การให้บริการเก็บข้อมูลหรือการเก็บข้อมูลเพื่อประโยชน์ใช้สอยต่างๆ ขององค์กร ในปัจจุบันนั้นมีตัวเลือกอุปกรณ์ที่จะนำมาใช้งานได้หลากหลายเพื่อให้เหมาะสมความต้องการเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลก็เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่มีการพัฒนาไม่หยุดหย่อน ซึ่งในแต่ละระบบมีขีดจำกัดหลายเรื่องต่างกัน เช่น ความเร็วในการอ่านเขียนข้อมูล, ความยืดหยุ่นของระบบ, พลังงานที่ใช้, การใช้สอยพื้นที่หรือสถานที่ เป็นต้น ซึ่งต้องนำมาพิจารณาเป็นข้อดีและข้อเสีย เพื่อพิจารณาว่าสมควรใช้ระบบใด จากเดิมนิยมใช้ฮาร์ดดิสก์ก็มีบางส่วนหันมาใช้ SSD เพื่อความเร็วในการอ่านเขียนข้อมูลเร็วยิ่งขึ้น สู่ระบบ NAS หรือ SAN ที่มีความยืดหยุ่นสูงขึ้น และระบบอื่นๆ ที่มีมากมาย โดยความได้เปรียบของ SSD ที่เป็นที่รู้กันดีคือประสิทธิภาพจะสูงกว่าฮาร์ดดิสก์

บทความนี้ได้รับการสนับสนุนจาก บริษัท Tangerine ตัวแทนจำหน่ายแต่เพียงผู้เดียวของ Fusion-io ในประเทศไทย อย่างไรก็ตามทางตัวแทนจำหน่ายให้อิสระกับ Blognone ทดสอบได้เต็มที่ และไม่ขอดูผลการทดสอบก่อนตีพิมพ์บทความครับ

คุณสมบัติที่ตอบสนองต่องานอ่านและเขียนจำนวนมากๆ ได้อย่างรวดเร็วของ SSD ทำให้มันช่วยเร่งความเร็วงานบางกลุ่มได้อย่างดี เช่น งานฐานข้อมูล ที่ต้องค้นหาข้อมูลและเขียนแก้ไขข้อมูลจำนวนมากๆ ได้เป็นอย่างดี งานในกลุ่มนี้บ่อยครั้งที่เราพบว่าตอบสนองงานได้ช้า เช่น การคำนวณปิดบัญชี ณ ช่วงรอบวันหรือรอบบัญชีต่างๆ ที่อาจจะต้องคำนวณหลายชั่วโมงหรือบางครั้งใช้เวลานับวัน จากการค้นข้อมูลหลายร้อยล้านชุด และสรุปรายงานอีกนับล้านชุด การใช้ SAN ขนาดใหญ่เพื่อให้ได้ IOPS ที่สูงมักทำให้ราคาของระบบสูงขึ้นจนน่าตกใจ การใช้ SSD หากงานเป็นงานที่ติดคอขวดที่ดิสก์ไม่สามารถตอบสนองต่อการอ่านและเขียนได้ทัน การใช้ SSD มักเป็นทางแก้ปัญหาที่ตรงจุดและใช้เงินทุนน้อยกว่ามาก

ในท้องตลาดนี้ เราจะเห็น SSD หลากหลายยี่ห้อวางตลาดกันโดยทั่วไป หลายยี่ห้อนั้นเริ่มมีขนาดความจุที่ใกล้เคียงฮาร์ดดิสก์ขึ้นเรื่อยๆ พร้อมๆ กับราคาที่ใกล้เคียงกันเข้ามาด้วยเช่นกัน แต่ดิสก์เหล่านี้แม้จะเป็น SSD เช่นเดียวกัน แต่มักจะออกแบบโดยคำถึงถึงข้อจำกัดด้านการใช้งานมากกว่าประสิทธิภาพ เช่น การเชื่อมต่อผ่านพอร์ต SATA ที่ทำให้การสื่อสารจาก CPU ไปยังดิสก์ต้องผ่าน SATA controller อีกชั้นหนึ่ง ตัวดิสก์ถูกออกแบบภายใต้ข้อจำกัดของพื้นที่ เช่น การออกแบบสำหรับติดตั้งในโน้ตบุ๊ค

