Komunitas teknologi sedang aktif memperdebatkan ukuran blok optimal untuk performa NVMe SSD menyusul analisis detail tentang optimasi indeks pencarian. Diskusi berpusat pada apakah 128KB atau 256KB yang mewakili titik manis performa saat ini, dengan implikasi untuk desain database dan sistem penyimpanan.
Standar Historis 128KB Mulai Dipertanyakan
Ukuran buffer 128KB yang telah lama mapan selama bertahun-tahun dianggap optimal, dengan bukti yang berasal dari implementasi di file manager seperti Midnight Commander. Namun, perubahan terbaru menunjukkan standar ini mungkin sedang berkembang. Pada April 2024, Midnight Commander meningkatkan ukuran buffer default dari 128KB menjadi 256KB, menandakan potensi pergeseran dalam praktik industri.
Diskusi komunitas mengungkapkan bahwa ukuran blok optimal tidak berlaku universal di semua sistem. Peningkatan hardware penyimpanan modern telah mengekspos keterbatasan desain software yang tidak tampak satu dekade lalu. Menariknya, beberapa implementasi canggih justru cenderung menuju ukuran blok yang lebih kecil daripada yang lebih besar, bertentangan dengan apa yang mungkin disarankan oleh benchmark throughput mentah.
Pertimbangan Teknis Utama
Evolusi Ukuran Buffer:
- Standar historis: 128KB (sebelum 2024)
- Tren saat ini: 256KB (per April 2024)
- Optimasi spesifik aplikasi diperlukan
Pendekatan Optimasi Performa:
- Blok besar: Terbaik untuk saturasi bandwidth dan transfer data yang koheren
- Blok kecil: Lebih baik untuk maksimalisasi IOPS dengan penjadwalan I/O canggih
- Tools canggih: io_uring , SPDK untuk skenario performa tinggi yang terspesialisasi
Ketergantungan Hardware:
- Generasi PCIe dan konfigurasi lane
- Kemampuan kontroler SSD
- Keterbatasan arsitektur I/O sistem
Dampak Arsitektur Hardware terhadap Performa
Perdebatan ini menyoroti bagaimana optimasi performa penyimpanan menjadi semakin bergantung pada konfigurasi hardware spesifik dan kasus penggunaan. Untuk aplikasi yang berfokus memaksimalkan bandwidth untuk memindahkan data koheren dalam jumlah besar, buffer yang lebih besar tetap menjadi pendekatan terbaik. Namun, untuk sistem yang memprioritaskan IOPS (Input/Output Operations Per Second), buffer yang lebih kecil dikombinasikan dengan penjadwalan I/O canggih menjadi diperlukan.
Optimalitas yang tampak dari ukuran blok besar sering kali merupakan gejala dari desain penjadwalan I/O yang tidak dapat mengimbangi performa hardware penyimpanan saat ini.
Wawasan ini menunjukkan bahwa apa yang tampak sebagai performa optimal mungkin sebenarnya mengindikasikan bottleneck sistem yang mendasar daripada efisiensi yang sesungguhnya.
Perbandingan Performa Ukuran Blok SSD NVMe
| Ukuran Blok | Kecepatan Transfer | Waktu Rata-rata | Performa Pencarian | Tingkat Eksekusi |
|---|---|---|---|---|
| 4 KB | 52.3 MB/s | 73 μs/op | 0.400s | 480,000/s |
| 32 KB | 388.6 MB/s | 97 μs/op | 0.188s | 780,000/s |
| 128 KB | 1.0 GB/s | 125 μs/op | 0.163s | 895,000/s |
| 256 KB | 1.7 GB/s | 141 μs/op | - | - |
| 1 MB | 3.1 GB/s | 374 μs/op | 0.145s | 820,000/s |
Teknik I/O Canggih dan Kendala Dunia Nyata
Diskusi juga menyentuh teknik canggih seperti io_uring dan SPDK (Storage Performance Development Kit) untuk memaksimalkan performa NVMe. Meskipun alat-alat ini dapat memberikan peningkatan performa yang signifikan, mereka hadir dengan kompleksitas yang meningkat dan tantangan implementasi yang membuatnya tidak cocok untuk banyak aplikasi.
Untuk aplikasi indeks pencarian secara khusus, kendala traversal pointer sekuensial membatasi kemampuan untuk mengeluarkan beberapa permintaan bersamaan, membuat ukuran blok yang lebih besar menjadi solusi praktis. Komunitas mencatat bahwa halaman 4KB dapat bekerja dengan baik ketika permintaan outstanding yang cukup dimungkinkan, tetapi pendekatan ini memerlukan manajemen I/O yang canggih.
Kesimpulan
Ukuran blok optimal untuk NVMe SSD sangat bergantung pada kasus penggunaan spesifik, konfigurasi hardware, dan arsitektur software. Meskipun 128KB telah berfungsi sebagai standar yang dapat diandalkan, pergeseran menuju 256KB di beberapa aplikasi menunjukkan lanskap sedang berkembang. Perancang sistem harus melakukan benchmark pada workload spesifik mereka daripada mengandalkan rekomendasi universal, karena pilihan optimal bervariasi secara signifikan berdasarkan apakah prioritasnya adalah saturasi bandwidth, maksimalisasi IOPS, atau minimalisasi latensi.
Referensi: Faster Index I/O with NVMe SSDs