First published on TECHNET on Aug 11, 2017
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背景
Windows Server 2016およびWindows Server 2019のStorage Spaces Directは、ストレージのパフォーマンスを最大化するための、永続的な読み取りおよび書き込みキャッシュを内蔵していることが特徴です。 これについては、Understanding the cache in Storage Spaces Direct で詳しく説明されています。 オールフラッシュの展開では、通常、NVMeドライブがSATA/SAS SSDのためにキャッシュし、ハイブリッド展開では、NVMeまたはSATA/SAS SSDがHDDのためにキャッシュします。
いずれの場合でも、キャッシュ ドライブは、書き込みの 100% を含む、圧倒的多数の IO に対応します。 これは、Storage Spaces Direct の比類ないパフォーマンスを、数百万 IOPS、Tb/s の IO スループット、または一貫したサブミリ秒のレイテンシで測定するかどうかにかかわらず、提供するために必要不可欠です。 フラッシュの摩耗とは何か
Solid-state drives today are almost universally composed of NAND flash, which wors out with use. 各フラッシュ メモリ セルは、信頼性が低下する前に、非常に多くの回数を書き込むことができるだけです。 (詳細については、Wikipedia をはじめ、数多くの素晴らしい記事があります。)
Windows では、PowerShell で Wear reliability カウンターを見ることにより、この現象を観察することができます。
PS C:\> Get-PhysicalDisk | Get-StorageReliabilityCounter | Select Wear
以下は私のラップトップからの出力です – 私の SSD は 2 年後に約 5% 磨耗しています。
Note: すべてのドライブが Windows にこの値を正確に報告するわけではありません。 場合によっては、カウンターは空白であることがあります。 この値を取得するために使用できる独自のツールがあるかどうか、メーカーに確認してください。
フラッシュ耐久性の定量化
摩耗の測定は 1 つのことですが、SSD の寿命を予測するにはどうしたらよいのでしょうか。
- Drive Writes Per Day (DWPD)
- Terabytes Written (TBW)
両方のアプローチは、ドライブのメーカーの保証期間、いわゆる「寿命」に基づいて行われます。
DWPD (Drive Writes Per Day)
DWPD (Drive Writes Per Day) は、ドライブ寿命の毎日に、そのドライブ全体のサイズを何回上書きできるかを測定します。 たとえば、ドライブが 200 GB で、保証期間が 5 年であるとします。 DWPD が 1 の場合、今後 5 年間、毎日 200 GB (サイズ、1 回) を書き込むことができます。
これを掛け合わせると、1 日あたり 200 GB × 365 日/年 × 5 年 = 365 TB の累積書き込み回数で交換が必要になる可能性があるということです。 これに対応して、5 年間で 3,650 TB = 3.65 PB の累積書き込みが可能です。
Terabytes Written (TBW)
Terabytes Written (TBW) は、ドライブの耐用期間中に累積でどれだけの書き込みができるかを直接示す値です。 基本的に、この測定値自体には、上記で行った乗算が含まれているだけです。 保証期間が 5 年であれば、365 TB ÷ (5 年 × 365 日/年) = 200 GB/日の書き込みができる計算になります。 ドライブのサイズが200GBだった場合、1DWPDに相当します。 ドライブが3.65 PBW = 3,650 TBWの場合、1日あたり2 TB、つまり10 DWPDの書き込みができることになります。
このように、ドライブのサイズと保証期間がわかっていれば、簡単な乗算または除算で、DWPD から TBW またはその逆を常に行うことができます。 この 2 つの測定値は実によく似ています。
何が違うのでしょうか。
唯一の違いは、DWPD がドライブのサイズに依存するのに対し、TBW には依存しないことです。
たとえば、5 年間の寿命で 1,000 TB の書き込みが可能な SSD を考えてみましょう。
SSD が 200 GB だとすると、
1,000 TB ÷ (5 年 × 365 日 × 200 GB) = 2.74 DWPD
SSD が 400 GB だとすると、
1,000 TB ÷ (5 年 × 365 日 × 400 GB) = 1.37 DWPD
結果としての DWPD は異なっています! どういうことですか？
一方では、大きい 400 GB ドライブは、小さい 200 GB ドライブとまったく同じ累積書き込みをその生涯にわたって行うことができます。 TBW を見ると、これは非常に明確で、どちらのドライブも 1,000 TBW に定格されています。 しかし、DWPDを見ると、大きい方のドライブは耐久性が半分しかないように見えます! 同じ作業負荷の下では「同じ」パフォーマンスなので、TBWを使用した方が良いという意見もあるかもしれません。
一方、400 GB ドライブはより大きいため、より多くのワークロードのストレージを提供でき、そのため 1,000 TBW はより薄く広がり、耐久性は本当に半分であると主張するかもしれません! この理由から、DWPD を使用する方が優れています。
要点
お好みの測定方法を使用できます。 今日、ドライブの仕様書に TBW と DWPD の両方が表示されるのは、ほぼ一般的なことです。 前提条件によっては、どちらにも説得力があります。
Storage Spaces Direct への推奨事項
Storage Spaces Direct に対する当社の最小推奨事項は、ハードウェア要件ページに記載されています。 2017年半ば現在、キャッシュドライブの場合。
- DWPDで測定する場合は3以上を推奨
- TBWで測定する場合は、寿命の1日あたり4TBW推奨です。 スペック シートは、多くの場合、TBW を累積的に提供しており、これを寿命で割る必要があります。 たとえば、ドライブの保証期間が 5 年の場合、4 TB × 365 日/年 × 5 年 = 7,300 TBW = 7.3 PBW 合計。
多くの場合、これらの測定方法のいずれかが他よりもわずかに厳しくなることが判明します。
どちらか好きな方を使用してください。
容量ドライブの最小推奨値はありません。
追記: 書込み増幅
IOPS 数がわかっていれば、そこから耐久性について推論したくなるかもしれません。 たとえば、ワークロードが (平均して) 100,000 IOPS を生成し、それぞれが (平均して) 4 KiB で、そのうち (平均して) 30% が書き込みであるとすると、次のように考えるかもしれません。
100,000 × 30% × 4 KiB = 120 MB/sの書き込み
120 MB/s × 60秒/分 × 60分/時間 × 24時間 = 約10 TBW/日
それぞれ2台のキャッシュドライブを持つサーバーが4台あれば、こうなります。
10TBW/日 ÷ (キャッシュドライブ合計8台) = 1台あたり約1.25TBW/日
面白いですね! 4TBW/日未満!
残念ながら、これは書き込み増幅を考慮に入れていないため、欠陥のある計算です。
書き込み増幅とは、1 つの書き込み (ユーザーまたはアプリケーション層) が複数の書き込み (物理デバイス層) になることを指します。 書き込み増幅は、回復力および/またはクラッシュ一貫性を保証するストレージ システムでは不可避です。 Storage Spaces Directで最も顕著な例は3ウェイミラーで、すべてを3回、3つの異なるドライブに書き込むものです。 これは必要かつ良いことですが、スタックの一番下にあるドライブ レベルの IO 活動から、スタックの一番上にあるアプリケーション レベルの IO 活動を一貫した方法で導き出すことが困難になります。 そのため、私たちの経験に基づいて、最小 DWPD および TBW の推奨値を公表しています。
ご意見をお聞かせください。 🙂
