Qu’est-ce qu’un VPS SSD et quels avantages ?

Qu’est-ce qu’un VPS avec SSD ?

Un VPS avec SSD est un serveur privé virtuel dont le disque repose sur de la mémoire flash, et non sur un disque dur mécanique. SSD signifie solid state drive : un support de stockage constitué de puces de mémoire flash NAND, sans pièce mobile. VPS signifie virtual private server : une partie isolée d’une machine hôte physique, qui exécute son propre système d’exploitation et qui vous est vendue comme s’il s’agissait d’un serveur complet. Les deux notions réunies promettent une seule chose : lorsque votre serveur lit un bloc de données, aucun mécanisme n’a besoin de se déplacer au préalable.

C’est toute la définition. La suite explique ce que cette appellation ne précise pas, car la mention « SSD hosting » sur une page tarifaire en dit très peu sur la baie de stockage utilisée.

Si vous cherchez encore à comprendre la différence entre un VPS et une simple machine virtuelle, la différence entre un VPS, une VM et un VPC est la page à consulter en premier.

Pourquoi les hébergeurs indiquent la vitesse du stockage plutôt que sa capacité

Une page d’offre indique le nombre de cœurs CPU, la mémoire, la capacité disque et la bande passante, puis ajoute un mot sur le disque qui ne désigne pas du tout une capacité. Les hébergeurs procèdent ainsi parce que la capacité n’est plus la caractéristique la plus importante du stockage depuis plusieurs années. Les deux valeurs qui déterminent la réactivité d’un serveur sont les IOPS (opérations d’entrée-sortie par seconde) et la latence (le temps nécessaire au retour d’une opération).

La raison tient à la différence mécanique entre ces technologies. Un disque dur stocke les données sur des plateaux rotatifs et les lit avec une tête montée sur un bras mobile. Pour atteindre un bloc situé ailleurs sur le plateau, le bras doit effectuer une recherche, puis le disque doit tourner jusqu’à ce que le bon secteur passe sous la tête. À 7200 tours par minute, un demi-tour dure en moyenne environ 4 ms, et la recherche ajoute plusieurs millisecondes. La mémoire flash n’a ni bras ni plateau : une lecture est une recherche électronique dont le résultat revient en quelques dizaines de microsecondes.

[
  {
    "device": "7200 rpm hard disk",
    "random_read_iops": "125",
    "read_latency_ms": 8
  },
  {
    "device": "SATA SSD",
    "random_read_iops": "90,000",
    "read_latency_ms": 0.15
  },
  {
    "device": "NVMe SSD",
    "random_read_iops": "600,000",
    "read_latency_ms": 0.08
  }
]

Un disque dur à 7200 rpm est donné pour environ 125 lectures aléatoires de 4k par seconde, et chacune de ces lectures met environ 8 ms à revenir. Un disque NVMe est donné pour près de 600,000 lectures identiques, avec environ 0.08 ms par lecture. Le SSD SATA situé entre les deux est donné pour près de 90,000. Interprétez ces valeurs comme des ordres de grandeur, et non comme un pourcentage d’amélioration.

Deux avertissements concernant ces données. Il s’agit de spécifications publiées pour des disques complets de chaque catégorie. Ce sont donc des valeurs issues des fiches des fabricants, et non des mesures effectuées sur un VPS. En outre, vous n’obtenez jamais un disque complet : votre volume utilise une partie d’un périphérique ou d’un array, avec d’autres clients sur le même matériel.

Les deux colonnes répondent aussi à des questions différentes. Il faut donc les lire ensemble. La latence correspond au temps d’attente d’une opération. Les IOPS indiquent le nombre d’opérations que le disque peut traiter simultanément. La mémoire flash atteint ses valeurs élevées d’IOPS grâce au parallélisme : de nombreuses puces flash traitent de nombreuses requêtes en même temps, tandis qu’une file d’attente profonde les maintient occupées. Un programme monothread qui émet une lecture, attend son résultat, puis émet la suivante n’atteindra jamais le sommet du tableau. Il sera limité par la colonne de latence.

