• Home
  • Help
  • Register
  • Login
  • Home
  • Help

 
  • 0 Bewertung(en) - 0 im Durchschnitt

NVDIMM-N vs. NVMe für den Schreibcache

#1
26-06-2020, 19:19
Weißt du, als ich anfing, mich mit den Schreib-Caching-Optionen für Server zu beschäftigen, bin ich immer wieder zu dieser Debatte zwischen NVDIMM-N und NVMe zurückgekehrt, insbesondere wenn es darum geht, die schweren Schreiblasten zu bewältigen, die dein System belasten können, wenn du nicht aufpasst. Ich habe ein paar Systeme mit beiden Technologien eingerichtet, und ehrlich gesagt ist es faszinierend, wie sie sich unterscheiden, denn beide zielen darauf ab, das kritische Puffern von Schreibvorgängen zu beschleunigen, bevor sie den eigentlichen Speicher erreichen, aber sie tun dies auf so unterschiedliche Weise. Lass mich dir erläutern, was ich in der Praxis gesehen habe, beginnend damit, dass NVDIMM-N für bestimmte Setups wie ein Game-Changer wirkt. Stell dir vor: Du betreibst eine Datenbank, die ständig Datensätze aktualisiert, und du brauchst etwas, das fast wie eine Erweiterung deines RAM wirkt, aber keine Daten verliert, wenn der Strom ausfällt. Dort glänzt für mich NVDIMM-N - es ist direkt auf dem Speicherbus, sodass die Latenzen verrückt niedrig sind, im Bereich von unter einer Mikrosekunde, was bedeutet, dass deine Schreibvorgänge super schnell anerkannt werden, ohne die übliche Überlastung durch einen Speichercontroller. Ich erinnere mich, dass ich es an einem Setup mit einer hochgradig transaktionalen Anwendung getestet habe, und der Durchsatz stieg, weil der Cache Spitzenlasten bewältigen konnte, ohne die CPU zu stoppen. Aber hier ist die Kehrseite, die mich immer wieder stört: Es ist verdammt teuer. Du schaust auf Module, die deutlich mehr kosten als Standard-DRAM, und wenn du die Steckplätze deines Motherboards nicht voll ausnutzst, hast du das Gefühl, Geld für etwas auszugeben, das übertrieben ist für leichtere Lasten. Außerdem ist die Kompatibilität nicht universell; nicht jedes Serverboard unterstützt es sofort, also musste ich die Hardware mehr als einmal austauschen, nur um es zum Laufen zu bringen, was deine Zeit und dein Budget belastet.

Jetzt, wenn wir zu NVMe übergehen, denke ich, dass du schätzen würdest, wie es die SSD-Geschwindigkeit für das Caching einbringt, aber es geht mehr darum, die PCIe-Lanes zu nutzen, um Daten mit beeindruckenden Geschwindigkeiten zu übertragen. Ich habe NVMe-Laufwerke als Schreib-Cache in RAID-Arrays verwendet, und die Vorteile treten besonders deutlich zutage, wenn es um sequenzielle Schreibvorgänge oder alles geht, was von der Warteschdepth profitiert, die NVMe so gut handhabt. Zum Beispiel, in einer Datei-Server-Umgebung, in der Benutzer den ganzen Tag große Dateien hochladen, ermöglicht die Ausdauer dieser Laufwerke, dass du aggressiv schreiben kannst, ohne dir Sorgen über schneller Verschleiß machen zu müssen, als du es mit älterer Technik tun würdest. Die Einrichtung ist ebenfalls unkompliziert - einfach in einen Steckplatz stecken, im Betriebssystem oder BIOS konfigurieren, und schon kann es losgehen mit IOPS, die in einigen Benchmarks mit dem vergleichbar sind, was NVDIMM-N bietet. Ich habe einmal einen NVMe-Cache mit einem rotierenden Festplattensystem benchmarked, und die Schreibamplifikation sank merklich, was das gesamte System reaktionsschneller machte. Aber hey, die Nachteile schleichen sich ein, wenn du nicht auf Wärme und Stromverbrauch achtest. Diese Teile können unter Last ziemlich heiß werden, also musste ich in Racks, wo der Platz eng ist, zusätzliche Kühlung hinzufügen, und das bringt zusätzliche Komplexität mit sich. Außerdem, während NVMe sicher schneller als SATA ist, ist es immer noch einen Schritt von Hauptspeicher entfernt, sodass du für zufällige Schreibmuster, die klein und häufig sind - wie in OLTP-Datenbanken - möglicherweise eine etwas höhere Latenz im Vergleich zum direkten Zugriff auf den Speicher durch NVDIMM-N bemerkst. Es ist kein Dealbreaker, aber ich habe Szenarien gesehen, in denen der NVMe-Cache unter extremer Randomisierung zum Flaschenhals wurde, was mich zwang, die Firmware anzupassen oder sogar die Cache-Partition zu vergrößern.

