2 Im ersten Beitrag unserer Reihe (auf Englisch), in dem wir hochdichte Festplatten (HDDs) und QLC-Flash-SSDs für unstrukturierte Daten im Petabyte-Maßstab verglichen haben, ging es um Performance und Kosten. In diesem Beitrag vergleiche ich ausführlicher den Stromverbrauch bei hoher Speicherdichte. Kurz gesagt: Der Stromverbrauch ist heute kein Hauptkriterium für die Entscheidung zwischen SSD und HDD. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, warum. Zur Erinnerung: Die Produkte von Scality funktionieren mit SSD und HDD – wir haben also kein eigenes Pferd im Rennen. Letztlich bestimmen bei allen Vergleichen die Daten und Zugriffsmuster des Anwendungs-Workloads des Nutzers bzw. Kunden die beste Speicherplattform und das beste Speichermedium. Als hardwareunabhängiger Anbieter von Speichersoftware nutzt Scality beide Laufwerkstypen – HDDs für ein breites Spektrum an Anwendungsfällen mit unstrukturierten Daten (auf Englisch) und hochdichte Flash-SSDs (insbesondere QLC-Flash) für leseintensive, latenzkritische Workloads. Der Einsatz von SSDs kann für diese Workloads trotz der derzeit erheblichen Kostennachteile hochdichter QLC-Flash-SSDs gegenüber (LFF-)HDDs gerechtfertigt sein. Und der Kostenunterschied lässt sich verringern, wenn sich der Workload für Datenreduktion durch Komprimierung und/oder Deduplizierung eignet. Mythen zur Energieeffizienz von HDD vs. Flash auf dem Prüfstand Schauen wir uns den Stromverbrauch genauer an. In Branchendiskussionen wurde zuletzt angedeutet, dass Flash generell einen deutlichen Vorteil gegenüber rotierenden Medien wie HDDs haben sollte. Intuitiv ergibt das Sinn, da HDDs Elektromotoren benötigen, um mechanische Scheiben zu drehen und Aktuatorarme zu bewegen, während SSD-Flash diese Mechanik nicht braucht. Überraschenderweise hat unsere Untersuchung bei Scality ergeben, dass hochdichte SSDs weder beim Stromverbrauch noch bei der Leistungsdichte einen Vorteil gegenüber HDDs haben. Heute ist es sogar umgekehrt. Das kann sich natürlich ändern, wenn die Laufwerksdichten in den kommenden Jahren steigen. Sehen wir uns zunächst die Ergebnisse für aktuelle Laufwerke an. Vergleich des Stromverbrauchs von SSD und HDD Unsere Ergebnisse: HDDs bieten eine um 19 bis 94 % bessere Leistungsdichte pro Laufwerk als SSDs – je nach Workload-Muster und bei heutigen Laufwerksdichten. Details zur Berechnung dieser Vergleiche finden Sie in der folgenden Tabelle. Das zeigt klar, dass die Wahrnehmung, hochdichte QLC-Flash-SSDs seien energieeffizienter als HDDs, heute nicht zutrifft. Auf Basis des oben beschriebenen leseintensiven Workload-Profils bieten HDDs sogar eine um 19 % bessere Leistungsdichte als SSDs. Beim schreibintensiven Workload-Profil steigt der Vorteil für HDDs auf 94 %. Das variiert natürlich mit anderen Annahmen zum Workload-Muster und wird sich mit steigenden SSD-Dichten in den kommenden Jahren sicher ändern. Zudem gibt es weitere Aspekte wie Dichte- und Stromverbrauchskennzahlen auf Gehäuseebene (Server und Festplatten-Shelves) und die Frage, wie sich die Stromkosten auf die gesamten Speicher-TCO (auf Englisch) auswirken. So sind wir vorgegangen: die Grundlage unserer Analyse Wir beginnen mit den naheliegenden Informationsquellen – den Datenblättern der Laufwerkshersteller. Zur Erinnerung aus unserem ersten Beitrag (auf Englisch): Da wir die Eignung von Laufwerken für unstrukturierte Daten im Petabyte-Maßstab analysieren, interessiert uns vor allem der Vergleich hochdichter Laufwerke beider Typen: HDD: Festplatten mit 7.200 U/min im großen Formfaktor (3,5 Zoll LFF): bis zu 22 TB pro Laufwerk (zum Zeitpunkt der Erstellung) SSD: QLC-Flash-SSDs im kleinen Formfaktor (2,5 Zoll SFF): bis zu 30,72 TB pro Laufwerk (heute) Konkret nutzen