SSD, NVMe, SATA et PCIe : quatre termes correspondant à quatre couches différentes

Les acheteurs confondent ces termes, car chacun décrit une partie différente du système.

• SSD désigne le support. Les données sont stockées sur des puces de mémoire flash NAND, et non sur des plateaux magnétiques.
• SATA est une interface conçue à l’époque des disques mécaniques. Elle atteint au maximum 6 Gbit/s, soit environ 550 MB/s en débit réel, et sa file de commandes peut contenir 32 commandes en attente.
• NVMe (non-volatile memory express) est un protocole conçu spécifiquement pour la mémoire flash. Il prend en charge de nombreuses files contenant chacune des milliers de commandes. Plusieurs cœurs CPU peuvent ainsi communiquer avec le disque en même temps sans partager une seule file étroite.
• PCIe (peripheral component interconnect express) est le bus sur lequel fonctionne NVMe. Il utilise le même type de lignes que celles sur lesquelles se branche une carte graphique.

Un SSD SATA et un SSD NVMe stockent donc tous deux les données sur de la mémoire flash. Ils se distinguent par l’interface qu’ils utilisent. Un SSD SATA reste beaucoup plus rapide qu’un disque dur, mais sa file de 32 commandes limite la quantité de travail parallèle qu’il peut traiter. Or le traitement parallèle est précisément le point fort de la mémoire flash. Le choix qui justifie la dépense dépend de votre charge de travail. La comparaison entre SSD NVMe et SSD SATA l’analyse en détail.

Stockage flash local ou stockage en réseau ?

Deux architectures très différentes sont vendues sous le même terme.

Le stockage local signifie que les disques flash se trouvent dans le même hôte physique que votre VPS. Une requête circule sur PCIe à l’intérieur d’une seule machine, puis revient directement. C’est ce qui permet de maintenir la latence à quelques dizaines de microsecondes.

Le stockage en réseau signifie que votre disque virtuel se trouve sur un cluster de stockage séparé, souvent Ceph ou un SAN (storage area network). Chaque lecture et chaque écriture traversent le réseau pour l’atteindre. Les fournisseurs parlent généralement de « cloud block storage » ou d’« elastic volumes ». Le stockage flash est bien réel. Le trajet réseau l’est aussi, et il s’ajoute à chaque opération. La latence atteint donc plusieurs centaines de microsecondes ou quelques millisecondes, au lieu de quelques dizaines de microsecondes.

Aucune de ces solutions n’est incorrecte. Le stockage en réseau survit à la panne d’un hôte, car les données ne se trouvaient jamais sur cet hôte. Le fournisseur peut démarrer votre serveur sur un autre matériel et le disque le suit. Le NVMe local est plus rapide et lié à une seule machine physique. Une défaillance matérielle sur cette machine impose donc une restauration depuis une sauvegarde. Demandez quelle solution utilise une offre. Presque personne ne le fait.

Ce que cela change sur un serveur réel

Le travail d’administration système consiste surtout en petites lectures et écritures aléatoires, et non en longs transferts séquentiels. C’est pourquoi le débit en MB/s affiché dans le texte marketing est le nombre le moins utile de la page.

• Commits de base de données. Une base de données qui garantit la durabilité appelle fsync lorsqu’une transaction est validée, puis attend que le disque confirme que les données sont réellement stockées. Sur un disque dur, cette attente se mesure en millisecondes, ce qui limite une petite base de données à quelques centaines de commits par seconde. Sur un support flash, la même attente ne dure qu’une fraction de milliseconde. C’est ici que l’écart est le plus important, que vous utilisiez PostgreSQL, MySQL ou SQLite comme base de données de production.
• Installations de paquets. apt install décompresse des milliers de petits fichiers et les synchronise avec le disque au fur et à mesure. Presque aucune de ces opérations n’est séquentielle : elles sont donc limitées par les IOPS.
• Téléchargements d’images de conteneurs. docker pull récupère des couches compressées sur le réseau, puis les extrait dans des milliers de petits fichiers. Le téléchargement est limité par le réseau. L’extraction est limitée par le disque et, sur un volume lent, c’est cette étape qui vous fait attendre.
• Démarrage et redémarrage. Le démarrage lit un noyau et un initramfs, puis des centaines de petits fichiers d’unités et de bibliothèques partagées dispersés sur le volume.