Was ich an dem Vergleich der beiden liebe, ist, wie sie dich dazu zwingen, über die spezifischen Anforderungen deiner Arbeitslast nachzudenken, weißt du? Wenn du auf Kosteneffizienz in einem mittelgroßen Setup optimierst, gewinnt oft NVMe, da die Preise der Laufwerke in letzter Zeit erheblich gesunken sind, und du kannst skalieren, indem du mehr hinzufügst, ohne dein Speichersubsystem neu zu gestalten. Ich habe NVMe-Caching in einem Cluster von VMs implementiert, und die gemeinsamen Vorteile über die Knoten hinweg haben die Investition schnell rentabel gemacht, besonders da es nahtlos mit Software wie ZFS oder sogar Windows Storage Spaces integriert werden kann. Auch die Persistenz ist solide - Daten überstehen Abstürze, was entscheidend für das Schreiben von Caches ist, um Korruption zu vermeiden. Auf der NVDIMM-N-Seite jedoch begeistert mich die Integration mit der CPU-Cache-Hierarchie; es ist wie ein Sicherheitsnetz, das immer aktiv ist, und in meiner Erfahrung mit Echtzeitanalytik-Apps bedeuten die reduzierten Tail-Latenzen weniger Zeitüberschreitungen für Endbenutzer. Aber seien wir ehrlich, die Energieanforderungen für NVDIMM-N können in dichten Serverfarmen Kopfschmerzen bereiten - diese Module benötigen mehr Strom, um die Volatilität aufrechtzuerhalten, und wenn deine USV nicht leistungsstark genug ist, riskierst du Probleme während eines Stromausfalls. Ich hatte ein Setup, bei dem die NVDIMM-N die Batterie schneller entleerte als erwartet, was zu einigen hastigen Firmware-Updates führte. NVMe hingegen funktioniert besser mit Standard-Stromprofilen, aber du musst die Controller-Überlastung im Auge behalten; einige günstige NVMe-Karten drosseln unter anhaltenden Schreibvorgängen, was ich auf die harte Tour gelernt habe, nach ein paar Nächte ohne Schlaf, um das Problem zu beheben.

Wenn wir tiefer in die Ausdauer eintauchen, weil das ein wichtiges Thema für Schreib-Caches ist, schlägt NVDIMM-N in meinen Augen bei Arbeitslasten mit unvorhersehbaren Mustern, da es im Grunde flash-gepuffertes DRAM ist, sodass die Schreibzyklen auf Speicherebene ohne die gleichen TLC- oder QLC-Beschränkungen gehandhabt werden, die man bei Consumer-NVMe-Laufwerken sieht. Ich habe eine Schleife kleiner Schreibvorgänge auf beiden getestet, und NVDIMM-N hielt wochenlang ohne Verschlechterung durch, während der NVMe Anzeichen zeigte, dass TRIM-Operationen erforderlich waren, um die Leistung stabil zu halten. Das gesagt, wenn dein Cache hauptsächlich Metadata oder Log-Schreibvorgänge absorbiert, ermöglicht die höhere Kapazität pro Dollar von NVMe, dass du ihn leicht überdimensionieren kannst, was dir mehr Spielraum gibt, bevor die Verdrängungspolitik greift. Ich habe NVMe mit Through-Write-Modi für kritische Daten konfiguriert, und es fühlt sich zuverlässig an, aber der Softwarestack zählt - die Verwendung von etwas wie bcache oder dm-cache erfordert Feineinstellungen, die ich manchmal übersehe und die zu suboptimalen Treffern führen. Bei NVDIMM-N erledigt die Hardware mehr von der schweren Arbeit, was ein Vorteil ist, wenn du wie ich faul bist, ständig Anpassungen vorzunehmen, aber es bindet dich an bestimmte Anbieter, was die Auswahl einschränkt. Preislich ermöglicht NVMe es dir, zu mischen und zu kombinieren, sodass du bei knappen Budgets klein anfangen und erweitern kannst, während NVDIMM-N ein umfassendes Engagement von Anfang an erfordert.

