Server in Top-Form: IT-Webseite Hardwareluxx setzt auf Server-SSDs von Samsung

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1 Anwenderbericht Hardwareluxx Server in Top-Form: Wer digitalen Content im Internet bereitstellt, ist darauf angewiesen, dass die Webseite 24 Stunden am Tag ohne Einschränkungen erreichbar ist. Das gilt auch für Hardwareluxx, eine der größten deutschen IT-Webseiten mit dem Fokus auf täglichen News, aktuellen Tests und Artikeln. Aufgrund des eigenen Fachwissens setzt man dabei auf selbstgebaute Server, die den enormen Leistungsansprüchen von fast zwei Millionen Lesern im Monat und dem großen Forum mit dynamischen Inhalten gerecht werden können. Seit einem Server-Umbau im Oktober 2015 stießen die Systemadministratoren von Hardwareluxx an die Belastungsgrenze der verwendeten Consumer SSDs. Nach mehreren Monaten wechselten sie letztendlich auf für den Dauereinsatz ausgerichtete SM863 SSDs. Highlights Unterschiede von Consumer und Enterprise SSDs. Samsungs SM863 verhelfen Hardwareluxx zu einer hohen Verfügbarkeit. Probleme durch den Einsatz von Consumer SSDs in Servern ließen sich beseitigen.

2 2 Die Ausgangslage: Hardwareluxx baut kosteneffizienten Server in Eigenregie Seit Jahren setzt Hardwareluxx bereits auf die eigene Expertise, wenn es darum geht, die internen Webserver zu erneuern. Durch das stetige Wachstum und den Ausbau der Webseite wuchsen auch die Anforderungen an das System, die CPU-, Memory- und Storage-Technologie auf dem neuesten Stand zu halten. Da selbst konstruierte und gewartete Server preislich deutlich niedriger anzusiedeln sind als professionelle Systeme von Top-Herstellern, sollten bei entsprechend gründlicher Als im Januar die dritte SSD ebenfalls Probleme meldete und der RAID Controller das Dateisystem kurzzeitig in den Read- Only-Modus umstellte, entschied sich das Team vorsorglich zu einem Komplettumbau des Servers. Planung Kostenvorteile realisierbar sein. Gleichzeitig wäre es möglich, auf neueste, hochperformante Hardware- Technologie zu setzen. Eine der größten Herausforderungen für die Hardwareluxx- Server war hierbei von Anfang an das I/O-Bottleneck: Die auszuliefernden Daten der Website HTML-Seiten, Bilder, Videos oder auch Ergebnisse einer Datenbankabfrage müssen möglichst schnell zur Verfügung stehen, damit die Webseite nur kurze Ladezeiten aufweist. Um durch geringe Latenzzeit bei Zugriffen auf Daten im Vergleich zu Festplatten entsprechende Geschwindigkeitsvorteile zu erzielen, setzt Hardwareluxx daher schon lange auf SSDs. Im Herbst 2015 wurde im Rechenzentrum von Hardwareluxx ein neuer Server installiert, der erstmals Consumer SSDs statt preisintensiveren Enterprise-Laufwerken einsetzte. In eigenen Tests war berechnet worden, dass stetige Zugriffe bis in den Petabyte-Bereich nicht zu einem Defekt der NAND-Chips führen sollten. Entsprechend entschied sich Hardwareluxx für den Einsatz von vier Consumer SSDs an einem LSI RAID Controller in einem RAID 6. In den folgenden Wochen stießen die Website-Administratoren jedoch oft auf Probleme und bereits Ende Oktober 2015 fiel die erste von vier SSDs in einem RAID 6 aus. Mitte November meldete der LSI Raid Controller den nächsten Ausfall. Diese Ausfälle konnten durch den Austausch der betreffenden SSDs kurzfristig behandelt werden. Eine Analyse der ausgebauten SSDs durch das Hardwareluxx-Team zeigte jedoch weder einen Defekt noch meldete eine Überprüfung Fehler. Als im Januar die dritte SSD ebenfalls Probleme meldete und der RAID Controller das Dateisystem kurzzeitig in den Read-Only-Modus umstellte, entschied sich das Team vorsorglich zu einem Komplettumbau des Servers. Die alten Consumer SSDs wurden gegen Enterprise-Modelle ausgetauscht: Nun kommen vier SM863 mit je 480 GB Kapazität im neuen Server erfolgreich zum Einsatz. Seit dem Umbau war es der letzte Arbeitseinsatz des Hardwareluxx-Teams am Server: Er läuft jetzt ungestört und ohne Fehlermeldungen. Consumer- vs. Enterprise-Laufwerk Auf den ersten Blick liest sich die Leistungsübersicht der Samsung Enterprise SSDs wie die der Consumer SSDs: Beide Modelle werden im 2,5-Zoll-Format geliefert, die verfügbaren Kapazitäten sind überwiegend ähnlich. Zudem setzen beide Modelle auf die SATA/6G-Schnittstelle, sodass sie ohne Probleme sowohl in Servern als auch in Desktop oder