Aucune de ces opérations ne correspond à une grande lecture séquentielle. Un volume capable de fournir 500 MB/s tout en ne traitant que 3,000 IOPS semblera tout de même lent pendant un docker compose pull, car l’attente est comptabilisée fichier par fichier, et non mégaoctet par mégaoctet.

Pourquoi la mention « hébergement cloud SSD » sur une page tarifaire ne vous apprend presque rien

Ce terme décrit le support de stockage, et rien de plus. Il ne précise pas l’interface utilisée par le disque, ni si ce disque se trouve dans la même machine que votre serveur. Il ne précise pas non plus le plafond que votre offre est autorisée à atteindre.

Ce plafond est le facteur le plus important, mais c’est aussi celui qui est le moins souvent indiqué. Les fournisseurs limitent les IOPS et le débit de chaque volume, car un même hôte sert plusieurs clients et un voisin sans limite peut priver les autres de ressources. Une limite de quelques milliers d’IOPS sur un matériel capable d’en fournir plusieurs centaines de milliers est normale et transparente, mais elle n’apparaît pas dans la description de l’offre. Deux offres peuvent toutes deux indiquer « SSD », alors que l’une utilise du NVMe local sans limite par volume et que l’autre utilise un volume partagé sur un cluster, limité à 3,000 IOPS.

Les limites se présentent sous deux formes. Une limite soutenue est un plafond fixe qui ne varie jamais. Une limite en burst fournit un niveau de base faible et des crédits qui permettent de le dépasser pendant un certain temps. Ces crédits se reconstituent lorsque le volume est inactif. Une limite en burst semble excellente lors d’un test de cinq minutes, puis le débit retombe au niveau de base au milieu d’un import de base de données ou d’une restauration volumineuse. Si un fournisseur annonce une valeur élevée, demandez combien de temps vous pouvez la maintenir.

Comment vérifier ce que votre VPS vous fournit réellement

Depuis le guest, vous ne pouvez voir que ce que l’hyperviseur lui communique.

lsblk -d -o NAME,ROTA,MODEL,SIZE
cat /sys/block/vda/queue/rotational

Remplacez vda par le nom de périphérique lsblk affiché pour votre disque. ROTA et le fichier rotational renvoient respectivement 0 lorsque le kernel a été informé que le périphérique est non rotatif, et 1 lorsqu’il a reçu l’information inverse. Un disque virtuel définit ce flag à partir de ce que l’hyperviseur annonce. Il décrit donc le périphérique virtuel, pas le matériel physique sous-jacent. MODEL est généralement vide pour un disque virtio tel que vda, ou contient une chaîne générique comme QEMU HARDDISK avec un contrôleur SATA émulé. Les guests ne sont pas censés voir la baie de stockage de l’hôte, et ils ne la voient pas.

Considérez donc ce flag comme un indice et mesurez le reste. Lancez un test aléatoire en 4k avec fio sur un fichier du volume, avec la profondeur de file d’attente réellement utilisée par votre application, et faites-le durer assez longtemps pour consommer tout éventuel burst credit. Effectuer correctement un benchmark de VPS présente les commandes fio ainsi que les erreurs courantes qui produisent des résultats trop flatteurs.

Trois questions à poser à un fournisseur avant d’acheter

1. Le stockage est-il local à l’hyperviseur ou rattaché au réseau ? La réponse fixe la latence minimale et détermine ce qu’il advient de vos données en cas de défaillance d’un hôte physique. Un fournisseur qui répond clairement à cette question a réfléchi à son architecture.
2. Quelle est la limite d’IOPS de mon volume ? Demandez un nombre. « Illimité » et « niveau entreprise » ne sont pas des nombres. S’il n’existe réellement aucune limite, demandez ce qui empêche un voisin du même hôte de monopoliser toute la baie pendant sa fenêtre de sauvegarde.
3. Cette limite est-elle soutenue ou en burst ? Si elle autorise un burst, demandez la valeur de référence et sa durée. La valeur de référence correspond aux performances dont votre tâche nocturne disposera ; c’est donc celle sur laquelle vous devez baser vos prévisions.

