فرق SSD و NVMe در سرور؛ مقایسه هارد SATA، SAS و NVMe

فرق SSD و NVMe از یک سوءتفاهم رایج شروع می شود. NVMe هم SSD است؛ هر دو حافظه فلش دارند و قطعه متحرکی ندارند. تفاوت در رابطی است که دیسک با آن به سرور وصل می شود. «SSD» در زبان بازار معمولاً یعنی SSD با رابط SATA که سقف سرعتش حدود 600 مگابایت بر ثانیه است. NVMe روی گذرگاه PCIe کار می کند و در نسل های جدید چند برابر این سرعت را می دهد، با تأخیر کمتر.

در سرور یک گزینه سوم هم هست: SAS. این رابط هم برای هارد مکانیکی استفاده می شود و هم برای SSD، و در سرورهای HP و Dell که کنترلر RAID سخت افزاری دارند بسیار رایج است. برای همین سؤال درست تر این است: SATA، SAS یا NVMe؟

سه رابط کنار هم

سرعت واقعی NVMe به نسل PCIe بستگی دارد. یک درایو NVMe با چهار لین PCIe 3.0 حدود 3.5 گیگابایت بر ثانیه می خواند، روی PCIe 4.0 حدود دو برابر و روی PCIe 5.0 باز هم بیشتر. این عددها برای خواندن ترتیبی اند؛ چیزی که دیتابیس را سریع می کند بیشتر تعداد عملیات تصادفی (IOPS) و تأخیر کم است و در همین دو مورد NVMe از SATA خیلی جلوتر است.

تفاوت هارد SAS و SSD

این مقایسه در جستجوها زیاد دیده می شود، ولی دو چیز هم جنس را مقایسه نمی کند. SAS نام رابط است و SSD نوع حافظه. پس هارد SAS می تواند مکانیکی باشد (با سرعت چرخش 10 یا 15 هزار دور) یا SSD. وقتی کسی می گوید «هارد SAS»، معمولاً منظورش هارد مکانیکی SAS است که در سرورهای چند سال پیش استاندارد بود. هر SSDای، چه SATA و چه SAS، در عملیات تصادفی از این هاردها خیلی سریع تر است. هارد مکانیکی SAS امروز بیشتر جایی به کار می آید که ظرفیت زیاد با هزینه کمتر مهم است، مثل آرشیو و بکاپ.

SSD سازمانی با SSD معمولی فرق دارد

دیسکی که برای لپ تاپ ساخته شده، زیر بار دائمی سرور رفتار دیگری دارد. سه تفاوت را قبل از خرید بررسی کنید:

• دوام نوشتن که با DWPD (تعداد دفعاتی که می شود کل ظرفیت دیسک را در روز بازنویسی کرد) یا TBW اعلام می شود. مدل های Read Intensive برای بارهایی که بیشتر خواندنی اند مناسب اند و مدل های Mixed Use برای دیتابیس.
• محافظت در برابر قطع برق (Power Loss Protection). خازن های روی برد، داده ای را که در حافظه موقت دیسک مانده هنگام قطع ناگهانی برق ذخیره می کنند. بیشتر SSDهای معمولی این قطعه را ندارند.
• تأخیر ثابت زیر بار طولانی. SSDهای معمولی بعد از پر شدن حافظه کش داخلی، در نوشتن طولانی افت شدید می کنند.

سازگاری با سرورهای HP و نسل سرور

در سرورهای استوک که در ایران زیاد خریده می شوند، نوع دیسکی که می شود نصب کرد به نسل سرور، بک پلین و کنترلر بستگی دارد. بسیاری از مدل های نسل قدیمی تر (مثل Gen8 و بسیاری از پیکربندی های Gen9) بک پلین NVMe ندارند و فقط SATA و SAS می پذیرند. در این سرورها NVMe را معمولاً با کارت تبدیل PCIe اضافه می کنند، ولی بوت شدن از آن همیشه پشتیبانی نمی شود و RAID سخت افزاری هم روی آن در کار نیست.

دیسک غیراصل یا بدون کدی (Caddy) مناسب هم گاهی باعث می شود سرور آن را درست نشناسد، وضعیت سلامتش را نشان ندهد یا فن ها با دور بالا کار کنند. پیش از خرید دیسک، مدل دقیق سرور و کنترلر را داشته باشید. مشخصات را برای ما بفرستید تا در تأمین سرور و تجهیزات گزینه های سازگار را پیشنهاد کنیم.

