пока что заметно дороже. Попробуем детальнее взвесить все «за» и «против».

Жесткие диски, HDD

За
Против
Низкая стоимость хранения в расчете на гигабайт
Медленный поиск, низкие скорости чтения и записи
Большая емкость (до 8 Тбайт на диск)
Отказы диска – не столь уж редкое явление
Производительность можно увеличить с помощью RAID
Невозможны одновременные операции чтения и записи

Флэш-накопители, SSD
За
Против
Быстрый поиск, высокие скорости чтения и записи
Относительно высокая стоимость хранения в расчете на гигабайт
Возможны одновременные операции чтения и записи
Ограниченное число операций записи (износ носителя)
Более высокая энергоэффективность, чем у HDD
Меньше доступные емкости

И в конкретных цифрах:
Параметр
SSD
HDD (SAS, 10-15k)
Производительность ввода-вывода при произвольном доступе (IOPS)
6000
400
Надежность (коэф. отказов)
0,5%
2-5%
Энергопотребление
2-5 Вт
6-15 Вт
Время ожидания ввода-вывода
4 мс
7 мс
Время доступа
0,1 мс
5,5-8 мс
Среднее время обработки запроса ввода-вывода при резервном копировании
20 мс
400-500 мс
Примерное время резервного копирования накопителя
6 ч
20-24 ч

А вот еще одно сравнение, более наглядное (для разных моделей накопителей и интерфейсов данные могут отличаться):


HDD против SSD: скорость, производительность, задержка.

Отсюда следует, что SSD как минимум в 15 раз быстрее, в 4-10 раз надежнее HDD. На большом сервере их использование сэкономит около 100 Вт потребляемой мощности и освободит 6% вычислительной мощности. Но какие преимущества все это дает при хостинге веб-сайтов?

Веб-сайт: время загрузки


На самом деле на время загрузки страницы сайта влияет несколько факторов:
  1. Сервер доменных имен (DNS) по текстовому имени сайта назначает IP-адрес (DNS Lookup).
  2. Когда хост-сервер сайта получает от клиента запрос HTTP GET, ему нужно считать необходимые данные с системы хранения, обработать их и отправить информацию клиенту.
  3. Браузер на стороне клиента интерпретирует и отображает полученную информацию.

Как видно, общее время загрузки страницы сайта зависит не только от скорости считывания данных, но это время – критически важный компонент. Когда веб-сайт хостится на SSD, он получает все преимущества высокой скорости доступа к этому носителю.

Провайдеры нередко используют надежные и быстрые SSD-накопители корпоративного класса с типом памяти eMLC. Объединенные в RAID-массивы диски достигают скорости передачи данных до 100 тыс. IOPS, а ОС Windows VPS стартует в пределах 7 сек.

Оптимизация производительности сайта за счет ускорения считывания данных сервером особенно и мгновенная работа с файлами на SSD желательна для сайтов следующих категорий:

  • Площадка электронной коммерции или интернет-магазин.
  • Веб-приложения (рабочие приложения, игры, медиа-плееры).
  • Популярные блоги и новостные ленты с высоким трафиком.
  • Корпоративные сайты.
  • Другие ценные онлайн-ресурсы.

Какой же потенциальный выигрыш может дать хостинг на SSD? Если ваш сайт и так неплохо работает и скорость загрузки страниц вполне пристойная, нужно ли переходить на твердотельные накопители? Чтобы почувствовать разницу, нужно поэкспериментировать с SSD. Вот какой выигрыш обещают некоторые зарубежные хостинг-провайдеры:
Хостинг
Заявленный выигрыш в скорости при использовании SSD
MonsterMegs
Время загрузки страницы улучшается до 300%.
Inmotion Hosting
При интенсивных запросах ввода-вывода время доступа к данным уменьшается в 20 раз.
A2 Hosting
Страницы грузятся до 300% быстрее.
CrocWeb
Производительность в IOPS выше до 100%.
Asura Hosting
Ускорение загрузки страниц до 300%.
Wire Nine
Увеличение производительности до 300%.

Отсюда видно, что в большинстве случаев время загрузки страниц сайта за счет SSD-накопителей уменьшается втрое. На самом деле в каждом конкретном случае выигрыш может быть разным. Высокая скорость SSD-накопителей больше всего заметна для сайтов высокой динамикой работы с данными или с интенсивным трафиком (вроде соцсетей). Единственный реальный способ оценить преимущества для конкретного сайта – попробовать SSD в деле.

Цена вопроса
А сколько стоит это удовольствие? Цены на SSD-хостинг обычно начинаются с нескольких долларов в месяц. Приведем примеры некоторых предложений провайдеров:


Так что хостинг на SSD — правильное решение не только для серьезных проектов. За 95 рублей в месяц можно вполне раскрутить небольшой сайт гигабайт на десять на SSD. Конечно, сайты, требующие дополнительной емкости, выделенных вычислительных ядер, полосы пропускания или других сервисов, обойдутся дороже, но, если большой емкости не требуется, то хостинг на SSD – вполне приемлемый по цене вариант.

SSD vs HDD


Прежде, чем перейти к заключению, подытожим сказанное:

Скорость. SSD-накопители на 300% быстрее HDD, что отражается на скорости чтения-записи, передачи файлов и пр. HDD быстро считывает только те данные, которые находятся близко к головке чтения.

Шум. Поскольку у SSD-накопителей нет движущихся частей, работают они бесшумно.