Le flash s’use-t-il, et est-ce votre problème ?

Les cellules flash n’acceptent qu’un nombre limité de cycles d’écriture. Les disques indiquent donc une endurance en TBW (téraoctets écrits) ou en DWPD (écritures complètes du disque par jour). Le disque répartit les écritures sur l’ensemble de ses cellules : c’est le wear levelling. Il conserve également des blocs de réserve pour remplacer les cellules défaillantes. Sur un VPS, l’usure relève du fournisseur : celui-ci surveille les compteurs SMART de ses propres disques et remplace le matériel avant d’atteindre la limite d’endurance. Votre problème est plus ancien que le flash. Un disque n’est pas une sauvegarde. La redondance sous-jacente à votre volume n’en est pas une non plus, car elle réplique une suppression aussi fidèlement que les données.

Le compromis porte réellement sur le prix au gigaoctet. Le flash coûte plus cher au gigaoctet que les disques à plateaux. À prix égal, une offre SSD propose donc généralement moins de capacité qu’une offre sur disque dur. Si vous avez besoin de beaucoup d’espace pour des médias ou des archives, gardez le volume rapide de petite taille et placez le gros du stockage à un endroit moins coûteux. C’est également la configuration adaptée pour conserver les sauvegardes hors du serveur. Pour comprendre la place du stockage dans le reste de la facture, le coût réel d’un VPS détaille chaque poste.

FAQ

Un VPS SSD est-il la même chose qu’un VPS NVMe ?

Tous les VPS NVMe sont des VPS SSD, car les disques NVMe utilisent de la mémoire flash. L’inverse n’est pas vrai. Une offre annoncée comme « SSD » peut utiliser un SSD SATA. Il s’agit alors de mémoire flash derrière une interface conçue pour les disques mécaniques, avec une file d’attente de 32 commandes et un débit maximal proche de 550 MB/s. Les deux solutions sont nettement plus rapides qu’un disque dur. Si cette différence compte pour votre charge de travail, demandez au fournisseur quel type de disque l’offre utilise au lieu de vous fier à son nom.

Un VPS SSD accélère-t-il mon site web ?

Il accélère les opérations sur disque, et uniquement ces opérations. Une page qui exécute plusieurs requêtes de base de données par requête HTTP gagne en rapidité, car ces requêtes et leurs validations effectuent de petites opérations d’E/S aléatoires. Une page servie depuis la mémoire ou depuis un cache ne touche jamais le disque lors de son envoi. Le changement est donc très limité. Mesurez la partie de la requête qui est lente avant de payer un stockage plus rapide pour tenter de la corriger.

Comment vérifier que mon VPS utilise réellement un stockage SSD ?

Depuis le système invité, vous ne pouvez pas vérifier le matériel physique. lsblk -d -o NAME,ROTA affiche les caractéristiques annoncées par le périphérique virtuel, mais c’est l’hyperviseur qui détermine cette valeur. La présence de 0 constitue donc un indice, pas une preuve. La vérification pratique repose sur une mesure : exécutez fio avec une charge de lecture aléatoire de blocs de 4k pendant plusieurs minutes, puis examinez la latence indiquée. Des lectures aléatoires en quelques millisecondes indiquent des disques rotatifs ou un volume réseau saturé. Des latences de plusieurs dizaines de microsecondes indiquent de la mémoire flash locale.

Un stockage SSD connecté au réseau est-il moins performant qu’un stockage NVMe local ?

Il est plus lent par opération et présente des modes de défaillance différents. L’aller-retour réseau s’ajoute à chaque lecture et à chaque écriture. La latence est donc plus élevée, même si les deux solutions utilisent de la mémoire flash. En contrepartie, vos données ne résident pas sur un seul hôte physique. Une panne de l’hôte n’emporte donc pas le volume, et le fournisseur peut plus facilement utiliser les snapshots et la migration à chaud. Choisissez la mémoire flash locale pour une base de données sensible à la latence. Choisissez le stockage réseau lorsque la préservation du volume compte davantage que les microsecondes.