Die Handbremse bei Flash-Systemen lösen

Intelligente Speichersysteme erreichen trotz einer kostengünstigen Kombination aus Flash- und Festplattenspeicher eine Latenz im Sub-Millisekunden-Bereich und sind einfacher zu betreiben und kostengünstiger als reine Flashsysteme. [...]

Der Einsatz von Flash-Technologie bei Speichern hat den von langsamen Festplatten mit Spindeln verursachten Flaschenhals im Prinzip beseitigt. Neue, mit Flash bestückte Systeme bieten endlich höhere Leistung. Doch Vorsicht ist geboten: Flash bietet zwar eine außergewöhnlich hohe IOPS-Leistung, birgt aber gleichzeitig zahlreiche neue Probleme: Write Amplification, Latenzspitzen, begrenzte Schreibbeständigkeit und nicht zuletzt die sehr hohen Kosten pro GB. Um die hohe IOPS-Leistung zu nutzen und gleichzeitig die Kosten pro GB von Flash-Technologie aufzuwiegen, bieten neue Flash-Speichersysteme eingebaute Intelligenz und distanzieren sich damit von der ersten Generation von Flash-Systemen.

Festplattenbasierte Produkte sind grundsätzlich darauf ausgelegt, die Nutzung von Festplatten zu optimieren. Sie werden mit Flash-Speicher kombiniert, der als Cache dient, um die Lesegeschwindigkeit zu erhöhen. Flash-Speicher als Cache ist relativ einfach zu implementieren und es ist daher wenig überraschend, dass sich die meisten Speicheranbieter für diesen Weg entschieden haben. Viele »Flash-as-Cache«-Implementierungen sind jedoch nicht persistent und nicht redundant, entsprechend fällt die Leistung nach Abstürzen bzw. Ausfällen von Komponenten rapide ab. Da die Masterkopie auf der Festplatte verbleibt, wirkt sich der Flash-Speicher bei Lesevorgängen positiv aus, jedoch nicht bei Schreibvorgängen. Aus diesem Grund steigt die Gesamtleistung nicht proportional zu den Verbesserungen im Bereich der Flash-Technologie.

Im Gegensatz zu festplatten- sind Flash-basierte Produkte speziell für Flash-Technologie konzipiert und zeichnen sich durch eine deutlich geringere Latenz aus. Sie unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass ihr grundlegender Datenpfad keinen Festplatten-Zugriff erfordert. Bei Flash-basierten Produkten kommen oft günstige MLC-Technologien zum Einsatz und Techniken wie Inline-Deduplizierung und -Komprimierung, um die hohen Kosten pro GB für Flash-Speicher in Grenzen zu halten.

Zu festplattenbasierten Produkten gehört weiterhin die Festplatte und die damit limitieren Systeme können nur bedingt von der Flash-Leistung profitieren. Reine Flash-Produkte zeichnen sich hingegen durch eine gute IOPS-Leistung aus, sie sind jedoch teuer und es fehlt ihnen an Verwaltungsfunktionen. Entsprechend stellen beide Möglichkeiten keine umfassende Lösung für Enterprise-Anwendungen dar. Die Flash-Leistung ganz auszuschöpfen, ohne gleichzeitig die Einschränkungen und hohen Kosten reiner Flash-Produkte hinnehmen zu müssen, erfordert einen intelligenteren Ansatz.

Bei intelligenten Flash-basierten Produkten wird eine Kombination aus Flash- und Festplattenspeicher verwendet, aber Techniken wie Inline-Deduplizierung und Komprimierung und Working-Set-Analysen angewandt, um praktisch alle I/O-Vorgänge des Flash-Speichers zu verarbeiten. Dazu werden unnötige Daten aus dem Flashspeicher entfernt und nur wich­tige Daten dort belassen. Bei den aus dem Flash-Speicher entfernten Daten handelt es sich vor allem um Snapshots, Replikate, nicht genutzte Anwendungen, ausgeschaltete VMs und andere äußerst selten benötigte Daten. Anders als bei reinen Flash-Produkten kann so der nutzbaren Flash-Speicher zu 100 Prozent gefüllt werden, ohne befürchten zu müssen, dass der Speicherplatz knapp wird. ­Intelligente Flash-basierte Produkte ­erreichen Flash-Latenzen im Sub-Mil­lisekunden-Bereich und sind im Hinblick auf den Betrieb weitaus einfacher und kostengünstiger als reine Flash-Produkte.

* Der Autor Edward Lee arbeitet als Solution Architect bei Tintri.