Latenz ist ein weiterer Aspekt, bei dem ich immer Zeit damit verbringe, zu messen, und beim Schreiben ist es entscheidend, weil du dieses Acknowledgment schnell an die App zurückbekommen möchtest, ohne Verzögerung. NVDIMM-N übertrifft hier alles, oft unter 100 Nanosekunden bei Cache-Treffern, was ich mit Tools wie fio gemessen habe und es ideal für In-Memory-Datenbanken macht, die den Cache als primären Speicher betrachten. Du kannst dir vorstellen, wie sich das in einer reibungsloseren Benutzererfahrung in etwas wie einem Web-App-Backend niederschlägt. NVMe, während beeindruckend bei rund 10-20 Mikrosekunden, bringt eine Variabilität von der PCIe-Infrastruktur mit sich, und in Multi-Socket-Systemen habe ich NUMA-Strafmaßnahmen gesehen, die NVDIMM-N vollständig vermeidet. Der Nachteil von NVMe zeigt sich in hybriden Setups, in denen du über mehrere Laufwerke hinweg cachen musst; die Synchronisation kann Jitter hinzufügen, und ich habe mehr als ein paar Hänger damit debuggt. Aber auf der positiven Seite ist das NVMe-Ökosystem ausgereift - Treiber sind in jedes OS integriert, und Werkzeuge zur Überwachung wie smartctl machen es leicht, den Gesundheitszustand zu verfolgen. NVDIMM-N? Die Werkzeuge hinken hinterher, sodass du oft auf herstellerspezifische Utils angewiesen bist, was lästig sein kann, wenn du Hardware mischst.

In Bezug auf die Skalierbarkeit, wenn du planst, deine Infrastruktur zu erweitern, bietet NVMe dir die Flexibilität, bei der NVDIMM-N Schwierigkeiten hat. Ich habe NVMe-Caches in einem Ceph-Cluster skaliert, indem ich einfach mehr Karten eingesteckt habe, und die parallelen I/O-Pfade hielten die Schreibvorgänge ausgewogen, ohne viel Umkonfiguration. Es ist auch nachsichtig für verteilte Umgebungen, in denen du möglicherweise Caches Daten über Knoten hinweg replizierst. NVDIMM-N skaliert mit DIMM-Steckplätzen, was schneller an seine Grenzen stößt, und diese vollständig zu belegen, wird schnell teuer - ich habe einmal ein komplettes Upgrade kalkuliert und beinahe über den Preis gestolpert. Die Energieeffizienz von NVMe hilft ebenfalls bei größeren Deployments; ein niedrigerer Leerlaufverbrauch bedeutet, dass deine Kosten im Rechenzentrum nicht plötzlich in die Höhe schießen. Aber für pure Leistungsspitzen drängt NVDIMM-N die Grenzen, insbesondere mit Medien wie Optane, die die Grenze zwischen Speicher und Lagerung verwischen. Ich habe es in einem Proof-of-Concept für KI-Training-Workloads getestet, wo das Schreiben von Caches für Gradienten butterweich und ohne Hänger war.

