Das Beste aus den beiden Speicherwelten HDD und SSD rausholen

All-Flash-Arrays sind nicht ausreichend kosteneffizient in einem Tiering-Konzept

| Autor / Redakteur: Scott Harlin, Director Marketing Communications - Enterprise Solutions bei OCZ Storage Solutions / Rainer Graefen

(OCZ/Toshiba)

Ja, es gibt sie noch. Antiquierte Speichergeräte mit drehenden Platten, eingeführt Mitte der 1950er Jahre. Sie werden immer noch dominierend als Sekundärspeicher in Rechenzentren eingesetzt und so wird es auch bleiben - wenn man die Performance-Stufe Tier 0 strategisch korrekt organisiert.

Seitdem die meisten von uns entweder privat oder geschäftlich Computer und Computernetzwerke nutzen, sind wir mit der Speicherung von Informationen auf traditionellen Festplatten (HDDs) vertraut.

1. Hybrid bringt Kostenvorteile

Diese Vormachtstellung herausfordernd haben Flash-basierten NAND-Speicher (SSDs) in den letzten paar Jahren erhebliche Fortschritte gemacht und liefern deutlich schnellere I/O-Zugriffe sowie beschleunigte Server-Anwendungs-Performance, was CAPEX, OPEX und Total Cost of Ownership (TCO) in Unternehmen reduziert hat.

Die Verwendung von HDDs und SSDs im Rechenzentrum muss nicht immer eine „entweder / oder“-Entscheidung sein. Eine Koexistenz kann sogar für eine optimale Balance aus Leistung, Kapazität und Kosteneffizienz sorgen, vor allem für jene weitverbreiteten Enterprise-Anwendungen wie hierarchisches Speichermanagement „Tiered Storage“ und Virtualisierung.

Der Zweck dieses Artikels ist es die Vorteile dieses Hybrid-Ansatzes zu skizzieren, welcher die Performance-Vorteile von SSDs und die kosteneffizienten Kapazitäts-Vorteile von HDDs vereint.

2. HDD-Enterprise-Einschränkungen

Basierend auf ihrem mechanischen Innenleben, haben HDDs sowohl mit Performance als auch mit physikalischen Einschränkungen zu kämpfen, welche verhindern, dass sie mit den wachsenden Server-Workloads Schritt halten können.

Während Basic-Server bereits Hunderttausende von Input/Output-Operationen pro Sekunde (IOPS) bearbeiten können, liefert eine traditionelle HDD typischerweise eine Leistung zwischen 200 und 350 IOPS. Für jede Anfrage, bei der Daten von einem anderen Ort auf der Festplatte benötigt werden, muss der mechanische Kopf der Festplatte sich bewegen, was sich allein durch die physikalische Beschaffenheit, auf die Lesegeschwindigkeit für zufällige Daten auswirkt.

HDDs sind für einfache Datenströme konzipiert, die sequentielle Lese-und Schreibvorgänge beinhalten, welche physisch auf der gleichen Spur abgelegt werden. Da moderne Betriebssysteme immer mehr komplexe und multiple Daten beinhalten, kommen auch immer mehr zufällige (Random) Lese- und Schreibvorgänge vor, so dass HDDs mit den wachsenden Server-Workloads einfach nicht mehr Schritt halten können.

Obwohl HDDs eine niedrige I/O-Leistung haben und physikalisch bedingt anfälliger für Fehler sind, liegt ihr Nutzen für Unternehmen in der großen Speicherkapazität, basierend auf grundlegenden Terabyte-Konfigurationen, die weit über den typischen Kapazitäten von SSD-Flash liegen. Eine einzige Flash-basierte SSD kann die Random-IOPS-Performance liefern, wie ein großes SAN-Array mit Tausenden von HDDs.

3. Performance jenseits der Disk

NAND-Flash-Zellen in einer SSD sind im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten viel dichter und es werden keine rotierenden Scheiben oder magnetischen Köpfe für die Suche von bestimmten Orten verwendet, um auf die Daten zuzugreifen oder sie zu verarbeiten.

Der Controller hat die erforderlichen Datenstandorte bereits zur Verfügung, was zu schnelleren Lese- und Schreibzugriffszeiten führt sowie keine beweglichen Teile beinhaltet, welche kaputt gehen oder für Fehlfunktionen sorgen könnten und somit mühelos einen I/O- Zugriff auf zufällige Daten mit geringer Latenz begünstigt.

Tatsächlich kann eine einzelne Flash-basierte SSD so viele Random IOPS liefern, wie vergleichsweise ein großes SAN-Array mit Tausenden von HDDs. Mit einem Flash-Translation-Layers (FTL), erscheint der SSD-Flash-Speicher für das Betriebssystem als Laufwerk, was eine schnelle und einfache Integration ins Enterprise-Umfeld ermöglicht, insbesondere im Rahmen vorhandener HDD-Implementierungen.

SSDs sind als HDD-Ersatz im Rechenzentrum selbst dann wirksam, wenn die Anwendung

nur noch 50 Prozent des tatsächlichen Speichers zur Unterstützung des bestehenden SAN benötigt. Wird die Hälfte der Festplatten mit vergleichsweise performanten SSDs ersetzt, reduziert dies nicht nur den Platzbedarf bei geringeren Investitionen, sondern auch die SAN-Leistung wird zusätzlich noch dramatisch verbessert.

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