کدام دیسک برای کدام کار

برای انتخاب، از بار کاری سرور شروع کنید:

• سیستم عامل سرور را روی دو SSD با رابط SATA در RAID 1 نصب کنید؛ سرعت بیشتر اینجا تفاوت محسوسی نمی سازد.
• دیتابیس های پرتراکنش (MySQL، PostgreSQL، SQL Server) بیشترین سود را از NVMe می برند، به خصوص وقتی حجم داده از رم سرور بزرگ تر است.
• هاست مجازی سازی که چند ماشین مجازی روی آن همزمان دیسک را می خوانند و می نویسند، با NVMe یا SSD SAS در RAID 10 عملکرد یکنواخت تری دارد.
• فایل سرور، آرشیو و مقصد بکاپ با هاردهای مکانیکی پرظرفیت ارزان تر تمام می شوند و SSD را می شود فقط به عنوان کش اضافه کرد. اینکه این دیسک ها داخل سرور باشند یا در یک ذخیره ساز جدا، در فرق NAS و SAN آمده است.
• برای هاست وردپرس و سرور مجازی، پلن NVMe معمولاً زمان پاسخ اولیه (TTFB) و سرعت پنل مدیریت را بهتر می کند، به شرطی که گلوگاه جای دیگری نباشد.

عمر دیسک و پایش سلامت

SSD عمر محدود نوشتن دارد و بهتر است سلامت آن را پایش کنید. روی لینوکس با بسته های smartmontools و nvme-cli:

sudo smartctl -a /dev/sda
sudo nvme smart-log /dev/nvme0

در خروجی دنبال درصد عمر مصرف شده (Percentage Used یا Wear Leveling)، تعداد خطاها و دمای دیسک باشید. دیسکی که به 80 تا 90 درصد عمر رسیده را قبل از خراب شدن عوض کنید. این مقدارها را در مانیتورینگ بگذارید تا هشدار بگیرید (مانیتورینگ سرور چیست).

تست سرعت واقعی با fio

عددهای کاتالوگ سرعت ترتیبی را نشان می دهند، ولی دیتابیس با خواندن و نوشتن تصادفی کار می کند. ابزار fio این الگو را شبیه سازی می کند:

fio --name=randrw --filename=/var/tmp/fio.test --size=1G --rw=randrw --bs=4k --iodepth=32 --runtime=30 --time_based --direct=1 --group_reporting
rm /var/tmp/fio.test

خروجی IOPS و تأخیر را نشان می دهد. این تست را قبل از ارتقا روی دیسک فعلی و بعد از آن روی دیسک جدید اجرا کنید و نتیجه را مقایسه کنید. روی سرور تولیدی تست را در ساعت کم بار و با حجم کم انجام دهید، چون ممکن است سرعت سرویس را موقتاً پایین بیاورد.

قبل از ارتقا، گلوگاه را اندازه بگیرید

همیشه کندی سرور از دیسک نیست. اگر CPU یا رم پر است، دیسک سریع تر مشکل را حل نمی کند. روی لینوکس با دستور زیر (از بسته sysstat) می بینید دیسک چقدر زیر فشار است:

iostat -x 2 5

اگر ستون %util نزدیک 100 است و await (میانگین زمان انتظار هر درخواست به میلی ثانیه) بالا می رود، دیسک گلوگاه است و ارتقا به NVMe اثر دارد. روش کامل پیدا کردن علت کندی را در افزایش سرعت سرور مجازی نوشته ایم.

اتصال سرور به ذخیره ساز با فیبر در فیبر نوری چیست آمده است.

دیسک مکانیکی سازمانی در هارد SAS سرور توضیح داده شده است.

منابع و مستندات رسمی

• مشخصات رسمی NVM Express
• مستندات رسمی fio برای تست سرعت دیسک
• مستندات رسمی smartmontools برای پایش سلامت دیسک

اگر می خواهید بدانید سرور فعلی شما با کدام دیسک ها ارتقا می یابد یا برای خرید سرور جدید مشورت می خواهید، تأمین سرور و تجهیزات شبکه را ببینید.

نحوه تهیه مقاله ها