สำหรับตลาดในกลุ่มขององค์กรที่ต้องการประสิทธิภาพเป็นหลักมากกว่าความสะดวกในการติดตั้ง หรือข้อจำกัดด้านราคาแบบการใช้งานของผู้ใช้ตามบ้าน ยังมี SSD สำหรับองค์กรที่มักติดตั้งผ่านช่อง PCIe เชื่อมต่อกับ CPU โดยผ่านเลเยอร์ตัวกลางอื่นๆ น้อยกว่า การ์ดเหล่านี้แม้จะมีราคาสูงขึ้นบ้างเมื่อเทียบกับราคาของ SSD สำหรับผู้ใช้ตามบ้าน แต่สำหรับงานธุรกิจที่ช่วยลดเวลาการประมวลผล การสร้างรายงานได้ในเวลาที่รวดเร็ว หรือให้บริการลูกค้าได้ในเวลาที่น้อยลง ล้วนสร้างผลตอบแทนที่คุ้มค่า

เช่นเดียวกับตลาดในกลุ่มอื่นๆ ตลาด SSD สำหรับองค์กรนั้นมีผู้ผลิตอยู่หลายราย แต่ละรายมักมีเทคนิคในการเร่งความเร็วของการ์ดต่างกันไป แต่โดยมากแล้ว มักจะอาศัยการเชื่อมต่อภายในเป็น SATA เพื่อลดความยุ่งยากในการออกแบบ การเชื่อมต่อผ่าน PCIe ของการ์ดเหล่านี้ให้ความเร็วเพิ่มขึ้นจากเชื่อมต่อผ่าน SATA อย่างเดียวได้มาก เพราะภายในการ์ดมักมีชิปกระจายโหลดแบบ RAID ทำให้ SATA แต่ละชุดในการ์ดช่วยเร่งความเร็วรวมของการ์ดขึ้นมาได้

ปัญหาของการออกแบบเช่นนั้น คือ การเพิ่มชิปจำนวนมากบนการ์ดจะเพิ่มจุดเสี่ยงต่อความเสียหายของการ์ดเป็นเงาตามตัว และบางครั้งชิป RAID บนตัวการ์ดที่เราเคยมองว่าทำงานได้เร็วนั้น หลายครั้งกลับเป็นคอขวดของการออกแบบเสียเอง

Fusion-io เป็นผู้ผลิต SSD สำหรับองค์กรโดยเฉพาะที่เลือกแนวทางการออกแบบอีกทางหนึ่ง คือ การลดชิปที่ไม่จำเป็นออกจากการ์ดให้เหลือน้อยที่สุด แล้วย้ายงานที่ซีพียูสามารถทำได้ให้กลับไปทำงานบนซีพียูหลักของเครื่อง แนวทางการออกแบบนี้อาศัยความจริงที่ว่าซีพียูรุ่นใหม่ๆ ในช่วงหลังมีความเร็วสูงมากจนไม่ใช่คอขวดของระบบในงานส่วนใหญ่ แต่กลับเป็นความช้าของดิสก์ทั้ง Throughput และจำนวน IOPS ที่รองรับได้ และระยะเวลาหน่วง (latency) ที่จะตอบสนองต่อคำสั่งไปยังดิสก์ ทาง Fusion-io เรียกเทคโนโลยีนี้ว่า Virtual Storage Layer (VSL)

