Wat is een SSD VPS? Uitleg over flashopslag

Wat is een SSD VPS?

Een SSD VPS is een virtual private server waarvan de schijf is gebaseerd op flashgeheugen in plaats van een draaiende harde schijf. SSD staat voor solid state drive: opslag gebouwd met NAND-flashchips, zonder bewegende onderdelen. VPS staat voor virtual private server: een geïsoleerd deel van een fysieke hostmachine, waarop een eigen besturingssysteem draait, dat aan u wordt verkocht alsof het een volledige server is. Wanneer u deze twee combineert, belooft het label één ding. Wanneer uw server een datablok leest, hoeft er niets mechanisch in beweging te komen.

Dat is de volledige definitie. Alles hieronder gaat over wat het label weglaat, omdat de woorden "SSD hosting" op een prijspagina weinig zeggen over de opslagarray die erachter schuilt.

Als u nog probeert te achterhalen waarin een VPS verschilt van een gewone virtual machine, is het verschil tussen een VPS, een VM en een VPC de betere pagina om eerst te lezen.

Waarom hostingproviders opslagsnelheid adverteren in plaats van opslaggrootte

Een abonnementenpagina somt CPU-cores, geheugen, schijfgrootte en bandbreedte op, en voegt daar vervolgens een term aan toe over de schijf die niets met de grootte te maken heeft. Hostingproviders doen dit omdat capaciteit jaren geleden is opgehouden het meest relevante getal te zijn voor opslag. De twee getallen die bepalen hoe snel een server aanvoelt, zijn IOPS (input/output operations per second) en latency (hoe lang het duurt voordat één operatie is voltooid).

Het mechanische verschil is de reden hiervoor. Een harde schijf bewaart gegevens op roterende platters en leest deze met een kop op een bewegende arm. Om een blok ergens anders op de platter te bereiken, moet de arm zoeken en moet de schijf draaien totdat de juiste sector onder de kop arriveert. Bij 7200 toeren per minuut duurt een halve draai gemiddeld ongeveer 4 ms, en het zoeken voegt daar nog enkele milliseconden aan toe. Flash heeft geen arm en geen platter, dus een leesactie is een elektrische opzoekopdracht die binnen tientallen microseconden terugkeert.

[
  {
    "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
  }
]

Een 7200 rpm harde schijf is geclassificeerd voor ongeveer 125 willekeurige 4k-leesacties per seconde, en één van die leesacties duurt ongeveer 8 ms voordat deze is voltooid. Een NVMe-schijf is geclassificeerd voor bijna 600,000 van dezelfde leesacties, bij ongeveer 0.08 ms per stuk. De SATA SSD die daar tussenin zit, is geclassificeerd voor bijna 90,000. Lees deze getallen als ordes van grootte, niet als een percentageverbetering.

Twee waarschuwingen bij deze gegevens. Dit zijn gepubliceerde specificaties voor volledige schijven van elke klasse; het zijn dus cijfers uit de datasheet van de fabrikant en niet iets dat op een VPS is gemeten. Bovendien krijgt u nooit een volledige schijf: uw volume is een aandeel van één apparaat, of een aandeel van een array, dat naast andere klanten op dezelfde hardware staat.

De twee kolommen beantwoorden ook verschillende vragen, dus lees ze in samenhang. Latency is de tijd die u wacht op één operatie. IOPS is het aantal operaties waaraan de schijf tegelijkertijd kan werken. Flash bereikt zijn hoge IOPS-cijfers door parallellisme, omdat veel flashchips tegelijkertijd op veel verzoeken reageren terwijl een diepe wachtrij ze bezet houdt. Een single-threaded programma dat één leesactie uitvoert, daarop wacht en dan pas de volgende uitvoert, zal nooit de top van die grafiek bereiken. Dit programma ziet in plaats daarvan de latency-kolom.

SSD, NVMe, SATA en PCIe: vier termen op vier verschillende niveaus

Kopers verwarren deze termen omdat ze elk een ander onderdeel van het systeem beschrijven.

