W Niemczech na wielu autostradach nie ma ograniczeń prędkości. Często widuje się tam kierowców jadących z prędkością ponad 140 km/h, a niekiedy zdarzają się i tacy, którzy przekraczają 240 km/h. Oczywiście wtedy, gdy warunki pogodowe i natężenie ruchu pozwalają na tak emocjonującą jazdę. Jednak na wyboistych wiejskich drogach auto terenowe dowiezie kierowcę do celu znacznie szybciej niż jakikolwiek samochód sportowy, co tylko potwierdza powiedzenie, że do każdych zastosowań jest właściwe narzędzie.

W centrach danych dane mkną z prędkością światła. Zdecydowanie szybciej niż najszybsze Audi, BMW, Mercedesy czy nawet Porsche. Jednak natężenie ruchu w centrach danych bywa tak samo mocno zróżnicowane, jak ruchu na drogach. Niektóre dane poruszają się z ogromnymi prędkościami po wielopasmowych autostradach światłowodowych, a inne przemieszczają się ciągle tam i z powrotem po drobnych alejkach lub między wieloma warstwami aplikacji. Są też takie, które próbują przebijać się przez „korki” w okresie, gdy panuje bardzo duży ruch w kierunku pamięci masowej.

W związku z tym w centrum danych również musimy wybrać właściwe narzędzie do danego zastosowania, które zapewni danym odpowiednią szybkość dotarcia z punktu A do B. Właśnie z tego powodu dyski półprzewodnikowe (SSD) w dużej mierze wyparły z użycia dyski twarde (HDD). Dyski SSD odczytują dane około 20x szybciej niż HDD, a zapisują je 10x szybciej.

Porównując więc dyski SSD do staromodnych dysków HDD z obracającymi się talerzami, widzimy, że stanowią one klasę samą w sobie. Warto jednak zauważyć, że w ramach samej rodziny SSD między poszczególnymi dyskami występują znaczące różnice w szybkości odczytu i zapisu danych. Często wartości te są różne w zależności od rodzaju aplikacji, jaka wymaga dostępu do danych. Strumieniowe przesyłanie multimediów będzie stanowiło dla dysku SSD innego rodzaju obciążenie niż interaktywna aplikacja chmurowa lub system uczenia maszynowego. Jest to jednym z powodów, dla których najwięksi dostawcy usług chmurowych, działający w hiperskali, tacy jak AWS czy Microsoft, inwestują dużo czasu, wysiłku i zasobów we właściwą konfigurację urządzeń wykorzystywanych przez nich w centrach danych. Co więcej, niekiedy decydują się oni wręcz na ich samodzielne zaprojektowanie.

Mniejsi usługodawcy i operatorzy centrów danych nie mają takiego luksusu, jak serwery i dyski stworzone pod ich specyficzne potrzeby. Muszą więc polegać na sprzęcie dostępnym w handlu. Rodzi to wiele wyzwań. Na przykład dla standardowych dysków SSD typowe są okresy, w których występują piki opóźnień. Dzieje się to wówczas, gdy raz na jakiś czas dysk uruchamia procedurę zwalniania komórek pamięci, nazywaną ładnie „zbieraniem śmieci” (ang. garbage collection). Takie chwilowe wydłużenie czasu reakcji dysku powoduje irytujące użytkowników przerwy podczas strumieniowania multimediów. Może też spowolnić proces realizacji transakcji e-commerce. W związku z tym możliwość samodzielnego zaprojektowania dysków SSD pod kątem radzenia sobie z takimi problemami zdecydowanie daje przewagę takim firmom jak Amazon czy Microsoft.

Jednak operatorzy centrów danych mają do dyspozycji jeszcze jedno rozwiązanie, które pozwala im dopasować dyski SSD do wymogów konkretnych aplikacji. Obecnie możliwe jest połączenie najnowocześniejszych dysków SSD z wyspecjalizowanym oprogramowaniem, które analizuje sposób, w jaki dana aplikacja korzysta z dysku. Jak często zapisuje dane, jak gwałtownie itd. Czy dane zapisywane są losowo czy sekwencyjnie itp. Analiza zachowania aplikacji umożliwia optymalizację oprogramowania układowego dysku SSD w taki sposób, aby dysk zapewniał aplikacji dokładnie to, czego ona potrzebuje. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest uniknięcie niepotrzebnego zużywania komórek dysku.