ภายใต้เทคโนโลยี VSL การ์ด SSD ของ Fusion-io สร้างความได้เปรียบที่จำเป็นต่อหน่วยงานระดับองค์กรหลายอย่าง โดยเฉพาะความน่าเชื่อถือของข้อมูล การ์ดจำนวนมากในปัจจุบันใช้วิธีเร่งความเร็วด้วยการใช้แรมมาบัฟเฟอร์การเขียนลงสู่ SSD ที่ความเร็วต่ำกว่า แต่การเขียนลงแรมก่อนทำให้ข้อมูลอาจจะสูญหายได้หากเกิดปัญหากับระบบไฟฟ้า ความพยายามออกแบบเช่นนั้นทำให้ต้องเพิ่มภาคสำรองไฟไปบนการ์ด SSD อีกทีหนึ่ง เพิ่มความซับซ้อนให้กับการ์ดเข้าไปอีกชั้น และเพิ่มจุดเสี่ยงต่อความเสียหายไปพร้อมกัน แต่การ์ดของ Fusion-io จะเขียนลงตัว Flash โดยตรงเสมอ ทำให้สามารถยืนยันการเปลี่ยนแปลงข้อมูลในดิสก์ว่าเป็นไปตามที่เราตั้งใจจริงๆ ข้อมูลทั้งหมดถูกคำนวณค่า checksum เพื่อป้องกันการผิดพลาดตั้งแต่ใน CPU ไปจนถึงการเขียนลงแฟลช พร้อมระบบแก้ไขและกู้คืนข้อมูลขนาด 49 บิตที่วางอยู่บนตัวชิปแฟลชทำให้เมื่อเกิดความผิดพลาดใดๆ ที่เป็นไปได้ ข้อมูลก็ยังอยู่ครบถ้วน

จุดเด่นหลักๆ ของ Fusion-io

ความจุ

ความจุของการ์ด Fusion-io นั้นมีตั้งแต่ 365 GB ไปจนถึง 10.24 TB ซึ่งเมื่อเทียบขนาดของตัวการ์ดกับความจุแล้ว จะพบว่าการ์ด Fusion-io ที่ขนาดเท่ากับฮาร์ดดิสก์จะใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยกว่าฮาร์ดดิสก์มาก

Throughput

Throughput เป็นการวัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์เก็บข้อมูล โดยวัดปริมาณข้อมูลที่สามารถ โอนถ่ายได้ในหนึ่งช่วงเวลา จากการทดสอบจะเห็นได้ว่า ioDrive II นั้นมีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์เก็บข้อมูลอื่นแบบขาดลอย โดยสาเหตุหนึ่งเป็นเพราะการ์ด Fusion-io นั้นที่ติดตั้งในช่อง PCI Express x4 บนเมนบอร์ด ซึ่งมีความเร็วในการเชื่อมต่อสูงสุด 2 GB/s ต่างกับการเชื่อมต่อแบบ SATA3 ที่นิยมใช้กัน ซึ่งมีความเร็วสูงสุดเพียง 600 MB/s โดยการ์ดที่เรานำมาทดสอบนั้นเป็นการ์ด ioDrive II รุ่น 1.2 TB ครับ

หมายเหตุ

• สำหรับ Ent.HDD (Enterprise HDD) นั้น เราทดสอบกับฮาร์ดดิสก์เครื่องเซิร์ฟเวอร์ โดยในการทดสอบนั้นเราแบ่งการเชื่อมต่อออกเป็น 2 ประเภทคือ Hardware RAID และ Software RAID
• HDD หมายถึงฮาร์ดดิสก์สำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะทั่วไป
• SSD ที่ใช้ทดสอบเป็นรุ่นที่ผู้ใช้นิยมซื้อมาใช้กับ PC/Laptop ซึ่งหาซื้อได้ทั่วไปตามท้องตลาด

IOPs

IOPs หรือ Input/Output Operations Per Second เป็นการวัดจำนวนคำสั่งที่สามารถอ่านเขียนใน 1 วินาที ซึ่งเป็นอีกหนึ่งจุดที่ต้องคำนึงถึงเวลาวัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์เก็บข้อมูล จากการทดสอบจะเห็นได้ว่า ioDrive II มีค่า IOPs สูงมากเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ประเภทอื่น

Latency

ioDrive II นั้นจะติดต่อกับ CPU และ RAM โดยตรงผ่าน PCI Express ต่างกับฮาร์ดดิสก์หรือ SSD แบบ SATA ที่ต้องติดต่อผ่าน SATA Controller อีกชั้นหนึ่ง ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเวลาในหน่วยมิลลิวินาที

