Kingston DC500M als Beschleuniger für eine virtuelle Maschine Aus HDD mach SSD

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Hardwareluxx betreibt unter der Domain www.hardwareluxx.de eine der größten deutschen IT-Webseiten mit News, Testberichten und einem integrierten Diskussionsforum. Mit seinen 2,4 Millionen monatlichen Besuchern und 270.000 Forenmitgliedern ist die Seite stark frequentiert und benötigt somit einen leistungsfähigen IT-Unterbau.

Seit 2018 hatte Hardwareluxx alle Services über zwei Synology FlashStation FS3017 betrieben, mittels einer Kombination aus SSDs (Kingston DC400) sowie 2,5-Zoll-HDD-Festplatten. Aufgrund des hohen Ressourcenbedarfs liefen Webserver- und MySQL-Server getrennt voneinander auf unterschiedlicher Hardware: Während der Webserver virtualisiert auf den Synology FS3017 betrieben werden kann, wurde die Datenbank ausgelagert.

Nach einem Wechsel auf eine neue Software für das fast 27 Millionen Beiträge starke Forum ergab sich für Hardwareluxx die Möglichkeit, Elasticsearch als neue Option für die Beitragssuchfunktion zu nutzen, die bislang ebenfalls sehr ressourcenlastig ausgelegt war. Hierfür wurde eine separate virtuelle Maschine (VM) angelegt, die jedoch aufgrund der angestrebten Responsezeit einen entsprechend schnellen IO-Hintergrund auf dem Server benötigte. Versuche, die Elasticsearch-VM aufgrund der Größe der Datenbank mit einem HDD-RAID-Verbund sinnvoll laufen zu lassen, führten jedoch zu Verzögerungen bei der Suche. Mangels Kapazitäten auf anderen freien Volumen, die SSDs als Grundlage hatten, kam Hardwareluxx zu dem Entschluss, das existierende HDD-Array gegen SSDs auszutauschen.

Keine Qual der Wahl

Statt der acht 1 TB großen Festplatten sollte nun auf acht entsprechend große SSDs gesetzt werden. Die darauf betriebenen virtuellen Maschinen (VM) sollten hierfür stark beschleunigt werden, um die Anwendungen schneller auszuführen. Aufgrund der guten Erfahrungen mit den DC400 entschied sich Hardwareluxx, erneut auf SSDs von Kingston Technology zu setzen: Von den insgesamt 16 eingesetzten DC400 musste nach zwei Jahren Nutzung kein Laufwerk ausgetauscht werden. Auch schienen die Kingston-SSDs und die enthaltene Firmware aus QoS-Sicht dazu geeignet, dauerhaft niedrige Reaktionszeiten und hohe IOPS zu liefern, auch wenn die Laufwerke mit vielen Daten gefüllt waren.

Für die Wahl der richtigen SSDs fand zunächst eine Analyse dahingehend statt, welcher Workload hauptsächlich anfallen würde. Es zeigte sich, dass es für die Funktionsfähigkeit der Suchfunktion nötig war, dass deren Ergebnisse ständig aktualisiert werden. Entsprechend fielen sowohl zahlreiche Schreib- als auch Lesezugriffe an. Hardwareluxx entschied sich folglich für die Ausstattung mit der Kingston DC500M.

Sicheres Speichern bei Stromausfall

Die M-Serie besitzt dank Overprovisioning eine höhere Anzahl an Ersatzzellen und somit eine deutlich höhere Spezifikation, was die Schreibzugriffe betrifft. Im Vergleich zu der gleichzeitig noch eingesetzten DC400-Serie hat die DC500-Serie zudem den generellen Vorteil, dass durch eingebaute Kondensatoren ein sicheres Speichern der Daten auch bei einem Stromausfall gewährleistet ist.

Dies bedeutet: Läuft auf der SSD ein Schreibvorgang, während die Stromversorgung unvermittelt abbricht, sorgen die angebrachten Kondensatoren dafür, dass die in den Caches noch enthaltenen Daten sicher auf die Flash-Bausteine geschrieben werden. Die SSD wird anschließend sicher abgeschaltet. Gerade bei Datenbanken ist dies eine zusätzliche Sicherheitsoption, welche die Integrität und Konsistenz der Daten verbessert, wenn ein Stromausfall nicht anderweitig verhindert werden kann.

Als Kapazitäten für die SSDs wählte das Unternehmen 960 GB, da dies als Optimum zwischen dem Preis-Leistungs-Verhältnis aufgrund der Kapazität auf der einen und Einbaumöglichkeiten auf der anderen Seite innerhalb der FS3017 erachtet wurde. Des Weiteren konnte Hardwareluxx seinen Speicherbedarf mit acht DC500M im geplanten RAID F1 abdecken, einer Sonderform des RAID 5 von Synology.

Praxistests mit den neuen SSDs

Vor dem Austausch der Festplatten führte Hardwareluxx eine letzte Reihe an Tests auf Basis des alten HDD-RAID-5 durch, um den Leistungsvorteil der SSDs bemessen zu können. Aufgrund des in der Synology FS3017 verbauten RAID-Controllers war es zwar möglich, sequentiell mit rund 520 MB/s lesend und 420 MB/s schreibend auf das Array zuzugreifen – allerdings wies es auch die schlechten Zugriffszeiten und niedrige IOPS bei 4K-Daten auf, die bei herkömmlichen HDDs üblich sind.

Nach dem Umbau auf die Kingston DC500M testete das Unternehmen dann mit einem RAID 5, einem RAID 6 und einem RAID F1 die Performance des neuen Arrays, aber auch mit einem RAID 0. Synologys FS3017 schien dabei teilweise die sequentiellen Zugriffe bereits zu limitieren, im Lesen wurde ein Maximalwert von 1.200 MB/s erreicht, beim Schreiben 1.900 MB/s. Deutlich verbessert zeigten sich in allen Konfigurationen auch die wichtigen IOPS, die um den Faktor 4 stiegen.

Nach Abschluss der unterschiedlichen Messungen entschied sich Hardwareluxx dann für ein Array aus sechs SSDs in einem RAID F1 – also der Synology-Variante eines RAID 5 –, bei dem eine SSD durch das permanente Schreiben der Paritätsdaten deutlich stärker strapaziert wird. Das RAID 6 hatte im Vergleich dazu nur eine minimal schlechtere Schreibperformance. Zwei weitere SSDs dienen daher nun als Hot Spare, um bei einem möglichen Ausfall einzuspringen.

Fazit

Durch den Wechsel des Arrays auf Kingstons DC500M konnte Hardwareluxx das Ziel erreichen, die Elasticsearch-VM mit sehr hoher Performance laufen zu lassen, um den Lesern eine schnelle, responsive Suche zu ermöglichen. Gleichzeitig profitiert das Unternehmen nun von der moderneren Architektur mit einer höheren Ausfallsicherheit.

Prinzipiell bestünde nun zusätzlich die Möglichkeit, aufgrund der gesteigerten Performance weitere VMs auf dem Array zu betreiben. Nicht zuletzt spart Hardwareluxx aufgrund der leicht niedrigeren Leistungsaufnahme der SSDs im Vergleich zu den Festplatten etwas am Energieverbrauch.

*Der Autor: Christian Marhöfer, Regional Director DACH bei Kingston Technology

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