VMA - умная флэш-память для базы данных

В прошлом году мы уже подробно рассказывали о флагмане линейки HP ProLiant - 8-сокетном DL980, который впервые реализует функции бизнес-критичных систем для серверов стандартной архитектуры. Одна из основных сфер применения этого сервера - обслуживание больших баз данных Oracle, Microsoft SQL Server. В нынешнем году на базе этого сервера было разработано новое решение, позволяющее резко поднять производительность баз данных за счет использования флэш-памяти.



В настоящее время флэш-память широко используется в серверах и системах хранения, однако, несмотря на ее очевидные преимущества по сравнению с жесткими дисками, она имеет и свои специфические проблемы: 

- Типичные блоки флэш-памяти больше по размеру, чем типичные блоки данных

- Запись должна быть последовательной в пределах блока 128-256 Кбайт

- Для того, чтобы перезаписать в блок флэш-памяти новые данные, нужно стереть старые, причем стирание требует значительного времени (несколько миллисекунд) по сравнению с временем, требующемся на собственно запись 

- Данные на флэш-память записываются медленнее, чем читаются с нее

- Из-за износа стирать данные из блока флэш-памяти можно конечное число раз

- Риск ошибки чтения из флэш-памяти возрастают по мере увеличения количества чтений

- Флэш-память может терять данные (стекает заряд), даже если нет обращений

- Выйти из строя может не только блок или страница флэш-памяти, но и чип целиком

К этому добавляется и то, что алгоритмы RAID-массивов, которые позволяют улучшить производительность и надежность хранения, разрабатывались в расчете на механические жесткие диски.

К счастью, не все так трагично, поскольку существуют массивы флеш-памяти, конструкция и прошивка которых позволяют преодолеть вышеуказанные проблемы. HP предлагает использовать для повышения производительности баз данных, работающих на HP ProLiant DL980, интеллектуальные массивы флэш-памяти VMA, которые подключаются к серверу по PCIe. Эти устройства стоечного конструктива 3U используют флэш с одноуровневой записью SLC и выпускаются в конфигурациях на 5 и 10 Тбайт. VMA обеспечивает постоянную скорость записи данных, которая не деградирует со временем, и поддерживает горячую замену модулей. 

Как аналог классического RAID в нем используется алгоритм Flash vRAID, который избавляет от задержек, связанных с механикой, позволяет предоставить "чистыми" до 80% емкости, проводить горячую замену модулей флэш-памяти и гарантирует срок хранения 5 лет даже при максимальной скорости записи 8 Тбайт/час.

Теперь приведем несколько характеристик производительности VMA:

Один массив обеспечивает скорость записи на уровне 250 000 IOPS (или до 2 700 000 IOPS на шкаф) и пропускную способность 1,4 Гбайт/сек (свыше 12 Гбайт/сек на шкаф). 

Новое решение HP способно обработать 200 млн. транзакций в час, при этом задержка составляет менее 100 микросекунд (примерно в 30 раз меньше, чем у жестких дисков). Кроме того, в отличие от жестких дисков из-за отсутствия механических компонентов VMA обеспечивает предсказуемую задержку.