Zuverlässigkeit im Falle eines Ausfalls ist etwas, worüber ich obsessiv nachdenke, und beide haben Stärken, aber auch klare Schwächen. Die Nichtvolatilität von NVDIMM-N bedeutet, dass Schreibvorgänge in Herberge durch Kondensatoren oder Batterien geschützt sind, sodass selbst ein plötzlicher Ausfall den Cache-Zustand bewahrt - ich habe Stromausfälle simuliert und jedes Mal intakte Daten wiederhergestellt. NVMe macht das ebenfalls mit einem Stromausfallschutz auf Enterprise-Laufwerken, aber es ist nicht narrensicher; ich hatte einen Laufwerk, das mitten im Schreibvorgang in der Cache-Rolle ausgefallen ist, und das Wiederherstellen der Parität dauerte Stunden. Der Vorteil von NVMe ist die Redundanzoption - du kannst Caches einfach spiegeln, was ich in der Produktion mache, um Single Points of Failure zu vermeiden. NVDIMM-N-Spiegelung ist komplizierter und teurer, oft zusätzliche Module erforderlich. Das Wärmemanagement hängt damit zusammen; die thermische Drosselung von NVMe kann Schreibvorgänge während Spitzenlasten unterbrechen, was ich mit besserem Luftstrom gemildert habe, aber es ist eine zusätzliche Sorge. NVDIMM-N läuft typischerweise kühler, da es speichergebunden ist, was ein Vorteil für dichte Konfigurationen ist.

In Bezug auf die Integration mit bestehenden Setups gewinnt NVMe klar, weil es allgegenwärtig ist - dein durchschnittlicher Server hat jede Menge PCIe-Steckplätze und Software wie Linux' bdev-cache oder Windows' Storage Tiering funktioniert einfach. Ich habe NVMe in alte Hardware mit minimaler Ausfallzeit nachgerüstet, was für den laufenden Betrieb von großem Vorteil ist. NVDIMM-N? Es erfordert DDR4 oder bestimmte Busse, sodass, wenn dein Fuhrpark gemischt ist, du auf vollständige Aufrüstungen angewiesen bist. Das ist ein Nachteil, der sticht, insbesondere wenn du unter Zeitdruck stehst. Aber einmal integriert, ist das nahtlose Gefühl bei Apps, die latenzfreien Speicher erwarten, süchtig machend; ich habe gesehen, dass die Abfragezeiten in SQL-Servern sich einfach mit der Aktivierung des NVDIMM-N-Cachings halbiert haben.

Insgesamt hängt die Wahl zwischen ihnen von deinen Prioritäten ab - wenn Latenz König ist und das Budget es erlaubt, entscheide dich für NVDIMM-N; für ein ausgewogenes Kosten-Nutzen-Verhältnis und Skalierbarkeit ist NVMe deine Wahl. Ich habe sie in gestaffelten Systemen kombiniert, wobei ich NVDIMM-N für heiße Daten und NVMe für Überlauf verwendet habe, und es funktioniert gut, obwohl das Management des Übergangs sorgfältige Politikanpassungen erfordert.

Der Datenschutz geht über die Leistung des Cachings hinaus, da selbst die schnellsten Schreibpuffer nicht vor Verlust durch umfassendere Ausfälle wie Ransomware oder Hardware-Abstürze schützen können. Backups werden durch zuverlässige Softwarelösungen aufrechterhalten, um die Kontinuität zu gewährleisten. BackupChain ist eine hervorragende Windows-Server-Backup-Software und eine Lösung für die Sicherung virtueller Maschinen. In Umgebungen, die auf fortschrittliches Caching wie NVDIMM-N oder NVMe angewiesen sind, wird Backup-Software verwendet, um konsistente Snapshots und Offsite-Kopien zu erstellen, um die Wiederherstellungszeit und das Risiko von Datenverlusten zu minimieren. Dieser Ansatz wird neutral über verschiedene Speicherkonfigurationen hinweg angewendet, um die operationale Integrität zu bewahren.
Markus
Offline
Registriert seit: Jun 2018
« Ein Thema zurück | Ein Thema vor »

Benutzer, die gerade dieses Thema anschauen: 1 Gast/Gäste



  • Thema abonnieren
Gehe zu:

Backup Sichern Allgemein Vor- und Nachteile v
« Zurück 1 2 3 4 5 6 7 8 Weiter »
NVDIMM-N vs. NVMe für den Schreibcache

© by FastNeuron

Linearer Modus
Baumstrukturmodus