Trzy korzyści z optymalizacji dysków SSD

Optymalizacja dysków SSD pod kątem specyficznej aplikacji ma na celu zwiększenie wydajności, ale przy okazji centra danych mogą odnieść też korzyści w zakresie całkowitego kosztu posiadania (TCO). Mówiąc w szczegółach, wdrażając tę innowację, operator centrów danych może zyskać:

1. Redukcję opóźnień: oprogramowanie układowe dysku SSD, które zostanie zoptymalizowane dla potrzeb konkretnych aplikacji, pozwala przyspieszyć zapis lub odczyt danych nawet 2x. We wspomnianym wcześniej przykładzie operator usługi kolokacji serwerów mógłby zmodyfikować firmware swoich dysków SSD pod kątem klienta oferującego streaming filmów, tak aby wyłączyć mechanizm oczyszczania pamięci w trakcie aktywnego streamowania. W rezultacie taki operator mógłby zagwarantować swojemu klientowi konkretne czasy odpowiedzi serwera, zarabiając dodatkowo na tym, że wprowadził drobne usprawnienie techniczne.
   
   
2. Trwałość: dyski SSD wymagają regularnej wymiany — zwykle co trzy lata. Testy obciążeniowe wykazały, że optymalizując dyski SSD pod kątem konkretnych aplikacji, ich żywotność można wydłużyć do pięciu lat. Jest to spowodowane tym, że dane są wówczas rozmieszczane w dostępnej przestrzeni dysku w sposób bardziej równomierny. Najwięksi operatorzy chmurowi uzyskują to samo, stosując własne, niestandardowe rozwiązania. Jednak optymalizacja dysku pod kątem aplikacji ma tę zaletę, że niezbędne zmiany są wprowadzane przez dysk w sposób automatyczny i ciągły, bez konieczności żadnych dalszych interwencji ze strony obsługi.
   
   
3. Stabilną wydajność: początkowa wydajność dysków SSD w zakresie odczytu i zapisu danych ma tendencję do gwałtownego pogarszania się. Zwykle jest ona wyraźnie niższa już po 12–18 miesiącach, niekiedy osiągając jedynie 33% wydajności początkowej. Tu również może pomóc optymalizacja dysku pod kątem aplikacji. Zmiana sposobu, w jaki dysk zapisuje dane, może dać znaczną poprawę. Modyfikacja oprogramowania układowego nie tylko sprawi, że dysk SSD będzie można eksploatować dłużej, ale też zachowa prędkość zapisu i odczytu danych na poziomie dużo bardziej zbliżonym do początkowego. Spadek wydajności może wówczas wynieść mniej niż 10%. Wraz z wydłużoną żywotnością, poprawa wydajności oznacza, że dyski SSD zoptymalizowane dla aplikacji są dużo bardziej opłacalne.

Przygotowania do cyfrowego wyścigu

Operatorzy centrów danych działają na wysoce konkurencyjnym rynku. Muszą oni w maksymalny możliwy sposób dostosowywać swoje urządzenia pamięci masowej do obciążeń generowanych przez aplikacje. Gdy kupujemy samochód, jest dla nas oczywiste to, że musi on odpowiadać naszemu stylowi jazdy i warunkom drogowym, jakie będziemy najczęściej napotykać. Czy będziemy jeździć po asfaltowych autostradach i miejskich ulicach czy może po szutrowych drogach i dzikich szlakach. W przypadku pamięci masowej w centrum danych konieczność dobrania sprzętu do zastosowań jest mniej oczywista, ale tym bardziej istotna, ponieważ od tej decyzji mogą zależeć doświadczenia milionów klientów. Optymalizacja firmware’u dysków SSD do potrzeb poszczególnych aplikacji ustawia operatorów centrów danych na pierwszych pozycjach startowych w wyścigu o dominację danego segmentu rynku. Posiadanie szybszych, trwalszych i bardziej niezawodnych dysków SSD pozwala im zostawić konkurencję daleko w tyle.