Você sabe o que é SSD Cache? O SSD cache, também conhecido como Flashcache, é o armazenamento temporário de dados realizado em chips de memória flash NAND, em uma unidade de estado sólido, o SSD, para que as solicitações de dados possam ser respondidas com maior velocidade.
Em um cenário comum, um computador armazena uma cópia temporária dos dados mais ativos no cache SSD e uma cópia permanente dos dados em uma unidade de disco rígido — HDD. Esse modelo de cache costuma ser utilizado em conjunto com HDDs mais lentos para agilizar o tempo de acesso aos dados.
Neste post, vamos entender como funciona o SSD cache a sua importância para agilizar os processos em banco de dados e sistemas de alto rendimento. Confira!
Qual é a importância do SSD cache?
Os caches podem ser usados para leituras ou gravações de dados. O objetivo do cache de leitura SSD em um ambiente de TI corporativo é armazenar os dados previamente solicitados à medida que trafegam pela rede, para que possam ser recuperados rapidamente quando necessário.
Ao disponibilizar as informações solicitadas anteriormente em armazenamento temporário, ou cache, há uma redução na demanda de largura de banda de uma empresa, além de possibilitar um ganho de velocidade no acesso aos dados mais utilizados. O armazenamento em cache SSD também pode ser uma alternativa econômica ao armazenamento de dados em flash de alto nível.
Em suma, podemos dizer que o objetivo do SSD cache é armazenar dados temporariamente até que a mídia de armazenamento mais lenta tenha recursos o suficiente para concluir a operação de gravação. Ao fazer isso, essa solução contribui para elevar o desempenho geral do sistema.
Como funciona o SSD cache?
O SSD cache é o software host ou um controlador de armazenamento que determina quais dados serão armazenados em cache. Na verdade, um SSD cache é secundário a caches baseados em DRAM , DRAM não volátil (NVRAM) e RAM implementados em um computador.
Quando uma solicitação de dados é feita, o sistema consulta o cache SSD após cada falha de cache baseada em DRAM, NVRAM ou RAM. A solicitação vai para o sistema de armazenamento primário, se os caches baseados em DRAM, NVRAM, RAM e SSD não tiverem uma cópia dos dados.
A eficácia de um cache SSD depende da capacidade do algoritmo de cache de prever os padrões de acesso aos dados. Com algoritmos de cache eficientes, uma grande porcentagem de E/S pode ser servida a partir de um cache SSD. Entre os exemplos de algoritmos de armazenamento em SSD cache, destacamos dois abaixo.
Least Frequently Used
Least Frequently Used, ou usado com menos frequência, na tradução livre, que é o algoritmo que rastreia a frequência com que os dados são acessados; a entrada com a contagem mais baixa é removida primeiro do cache.
Least Recently Used
Least Recently Used, ou menos usado recentemente, é o algoritmo que retém os dados usados recentemente próximos ao topo do cache; quando o cache está cheio, os dados acessados menos recentemente são removidos.
Quais são os tipos de SSD cache?
É comum os fabricantes utilizarem diferentes tipos de SSD Cache, dentre os quais se destacam o SSD Cache de gravação, SSD Cache de write-back e SSD Cache write-around. Veja abaixo as características de cada um.
SSD Cache de gravação
O sistema grava dados no cache SSD e no dispositivo de armazenamento primário ao mesmo tempo. Os dados não estão disponíveis no cache SSD até que o host confirme que a operação de gravação foi concluída no cache e no dispositivo de armazenamento primário.
O cache SSD write-through costuma ser mais barato de implementar porque o cache não requer proteção de dados . Uma desvantagem é a latência associada à operação de gravação inicial.
SSD Cache write-back
O host confirma que um bloco de E/S de dados é gravado no cache SSD antes que os dados sejam gravados no dispositivo de armazenamento primário. Os dados estão disponíveis no cache SSD antes de serem gravados no armazenamento primário. A vantagem é a baixa latência para operações de leitura e gravação.
A principal desvantagem é o risco de perda de dados no caso de falha do SSD cache. Os fornecedores que usam um cache de write-back geralmente implementam proteções como SSDs redundantes, espelhamento para outro host ou controlador ou RAM com bateria.
SSD Cache write-around
No Cache SSD write-around, o sistema grava dados diretamente no dispositivo de armazenamento primário, ignorando o SSD cache, que requer um período de aquecimento, pois o sistema de armazenamento responde às solicitações de dados e preenche o cache.
O tempo de resposta para a solicitação inicial de dados do armazenamento primário será mais lento do que as solicitações subsequentes para os mesmos dados servidos pelo cache SSD. O cache write-around reduz a chance de que dados acessados com pouca frequência ocupem o cache.
Qual é a diferença entre cache SSD e armazenamento em camadas?
O armazenamento em camadas consiste na classificação por níveis de armazenamento manual ou automatizada, com o deslocamento de blocos de dados entre mídias de armazenamento mais lentas e mais rápidas, com o intuito de otimizar o desempenho, espaço e custo.
Por outro lado, o cache SSD mantém apenas uma cópia dos dados em drives flash de alto desempenho, enquanto a versão primária é armazenada em mídia mais barata ou mais lenta, como HDDs ou flash de baixo custo.
O software de SSD cache ou o controlador de armazenamento determina quais dados serão armazenados em cache, ou seja, não há a necessidade de um sistema mover dados inativos quando o cache está cheio; pode simplesmente invalidá-lo.
Como apenas uma pequena porcentagem dos dados fica ativa em um determinado momento, o armazenamento em SSD cache pode acabar se tornando uma alternativa econômica para acelerar o desempenho, em vez de armazenar todos os dados em armazenamento flash.
No entanto, cargas de trabalho intensivas de E/S, como sistemas de gestão e bancos de dados de alto desempenho, podem se beneficiar do posicionamento de dados em uma camada de armazenamento mais rápida para evitar o risco de perda de cache.
Esperamos que, após a leitura deste post, você tenha entendido o que é SSD cache e a sua importância para a ganho de desempenho em aplicações de alto rendimento. É uma alternativa para quem quer aliar qualidade e economia. Na hora de escolher o servidor para o seu sistema de gestão ou banco de dados, pense em como o SSD pode ser importante para garantir a fluidez das funcionalidades da aplicação.
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