• SSD is het opslagmedium. Dit betekent dat de data op NAND-flashchips staat in plaats van op magnetische schijven.
• SATA is een interface, ontworpen in het tijdperk van mechanische schijven. De maximale snelheid is 6 Gbit/s, wat neerkomt op ongeveer 550 MB/s aan werkelijke doorvoer, en de wachtrij voor opdrachten ondersteunt 32 gelijktijdige commando's.
• NVMe (non-volatile memory express) is een protocol dat specifiek voor flashgeheugen is geschreven. Het ondersteunt vele wachtrijen die elk duizenden commando's bevatten, waardoor meerdere CPU-cores tegelijkertijd met de schijf kunnen communiceren zonder één smalle wachtrij te delen.
• PCIe (peripheral component interconnect express) is de bus waarover NVMe loopt; dit zijn dezelfde type lanes waarop een videokaart wordt aangesloten.

Een SATA SSD en een NVMe SSD slaan beide data op via flashgeheugen. Ze verschillen in de interface die ze gebruiken. Een SATA SSD is nog steeds veel sneller dan elke harde schijf, maar de wachtrij van 32 commando's beperkt de hoeveelheid parallel werk die kan worden uitgevoerd, en parallel werk is precies waar flashgeheugen in uitblinkt. Welke schijf de investering waard is, hangt af van uw werklast, en de afweging tussen NVMe en SATA SSD analyseert dit grondig.

Lokale flashopslag of network attached storage?

Twee zeer verschillende configuraties worden onder dezelfde noemer verkocht.

Lokale opslag betekent dat de flashdrives zich in dezelfde fysieke host bevinden als uw VPS. Een verzoek reist via PCIe binnen één machine en komt direct terug; hierdoor blijft de latentie beperkt tot enkele tientallen microseconden.

Network attached storage betekent dat uw virtuele schijf op een apart opslagcluster leeft, vaak Ceph of een SAN (storage area network), en dat elke lees- en schrijfactie via een netwerk verloopt om de opslag te bereiken. Providers noemen dit meestal "cloud block storage" of "elastic volumes". De flash is echt. De netwerkrit is echter ook echt en wordt aan elke afzonderlijke operatie toegevoegd, waardoor de latentie in de honderden microseconden of enkele milliseconden uitkomt in plaats van in de tientallen.

Geen van beide is de verkeerde keuze. Netwerkopslag overleeft het uitvallen van een host, omdat de data zich nooit op die host bevond: de provider kan uw server op andere hardware opstarten en de schijf verhuist mee. Lokale NVMe is sneller en is gebonden aan één fysieke machine, dus een hardwaredefect op die locatie betekent een herstel vanaf een back-up. Vraag welke variant een abonnement gebruikt. Bijna niemand doet dit.

Hoe het verschil aanvoelt op een echte server

Serverwerk bestaat grotendeels uit kleine, willekeurige lees- en schrijfacties, niet uit lange sequentiële overdrachten. Daarom is het MB/s-cijfer in de marketingteksten het minst nuttige getal op de pagina.

• Database-commits. Een database die duurzaamheid garandeert, roept fsync aan wanneer een transactie wordt vastgelegd en wacht vervolgens tot de schijf bevestigt dat de gegevens daadwerkelijk zijn opgeslagen. Op een harde schijf duurt dat wachten milliseconden, waardoor een kleine database beperkt blijft tot enkele honderden commits per seconde. Op flashgeheugen is datzelfde wachten een fractie van een milliseconde. Hier is het verschil het grootst, of u nu PostgreSQL, MySQL of SQLite als productiedatabase gebruikt.
• Pakketinstallaties. apt install pakt duizenden kleine bestanden uit en synchroniseert deze gaandeweg naar de schijf. Bijna niets van dat werk is sequentieel, dus het wordt beperkt door IOPS.
• Container image pulls. docker pull haalt gecomprimeerde lagen op via het netwerk en extraheert deze vervolgens naar duizenden kleine bestanden. De download wordt beperkt door het netwerk. De extractie wordt beperkt door de schijf, en op een traag volume is de extractie het onderdeel waar u op zit te wachten.
• Opstarten en herstarten. Bij het opstarten worden een kernel en een initramfs gelezen, gevolgd door honderden kleine unit-bestanden en gedeelde bibliotheken die verspreid over het volume staan.