3 3 Notebook PCs eingesetzt werden können. Bei den angegebenen Schreib- und Lesegeschwindigkeiten kann die Client SSD allerdings oftmals mit höheren Werten aufwarten. Auch bei den für Serveranwendungen wichtigen Angaben zu Input/ Output Operations pro Sekunde (IOPS) zeigt sie zumindest auf dem Papier die höheren Werte. Weitere Unterschiede zwischen einem Consumer- und Enterprise-Laufwerk lassen sich bei der Mean Time Between Failure (MTBF) erkennen. Zum Vergleich: Die Samsung SSD 850 EVO, im Consumer- Segment angesiedelt, liegt mit 1,5 Millionen Stunden bereits auf einem sehr guten Niveau. Die Entscheidung des Hardwareluxx-Teams, auf Consumer-Laufwerke zu setzen, scheint also zunächst nachvollziehbar. Wichtiger und damit im Server-Segment letztendlich auch ausschlaggebend sind aber die folgenden Kriterien, welche Consumer-Laufwerke nur eingeschränkt mitbringen: Zuverlässige Performance bei dauerhaft hohen Workloads Die Anforderungen an ein Enterprise-I/O-System unterscheiden sich von denen, die an ein Desktop- oder Notebook-PC- System gestellt werden. Die I/O-Last ist deutlich höher und zudem dauerhaft vorhanden. Aus diesem Grund optimiert Samsung die Firmware seiner Enterprise SSDs dahingehend, mit diesen durchgängig hohen Workloads zurechtzukommen (Sustained Strong IOPS Consistency). Für schreibintensive Anwendungen setzt Samsung bei der SM863 auf die bewährte V-NAND-Technologie. Diese Technologie nutzt eine einzigartige Architektur und stapelt 32 Zellschichten vertikal übereinander. Sie reduziert damit die Interferenz von Zelle zu Zelle, die üblicherweise in planarem NAND zu finden ist. Damit erfährt die SM863 weniger Belastung beim Handling von hohen Arbeitslasten und trägt Für schreibintensive Anwendungen setzt Samsung bei der SM863 auf die bewährte V-NAND-Technologie. so zu einer nachhaltigen Beständigkeit von Systemen bei. Gerade, wenn diese Laufwerke auch noch in einem RAID kombiniert werden, zeigen kleine Probleme schnell eine große Wirkung, die zusammen einen großen Einfluss auf die Performance haben können. Datenintegrität für höhere Reliability Consumer Drives unterstützen meistens nur S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology), die SM863 ist hingegen mit einer umfassenden Error Correcting Code Engine (ECC) ausgestattet, die es erlaubt, Signaldiskrepanzen zu erkennen und zu beheben. Der End-to-End-Schutz sorgt dafür, dass Ausgangsdaten entlang des gesamten Datenübertragungspfades mit den Eingangsdaten übereinstimmen, indem Signalabweichungen erkannt und behoben werden.

