Für den Administrator, Performance

Einsatz von SSD-Speicher (Teil 4)

Der bedeutendste Grund für die SSD-Nutzung ist die Performance. Bei Festplatten sind die beiden wichtigsten Leistungsindikatoren die mittlere Zugriffszeit (Average Seek Time) und die dauerhafte Schreib-/Lesegeschwindigkeit (Sustained Date Transfer Rate). Weitere Faktoren sind die Plattendrehzahl (RPM), Zugriffslatenz (Average Latency), Schnittstellengeschwindigkeit und die Größe des eingebauten Caches.


Beim Vergleich mit SSDs ist für den Datenbankbetrieb vor allem die mittlere Zugriffszeit interessant, zusammen mit der Latenz ergibt sich eine Maximalzahl von I/O-Operationen pro Sekunde bei Random-Zugriffen. Die derzeit schnellsten Platten (2,6 ms Zugriffszeit, 2,0 ms Latenz) erzielen dabei ungefähr 200 IOPS, durchschnittliche HDs (8,5 ms Zugriffszeit, 4,2 ms Latenz) erreichen nur 80 IOPS. Bei der aktuellen Blockgröße der Datenbank von 2 KB sind das zwischen 160 und 400 KB/s.

Die Auswirkungen sind in der Praxis vor allem dann zu spüren, wenn eine hohe I/O-Last auf der Datenbank entsteht und dadurch der Anteil der Random-Zugriffe bis auf 100% steigt. Gleichzeitige Operationen vieler Benutzer, laufende Selektionen und Updateereignisse erzeugen oft kurzzeitige Lastspitzen, die zu einer merklichen Verlangsamung der Applikation führen.

Die mittlere Zugriffszeit einer SSD liegt im Bereich von 0,01 ms bis 0,3 ms, eine Zugriffslatenz gibt es nicht. Das Resultat sind 3.500 bis 10.000 IOPS, entsprechend 7 bis 20 MB/s auf der Datenbank – der Durchsatz ist also wenigstens um den Faktor 20 höher.

Bei sequentiellen Operationen ist der Vorsprung geringer, die schnellsten Platten erreichen 200 MB/s, Standardmodelle um die 100 MB/s. Aktuelle SSDs übertreffen diese Werte meist und liegen im Bereich von 200 – 550 MB/s. Modelle mit PCIe-Anschluss erreichen sogar Transferaten von mehr als 2.000 MB/s. Für den Datenbankbetrieb spielt der maximale Datentransfer kaum eine Rolle, lediglich bei der Datenbankdiagnose ist ein Unterschied auch spürbar.

Bei Durchführung einer Schlüsselanalyse der Datenbank ensteht ein besonders hoher Anteil an Random-Zugriffen, hier kann die SSD ihren Geschwindigkeitvorteil entsprechend ausspielen. Beispielsweise hat die Analyse einer 40 GB großen Datenbank auf einem RAID 10 mit 4 Harddisks mehr als 26 Stunden gedauert, auf einem RAID 10 mit 4 SSDs betrug die Dauer weniger als 3 Stunden.

Die Herstellerangaben zu IOPS und Datentransfer einer SSD können nur zu einer groben Einstufung der Leistungsfähigkeit verwendet werden. Für die Messung beider Werte existiert keine Norm, dadurch ist die Vergleichbarkeit nicht gegeben. Außerdem handelt es sich um Bruttowerte, zwischen Datenbankserver und SSD befinden sich noch Betriebssystem, Treiber, Systembus, Controller und SSD-Interface – das erklärt die oben genannten, niedrigeren Werte.

Im letzten Teil geht es um Praxis-Aspekte beim SSD-Einsatz.

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