Niets daarvan is een grote sequentiële leesactie. Een volume dat 500 MB/s streamt terwijl het slechts 3.000 IOPS levert, zal tijdens een docker compose pull nog steeds traag aanvoelen, omdat de wachttijd per bestand wordt geteld, niet per megabyte.

Waarom "SSD cloud hosting" op een prijspagina bijna niets zegt

Dit woord beschrijft enkel het medium en stopt daar. Het zegt niets over de interface die de schijf gebruikt, en niets over de vraag of die schijf zich in dezelfde machine bevindt als uw server. Het zegt ook niets over het plafond dat uw abonnement mag bereiken.

Dat plafond is het belangrijkst en wordt het minst geadverteerd. Aanbieders beperken IOPS en doorvoer per volume, omdat één host vele klanten bedient en een ongecapte buurman de rest kan uithongeren. Een limiet van enkele duizenden IOPS op hardware die honderdduizenden aankan is normaal en eerlijk, maar het is onzichtbaar in de beschrijving van het abonnement. Twee abonnementen kunnen beide "SSD" vermelden, terwijl de ene lokale NVMe is zonder limiet per volume en de andere een gedeeld clustervolume dat beperkt is tot 3.000 IOPS.

Limieten komen in twee vormen voor. Een aanhoudende limiet is een vast plafond dat nooit verandert. Een burst-limiet geeft u een lage basislijn plus credits waarmee u deze tijdelijk kunt overschrijden; deze credits vullen zich aan terwijl het volume inactief is. Een burst-limiet ziet er uitstekend uit in een test van vijf minuten, maar valt terug naar de basislijn tijdens het importeren van een database of een grote restore. Als een aanbieder een hoog getal noemt, vraag dan hoe lang u dit mag vasthouden.

Controleren wat uw VPS daadwerkelijk levert

Vanuit de guest ziet u alleen wat de hypervisor aan u doorgeeft.

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

Vervang vda door de apparaatnaam lsblk die voor uw schijf wordt weergegeven. ROTA en het bestand rotational bevatten 0 wanneer de kernel is geïnformeerd dat het apparaat niet-roterend is, en 1 wanneer het tegendeel is doorgegeven. Een virtuele schijf zet die vlag op basis van wat de hypervisor adverteert; het beschrijft dus het virtuele apparaat en niet de fysieke hardware eronder. MODEL is meestal leeg voor een virtio-schijf zoals vda, of bevat een generieke tekenreeks zoals QEMU HARDDISK op een geëmuleerde SATA-controller. Guests horen de array van de host niet te zien, en dat doen ze ook niet.

Beschouw de vlag daarom als een indicatie en meet de rest zelf. Voer een willekeurige 4k-test uit met fio op een bestand op het volume, met de wachtrijdiepte (queue depth) die uw applicatie daadwerkelijk gebruikt, en laat deze lang genoeg draaien om eventuele burst-credits volledig te verbruiken. Een VPS correct benchmarken bevat de fio-commando's en de veelgemaakte fouten die resulteren in rooskleurige cijfers.

Drie vragen voor een provider voordat u tot aanschaf overgaat

1. Is de opslag lokaal op de hypervisor aanwezig, of is deze via het netwerk gekoppeld? Het antwoord bepaalt de ondergrens van uw latency en beslist wat er met uw data gebeurt wanneer een fysieke host uitvalt. Een provider die hier duidelijk antwoord op geeft, heeft hierover nagedacht.
2. Wat is de IOPS-limiet op mijn volume? Vraag om een getal. "Onbeperkt" en "enterprise-grade" zijn geen getallen. Als er werkelijk geen limiet is, vraag dan wat voorkomt dat een buurman op dezelfde host de volledige array in beslag neemt tijdens zijn back-upvenster.
3. Is die limiet constant of gebaseerd op bursts? Als er sprake is van bursts, vraag dan naar de basislijn en de duur van de burst. De basislijn is het cijfer waar uw nachtelijke taken mee moeten werken; dit is dus de waarde om uw planning op te baseren.

Slijt flashgeheugen en is dat uw probleem?