4 4 Während im Desktop-Bereich ein Stromausfall höchstens zum Verlust der momentanen Arbeit führt, kann im Server- Bereich ein plötzlicher Ausfall aufgrund der Cache-Architektur der RAID Controller zu größeren Problemen führen. Um sicherzustellen, dass alle Daten aus dem Cache noch auf die SSD geschrieben werden können, setzt die Samsung SM863 auf Power-Loss Protection. Tantal-Kondensatoren springen im Falle eines plötzlichen Stromverlusts kurzfristig ein. So wird die einwandfreie Datenintegrität gewährleistet. Der Algorithmus des Dynamic Thermal Guard beugt zudem einer möglichen Überhitzung vor. Er überwacht die Temperatur der SSD, indem die Leistung punktuell gedrosselt wird, um ein Abschalten aufgrund von Überhitzung zu vermeiden. Zudem gewährt Samsung eine fünfjährige Garantie auf die Enterprise-Laufwerke der SM863 Serie. Security-Funktionen Auch Sicherheitsfunktionen werden auf Drive-Ebene immer wichtiger: Die AES-256-Bit-Verschlüsselung kommt auch bei einigen Consumer SSDs zum Tragen, die Samsung SM863 besitzt allerdings auch eine hardwarebasierte Einheit zur Selbstverschlüsselung des Drives (SED). Ohne Performanceverlust, die häufig bei softwarebasierten Lösungen auftritt, kann auf Daten des Laufwerks somit nur dann zugegriffen werden, wenn der Anwender hierzu berechtigt ist. Das Ergebnis ist eine hohe Leistung bei starker Sicherheit und Verwaltbarkeit. Kompatibilitätsüberprüfung Letztendlich müssen Consumer SSDs und Enterprise SSDs auf unterschiedliche Kompatibilitätsanforderungen hin optimiert werden. Während Consumer SSDs hauptsächlich ohne RAID direkt auf einen Intel oder ASMedia Storage Controller abgestimmt sind, müssen im Server-Segment andere Hersteller von Controllerchips berücksichtigt werden: Eine Server-SSD muss auch im Betrieb mit unterschiedlichen RAID-Modi einwandfrei funktionieren und Funktionen wie Hot Swap müssen implementiert sein. Vor allem letzteres scheint Hardwareluxx im Einsatz mit den Consumer SSDs zum Verhängnis geworden zu sein: Da bei den SSDs nach den Fehlermeldungen kein echter Hardwaredefekt vorlag, überprüften die Administratoren die Logs des LSI RAID Controllers und konnten feststellen, dass die SSDs möglicherweise aufgrund von Protokoll-Timeouts aus Samsung investiert durch die Zusammenarbeit mit diversen Herstellern von Server-Plattformen und RAID Controllern viel in die Optimierung seiner SSD Firmware. dem RAID entfernt wurden. Diese Timeouts könnten wiederum durch eine dauerhaft hohe Schreiblast verursacht worden sein. Samsung investiert durch die Zusammenarbeit mit diversen Herstellern von Server-Plattformen und RAID Controllern darunter Broadcom/LSI, Adaptec, Atto und Supermicro viel in die Optimierung seiner SSD Firmware, um solchen Fehlern vorzubeugen und ein hohes Quality of Service Level (QoS) zu erzielen. Sichtbare Leistungsunterschiede Während Hardwareluxx im Fall der tatsächlich gemessenen synthetisch generierten Datendurchsätze beim Lesen und Schreiben zunächst wie erwartet mit dem eingesetzten RAID Controller keine Unterschiede zwischen den Consumer- und Enterprise-Laufwerken messen konnte, stellten sich im laufenden Betrieb allerdings einige Veränderungen ein, die sich durch die theoretischen Vorteile von Enterprise SSDs untermauern lassen. Die Zugriffszeiten auf das RAID Array gestalteten sich nach dem Umbau der SSDs im laufenden Betrieb deutlich effizienter. Die durchschnittliche Device I/O Time sank zwar nur minimal von 137 Nanosekunden auf 133 Nanosekunden, deutlicher waren hingegen die Veränderungen in der Read I/O und Write I/O Wait Time. Hier verbesserte sich das RAID Setup von 2,64 Millisekunden auf 543 Nanosekunden beim Lesen und von 558 Nanosekunden auf 213 Nanosekunden beim Schreiben. Dies spricht für ein besser abgestimmtes RAID, welches letztendlich gerade bei datenintensiven Workloads deutlich performanter sein kann. Fazit Enterprise SSDs unterscheiden sich in diversen Eckpunkten von Consumer SSDs, die gerade beim 24/7-Einsatz zum Tragen kommen. Dennis Bode, Geschäftsführer von Hardwareluxx, zieht nach den eigenen Erfahrungen mit den Consumer SSDs folgendes Fazit: Ohne das Consumer-SSD- Experiment hätten wir nicht nur wertvolle Arbeitszeit unserer Administratoren einsparen können, sondern auch die Downtime während des erneuten Umbaus nicht gehabt. Gerade diese Zeit, in der unsere Webseite nicht erreichbar war, hat bei weitem mehr Kosten verursacht als die Differenz zwischen vier Consumer und Enterprise SSDs.

5 Rechtliche und weiterführende Informationen Über Samsung Electronics Co. Ltd. Samsung Electronics Co. Ltd. inspiriert Menschen und gestaltet die Zukunft mit Ideen und Technologien, die unser Leben verbessern. Das Unternehmen verändert die Welt von Fernsehern, Smartphones, Wearable Devices, Tablets, Kameras, Haushaltsgeräten, Druckern, Medizintechnischen Geräten, Netzwerk Systemen, Halbleitern und LED-Lösungen. Entdecken Sie mehr auf Samsung Electronics GmbH Am Kronberger Hang Schwalbach/Taunus Info: * oder SAMSUNG* Fax: * 0,20 /Anruf aus dem dt. Festnetz, aus dem Mobilfunknetz max. 0,60 /Anruf (kann aus dem Ausland abweichen). Stand Juni 2016 Technische Änderungen und Irrtümer vorbehalten. Alle im Text aufgeführten Markennamen sind eingetragene Warenzeichen der Inhaber.