Время загрузки системы. В случае SSD-накопителей оно составляет в среднем 10-13 сек, HDD – 30-40 сек.

Вес. SSD-накопитель намного легче, так как состоит в основном из микросхем.

Энергопотребление. SSD потребляет менее 2 Вт даже при пиковой нагрузке, HDD – 6-7 Вт. Использование SSD-накопителей позволяет на 80% снизить энергопотребление, они не требуют значительных затрат на охлаждение. Если учесть экономию в масштабах ЦОД, то становится очевидной перспективность использования твердотельных накопителей для сокращения эксплуатационных затрат.

Надежность. Современные накопители SDD обладают высокой надежностью, в то время как отказы дисков – нередкое явление.

Дефрагментация. SSD-накопители в ней не нуждается. HDD без дефрагментации теряет производительность.

Время отклика. У SSD-накопителей оно почти в сто раз меньше, чем у HDD и составляет 35-100 мс против 5000-10000.

Производительность. У HDD она намного ниже, чем у SSD-накопителей, где не требуется механических операций.

Коэффициент отказов. Механика HDD выходит из строя чаще. У SSD-накопителей уровень отказов очень низкий.

Отказ диска – беда для владельца сайта, ведь зачастую все данные, которые располагаются на жестком диске, бывают утеряны (если пренебречь резервным копированием). В случае SSD отказ обычно не фатален: у «постаревшего» накопителя становится невозможна, но хранимая информация остается доступной. Кроме того, SSD-накопители меньше подвержены механическим повреждениям. Тестирование показывает, что даже самые дешевые модели твердотельных накопителей при ежедневной записи могут исправно работать более 10 лет.

Время — деньги


Может быть, это некоторое преувеличение, но для сайтов электронной коммерции потери миллисекунд могут означать потерю прибыли. И не только для них. Даже небольшое улучшение в скорости работы сайта подчас дает весомые результаты: увеличивается число посетителей сайта, среднее время просмотра сайта, это отражается на финансовых показателях. Например, для динамических сайтов на HDD оно может составлять 15-20 мс, в то время как на SSD — 0,2 мс.

Сайт может растерять посетителей, если страницы грузятся слишком долго, или они будут быстрее покидать его. По статистике KISSmetrics, если сайт загружается порядка 4 сек, то до четверти клиентов уходят со страницы. Так что небольшие инвестиции в хостинг на SSD-накопителях в конечном счете могут многократно окупиться. Чем быстрее загружается сайт, тем активнее растут продажи.

Вместе с тем, вполне вероятно, что SSD-накопители будут не оптимальным по стоимости выбором для таких задач как веб-хранилища, большие архивы видео, фото или музыки, либо другие задачи, требующие хранения больших объемов данных. Да, видео запустится быстрее, но на постоянной скорости передаче данных, стриминге, SSD практически не даст преимуществ.

Общий вывод таков: все зависит от требований. Например, SSD-хостинг ускоряет доступ к базе данных на сервере. Для многих сайтов это не просто желательный показатель, а необходимое условие их корректной работы, например, если сайт строится на одной из популярных CMS, то для быстрой загрузки страниц может потребоваться хостинг на SSD.

Быстрый хостинг будет полезен и сайтам, получающим доход от рекламы, ведь прибыль в этом случае зависит от времени, проведенного посетителями на сайте, а также от количества просмотров страницы. но существует и третий вариант.

SSD+HDD


Несмотря на все свои преимущества, SSD-накопители все еще довольно дороги. Некоторые хостинг-провайдеры предлагают гибридный хостинг — на SSD в сочетании с дисками SATA. Место на специализированных серверах с SSD-накопителями используется под самые нагруженные процессы сайтов — для работы с базами данных.

Объединение накопителей SSD и HDD в одном плане хостинга — достаточно оригинальное решение. Основной объем данных в этом случае может храниться на емких, но относительно медленных HDD, а запросы кэшируются на высокопроизводительных, но менее емких SSD. Механизм кэширования может работать следующим образом: когда запрос поступает к дисковой системе, наличие запрашиваемых данных проверяется сначала на SSD (в кэше), и если они там отсутствуют, то запрашиваются из основного. дискового хранилища, передаются клиенту и одновременно кэшируются.


Это похоже на использование встроенной кэш-памяти, дискового накопителя, но емкость SSD-кэша гораздо больше, и работает он не эффективнее. Основное преимущество данного подхода – рациональное использование возможностей двух технологий – высокой производительности SSD и большой емкости HDD (при низкой стоимости хранения) без существенной потери производительности. Конечно, это компромиссный вариант.

Как правило, сервер только на твердотельных носителях будет работать быстрее, хотя рекламные предложения нередко обещают, что при хостинге с кэшированием на SSD-накопителях скорость будет столь же высокой при более низкой цене и с большей емкости.

Опять же, все зависит от задачи, от того, как будет использоваться виртуальный сервер. Если это динамичный проект с большим числом запросов (посещаемый сайт, база 1С, игровой сервер), то комбинация SSD-HDD будет значительно уступать SSD по скорости работы. Если же на размещаемые на сервере в основном не очень «активны» и запрашиваются достаточно редко, то скорость при хостинге с кэшированием на SSD может быть близка к «чистому» SSD-хостингу. HDD же лучше использовать в случае, когда скорость доступа не играет принципиальной роли, например, в небольших проектах, при архивном хранении и пр.