Flash-cellen hebben een beperkt aantal schrijfcycli. Daarom publiceren fabrikanten een uithoudingsvermogen in TBW (terabytes written) of DWPD (drive writes per day). De schijf verdeelt schrijfacties gelijkmatig over de cellen, een proces dat wear levelling wordt genoemd. Daarnaast houdt de schijf reserveblokken achter de hand om defecte cellen te vervangen. Op een VPS is slijtage het probleem van de provider: zij monitoren de SMART-waarden van hun eigen schijven en vervangen hardware voordat de limiet is bereikt. Uw probleem is ouder dan flashgeheugen. Een schijf is geen back-up en redundantie onder uw volume is evenmin een back-up, omdat een verwijderde actie net zo getrouw wordt gekopieerd als de data zelf.

De afweging die u werkelijk maakt, is de prijs per gigabyte. Flashgeheugen kost meer per gigabyte dan traditionele harde schijven. Daarom biedt een SSD-abonnement meestal minder capaciteit dan een harde-schijf-abonnement voor dezelfde prijs. Als u veel opslagruimte nodig heeft voor media of archieven, houd het snelle volume dan klein en plaats de bulkopslag ergens anders tegen lagere kosten. Dit is tevens de juiste aanpak voor het buiten de server houden van back-ups. Voor informatie over hoe opslag zich verhoudt tot de rest van de factuur, geeft wat een VPS werkelijk kost een overzicht van de verschillende kostenposten.

FAQ

Is een SSD VPS hetzelfde als een NVMe VPS?

Elke NVMe VPS is een SSD VPS, omdat NVMe-schijven gebaseerd zijn op flashgeheugen. Het omgekeerde is niet waar. Een abonnement dat als "SSD" wordt geadverteerd, kan een SATA SSD zijn; dit is flashgeheugen achter een interface die ontworpen is voor mechanische schijven, met een wachtrij van 32 commando's en een maximumsnelheid van ongeveer 550 MB/s. Beide zijn aanzienlijk sneller dan een harde schijf. Als het verschil tussen deze twee relevant is voor uw workload, vraag de provider dan welk type wordt gebruikt in plaats van af te gaan op de naam van het abonnement.

Maakt een SSD VPS mijn website sneller?

Het versnelt schijfactiviteiten, en uitsluitend schijfactiviteiten. Een pagina die per verzoek meerdere databasequery's uitvoert, wordt sneller omdat deze query's en hun commits bestaan uit kleine, willekeurige I/O-operaties. Een pagina die vanuit het geheugen of een cache wordt geserveerd, raakt de schijf niet aan tijdens het laden en zal dus nauwelijks in snelheid veranderen. Meet welk onderdeel van een verzoek traag is voordat u betaalt voor opslag om dit te verhelpen.

Hoe kan ik controleren of mijn VPS echt SSD-opslag gebruikt?

Vanuit de guest-omgeving kunt u de fysieke hardware niet verifiëren. lsblk -d -o NAME,ROTA toont wat het virtuele apparaat rapporteert, en de hypervisor bepaalt die waarde; een 0 is daar dus eerder een aanwijzing dan een bewijs. De praktische controle is een meting: voer fio uit met een willekeurige 4k read-workload gedurende enkele minuten en bekijk de gerapporteerde latentie. Willekeurige leesacties met een latentie van enkele milliseconden wijzen op draaiende schijven of een overbelast netwerkvolume. Latenties in de tientallen microseconden wijzen op lokale flashopslag.

Is netwerkgekoppelde SSD-opslag slechter dan lokale NVMe?

Het is trager per operatie en het faalt op een andere manier. De netwerk-roundtrip wordt toegevoegd aan elke lees- en schrijfactie, waardoor de latentie hoger is, zelfs als beide gebruikmaken van flashgeheugen. Daar staat tegenover dat uw data niet op één fysieke host staat; een defect aan de host zorgt er dus niet voor dat het volume verloren gaat, en snapshots en live migratie zijn eenvoudiger voor de provider. Kies voor lokale flashopslag bij een latentiegevoelige database. Kies voor netwerkopslag wanneer het behoud van het volume belangrijker is dan microseconden.