Seitdem Flash im Rechenzentrum Einzug gehalten hat, versuchen etablierte und neue Anbieter, diese neue Technik zu nutzen. Die entsprechenden Produkte lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen:
- festplattenbasierte Produkte mit Flash als Cache
- reine, Flash-basierte Produkte – mit oder ohne HDDs für erweiterte Kapazität
Festplattenbasierte «Flash as Cache»-Systeme nutzen Potenzial nicht optimal
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 (Bild 1).
Ein immer wichtigerer Parameter moderner Systeme ist jedoch die Latenz. Bild 2 stellt die Auswirkungen der Flash-Zugriffsrate auf die Latenz dar. Zugriffsraten von 50 Prozent sind typisch für festplattenbasierte Produkte mit Flash-Speicher als Cache. Selbst bei einer Zugriffsrate von 67 Prozent ist die durchschnittliche Leselatenz jedoch immer noch zehnmal höher als bei reinen Flash-basierten Produkten. Da Festplatten integraler Bestandteil des grundlegenden Datenpfades von festplattenbasierten Produkten sind, können sie unmöglich Latenzzeiten auf Flash-Niveau erreichen und bleiben deshalb weit hinter den Chancen von Flash zurück.
Flash-basierte Systeme sind teuer und kompliziert in der Verwaltung
Im Gegensatz zu Festplatten- sind Flash-basierte Produkte speziell für Flash-Technik konzipiert und zeichnen sich durch eine deutlich geringere Latenz aus. Sie unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass ihr grundlegender Datenpfad keinen Zugriff auf Festplatten erfordert. Bei Flash-basierten Produkten kommen oft günstige MLC-Technologien zum Einsatz und zum Teil neue Techniken wie Inline-Deduplizierung und -Komprimierung, um die hohen Kosten pro GByte für Flash-Speicher in Grenzen zu halten. Die meisten Flash-basierten Produkte sind reine Flash-Produkte, einige weisen aber auch integrierte Festplatten auf, um die Kapazitäten zu erweitern und die Verwaltung zu vereinfachen.
Die ersten reinen Flash-Produkte waren darauf ausgelegt, die höchstmögliche IOPS-Leistung zu erreichen. Entsprechend sind die Kosten pro GByte in der Regel sehr hoch, und es fehlt solchen Systemen an Enterprise-Features wie Hochverfügbarkeit, Snapshots und Klone. Selbst mit Inline-Deduplizierung und -Komprimierung sind reine Flash-Arrays derzeit noch zu teuer, um sie für den Grossteil der Anwendungen in einem Unternehmen einzusetzen. Auch wenn man von äusserst optimistischen Schätzungen für diese hochentwickelten Methoden ausgeht, werden MLC-Flash-Geräte immer mindestens fünfzehnmal so viel pro GByte kosten wie SATA-HDDs.
Entsprechend sind für reine Flash-Arrays separate, günstige, festplattenbasierte Speichersysteme für Snapshots, Replikate, selten genutzte Daten und Daten von weniger I/O-intensiven Anwendungen erforderlich, was zusätzlichen Arbeitsaufwand bedeutet. Die Verwendung von reinen Flash-Produkten für Unternehmensanwendungen erfordert eine umfassende Planung, Überwachung und Erweiterung der Infrastruktur.
Die neue Flash-Intelligenz
Zu festplattenbasierten Produkten gehört die Festplatte, und die damit limitierten Systeme können nur bedingt von der Flash-Leistung profitieren. Reine Flash-Produkte zeichnen sich hingegen durch eine gute IOPS-Leistung aus, sind jedoch teuer und es fehlt ihnen an Verwaltungsfunktionen. Entsprechend stellen beide Varianten 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 (Bild 3).
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 selten benötigte Daten. Anders als bei reinen Flash-Produkten lässt sich so der nutzbare Flash-Speicher zu 100 Prozent füllen, 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 günstiger als reine Flash-Produkte.
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