Fault-tolerant

การทำงานภายในของ ioDrive II จะใช้หลักการที่คล้ายกับ RAID 5 โดยในกรณีที่มีชิปบางตัวเสียไป ระบบจะสามารถสร้างข้อมูลขึ้นมาใหม่ได้จากข้อมูลเดิมที่ยังเหลืออยู่ นอกจากนี้ ioDrive II แต่ละตัวยังมีความจุจริงมากกว่าที่ระบุไว้ในสเปคอยู่ประมาณ 20% ความจุที่เกินมาดังกล่าวจะจัดเป็นพื้นที่สงวน (reserved space) ซึ่งในกรณีที่มีชิปบางตัวเสีย ระบบจะไปจัดสรรพื้นที่สงวนมาให้ใช้แทนพื้นที่เดิม ซึ่งจะต่างจากกรณีของฮาร์ดดิสก์ เมื่อมี Bad Sector แล้วจะไม่สามารถใช้พื้นที่ตรงนั้นได้และพื้นที่รวมจะลดลง หรือกรณีของ SSD แบบทั่วๆไปที่เมื่อมีชิปบางตัวเสีย ก็จะเท่ากับ SSD เสียไปทั้งลูก

นอกจากการย้ายข้อมูลไปใช้ชิปที่ยังไม่เสียหายแล้ว Fusion-io ยังออกแบบให้คำนึงถึงความเป็นไปได้ที่ชิปแฟลชอาจจะเสียหายแบบชั่วคราว (transcient damage) เมื่อตรวจสอบพบความเสียหายและย้ายข้อมูลไปยังส่วนสำรองแล้ว มันจะตรวจสอบพื้นที่เสียหายซ้ำอีกครั้ง และหากพบว่าเป็นการเสียหายแบบชั่วคราว ก็จะนำชิปส่วนนั้นกลับมาใช้งานได้ต่อเนื่อง โดยทั้งหมดแอพพลิเคชั่นไม่ต้องรับรู้อะไรนอกจากผู้ดูแลระบบที่ต้องเฝ้าระวังสถานะของการ์ดตามปกติ โดยการตรวจสอบมีทั้งการตรวจสอบด้วยหน้าจอ GUI และการตรวจสอบสถานะผ่านทางโพรโตคอล SNMP ทำให้ผู้ดูแลระบบสามารถตรวจสอบเครื่องจำนวนมากได้ว่าสถานะของดิสก์เป็นอย่างไรและเตรียมพร้อมรับมือล่วงหน้าได้

ข้อดี/ข้อเสีย

ข้อดีของ ioDrive II

1. มีความจุมากกว่าการใช้งานจริง สามารถแก้ไขในกรณีมีส่วนเสียหาย ใช้งานได้ต่อเนื่อง
2. ประสิทธิภาพการอ่านเขียนข้อมูลดีกว่าระบบอื่นๆ เนื่องจาก ผลการทดสอบ Throughput สูง, IOPs สูง และ Latency ต่ำ กว่าทุกระบบ
3. ประหยัดพื้นที่การใช้สอย
4. ประหยัดไฟ

ข้อเสียของ ioDrive II

1. ราคาสูงเกินไปสำหรับการใช้งานตามบ้าน

สรุป

จากการทดสอบ ioDrive II เป็นทางเลือกในการเก็บข้อมูลที่ได้ประสิทธิภาพสูงในแทบทุกด้าน แม้ราคาจะสูงอยู่บ้างแต่เมื่อเทียบกับทางเลือกการเก็บข้อมูลระดับองค์กรที่ให้ประสิทธิภาพสูงๆ รูปแบบอื่น ioDrive ก็ยังนับว่ามีราคาถูกกว่ามาก ฟีเจอร์จำนวนมากเป็นฟีเจอร์เพื่อความเสถียรของระบบและการดูแล มันน่าจะเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานที่มีคอขวดของระบบอยู่ที่ดิสก์และต้องการเร่งความเร็วโดยไม่ต้องแก้แอพพลิเคชั่น หากขนาดของดิสก์เป็นปัญหาว่ายังไม่พอต่อการใช้งาน ก็อาจจะเลือกวางข้อมูลแค่บางส่วนที่ต้องการการอ่านและเขียนจำนวนมากๆ ไว้บน ioDrive II แทนที่จะวางข้อมูลทั้งหมดไว้