wir das ION-Laufwerk von Micron als Quelle für QLC-Flash-SSDs: Micron 6500 ION (auf Englisch) 30,72 TB QLC: 5 Watt (Leerlauf), 15 Watt (Lesen), 20 Watt (Schreiben) pro Laufwerk Und Seagate als Quelle für HDD-Stromdaten: Seagate Exos X22 (auf Englisch) HDD mit 7.200 U/min und 22 TB: 5,7 Watt (Leerlauf), 9,4 Watt (aktives Lesen), 6,4 Watt (aktives Schreiben) Natürlich verbrauchen alle Laufwerke im aktiven Zustand (Lesen und Schreiben) mehr Strom als im Leerlauf, und es gibt kleinere Unterschiede zwischen aktivem Lesen und aktivem Schreiben. Modellieren wir daher zwei verschiedene Workload-Muster, um den erwarteten durchschnittlichen Stromverbrauch zu ermitteln: Workload 1: leseintensiv 10 % Leerlauf 80 % Lesen 10 % Schreiben Workload 2: schreibintensiv 10 % Leerlauf 10 % Lesen 80 % Schreiben Für jedes Workload-Profil wird angenommen, dass sich die Laufwerke für den angegebenen Anteil der Zeit im jeweiligen Leistungszustand befinden. Der durchschnittliche Stromverbrauch pro Laufwerk berechnet sich für jedes Workload-Profil wie folgt: Micron ION: Stromverbrauch (leseintensiv): (5*0,10 + 15*0,8 + 20*0,10) Watt = 14,5 Watt Leistungsdichte (leseintensiv): 30,72 TB / 14,5 Watt = 2,1 TB/Watt Stromverbrauch (schreibintensiv): (5*0,10 + 15*0,10 + 20*0,80) Watt = 18 Watt Leistungsdichte (schreibintensiv): 30,72 TB / 18 Watt = 1,7 TB/Watt Seagate EXOS: Stromverbrauch (leseintensiv): (5,7*0,10 + 9,4*0,80 + 6,4*0,10) Watt = 8,7 Watt Leistungsdichte (leseintensiv): 22 TB / 8,7 Watt = 2,5 TB/Watt Stromverbrauch (schreibintensiv): (5,7*0,10 + 9,4*0,10 + 6,4*0,80) Watt = 6,6 Watt Leistungsdichte (schreibintensiv): 22 TB / 6,6 Watt = 3,3 TB/Watt Hinweis: Alle Werte auf eine Nachkommastelle gerundet. Daraus ergeben sich für heutige Laufwerke einige bemerkenswerte Beobachtungen: Die Spanne der Leistungsaufnahme ist bei der SSD (5 bis 20 Watt) größer als bei der HDD (5,7 bis 9,4 Watt) Der Spitzenverbrauch der SSD liegt mit 20 Watt (Schreiben) deutlich über dem Spitzenwert der HDD von 9,4 Watt (Lesen) Beim leseintensiven Workload-Profil haben HDDs einen Vorteil von 19 % bei der Leistungsdichte gegenüber SSDs – praktisch kann man beide also als vergleichbar betrachten. Beim schreibintensiven Workload-Profil erreichen HDDs dank ihres deutlich effizienteren Stromverbrauchs beim Schreiben einen Vorteil von 94 % bei der Leistungsdichte gegenüber SSDs. Die Vorteile der HDD bei der Leistungsdichte bestehen trotz der deutlich höheren Kapazität der SSD (30,72 TB) gegenüber der HDD (22 TB) Das Fazit zum Stromverbrauch von SSD vs. HDD Zusammengefasst: Der Stromverbrauch ist heute kein Hauptkriterium für die Entscheidung zwischen SSD und HDD. Wir sehen keinen so großen Unterschied im Stromverbrauch zwischen den Laufwerkstypen (SSD vs. HDD), dass er ein Entscheidungskriterium wäre. Wir beraten unsere Kunden bei der Wahl des richtigen Speichermediums auf Basis ihrer individuellen Anforderungen – in erster Linie getrieben vom Workload, aber unter Berücksichtigung von Dichte, Strom, Kühlung und letztlich Kosten. Die Dynamik der Anwendungs-Workloads – einschließlich Datentypen, Volumen und Zugriffsmustern – bleibt das wichtigste Kriterium für die Wahl zwischen hochdichten SSDs und HDDs. Das gilt für die Energieeffizienz (wie oben) ebenso wie für Kosten und Performance. Unsere eigenen Lösungen werden nach folgenden Leitlinien mit SSDs und/oder HDDs bereitgestellt: SSDs können bei leseintensiven, latenzkritischen Workloads spürbare Performance-Vorteile bringen HDDs bleiben in den nächsten Jahren eine gute Wahl für viele andere Workload-Profile mit unstrukturierten Daten im Petabyte-Maßstab (auf Englisch), vor allem, wenn der Preis (sowohl $ pro TB als auch das Preis-Leistungs-Verhältnis) eine Rolle spielt.
