Kommentar - wie SSDs den Enterprise-Markt verändern

Eigentlich spricht nur ein Argument gegen Flash-Drives

| Autor / Redakteur: Roland Rosenau, Senior Director of Sales Engineering bei SanDisk EMEA / Rainer Graefen

Diese SSD kann noch nicht das letzte Wort in Sachen Preis pro Gigabyte gewesen sein.
Diese SSD kann noch nicht das letzte Wort in Sachen Preis pro Gigabyte gewesen sein. (Sandisk)

Experten prophezeien der Flash-Technologie das neue Speichermedium der Zukunft zu sein. Noch gibt es ein kleineres Problem.

Herkömmliche rotierende Festplatten dominierten lange Zeit den Markt. Mit keinem anderen Speichermedium war es möglich, kostengünstiger große Datenmengen zu verarbeiten.

Angesichts der digitalen Trends der letzten Jahre sind rotierende Festplatten jedoch an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit geraten. SSDs (Solid State Drives) hingegen werden immer häufiger eingesetzt.

SSDs und rotierende Festplatten im Vergleich

Neue Technologien und datenintensive Anwendungen wie beispielsweise Video on Demand, das Internet of Things oder Data Warehousing lassen das Volumen zu verarbeitender Daten explosionsartig ansteigen. Die in Festplatten verbauten beweglichen Teile sowie die stoßanfällige Mechanik erhöhen die Ausfallrate und führen zu Laufgeräuschen. Zudem können Festplatten Daten nicht in Echtzeit verarbeiten, was mittlerweile eine der wichtigsten Anforderungen von Unternehmen an ihre Rechenzentren darstellt.

Insbesondere Cloud-Rechenservices wie Big Data Analytics, SaaS-, IaaS- und PaaS-Umgebungen verändern die Strukturen von Rechenzentren erheblich. Bei Applikationen, die bisher von konventionellen Rechenzentren nur unzureichend unterstützt werden, profitieren Unternehmen besonders vom SSD-Einsatz. Big Data Analytics arbeitet beispielsweise mit spaltenorientierten Datenbankformaten direkt im Arbeitsspeicher der Rechner (In-Memory) ohne die Daten auszulagern und benötigt daher beim entsprechenden Analysevorgang einen raschen Zugriff.

Auch Media Streaming wie Video on Demand fragt digitales Videomaterial in Echtzeit online ab. Zwar handelt es sich um sequentielle Zugriffe, da einzelne Nutzer aber unsystematisch oder stoßweise auf die Daten zugreifen, haben rotierende Festplatten häufig Probleme mit diesem Applikationstyp.

All diese Anwendungen wollen in Echtzeit bedient werden und die Anzahl vernetzter Geräte wird weiter steigen. 2020 geht Gartner von 25 Milliarden Einheiten aus. Angesichts dieses Wachstums sind HDD-Festplatten schlichtweg zu langsam geworden. Es ist eine Leistungslücke zwischen Speicher und Prozessoren entstanden, die es durch schnellere Performance, I/Os und Workloads zu überbrücken gilt.

Schnelligkeit und Sicherheit durch SSDs

Mit dem in SSDs verbauten Flash betritt eine Technologie den Markt, die gar nicht so neu ist. Bereits seit den 1980er Jahren sprechen Experten immer wieder von einer Trendwende durch Flash im Rechenzentrum. Bestehend aus PCB, Controller, Flash-Speicher und Firmware haben SSDs mittlerweile vielfältige Formen angenommen, um individuell auf die Anforderungen des jeweiligen Markts zu reagieren.

Allen gemeinsam ist, dass sie vollständig ohne bewegliche Teile auskommen, was die Störanfälligkeit im Vergleich zu rotierenden Festplatten deutlich verringert. So gibt es neben SSDs mit SAS- oder SATA-Schnittstelle auch Flash-Module, die über PCIe direkt mit der Recheneinheit verbunden sind. Letztere garantieren durch die relative Nähe des Speichers zum Prozessor eine verkürzte Transferzeit.

Beim Einsatz mehrerer PCIe-Flashkarten ist eine Zugriffszeit beispielsweise auf Tier-1-Datenbanken von nur 0,5 Millisekunden möglich, selbst wenn diese über Fiber Channel angesprochen werden. Im Tier-Schema werden die Vorteile von SSDs deutlich sichtbar. Da der Controller bereits die Adressen der Daten verfügbar hat und der Schreib-Lesekopf nicht erst mechanisch an die passende Stelle auf der Magnetscheibe bewegt werden muss, ist die SSD der rotierenden Festplatte im Umgang mit Random-Daten deutlich überlegen.

Insbesondere die Anzahl der In- und Output-Befehle pro Sekunde (IOPS) kann mithilfe von Flash erhöht werden. Neben ihrer Schnelligkeit überzeugen SSDs durch ihre Sicherheit im Umgang mit Datensätzen. Ohne Strom überleben auf SSDs gespeicherte Daten mindestens 30 Tage lang. Stromausfälle bedeuten demnach in Flash-basierten Rechenzentren ein wesentlich geringeres Sicherheitsrisiko.

Die Kosten, die vielfach aufgewendet wurden, um herkömmliche Festplatten vor Ausfällen zu schützen, können deutlich reduziert werden. Manche Flash-Produkte weisen bereits eine integrierte, autonome Stromversorgung auf, die dafür sorgt, dass angefangene Schreibprozesse im Falle eines plötzlichen Stromausfalls zu Ende geführt werden.

Niedrigere Gesamtbetriebskosten (TCO) durch SSDs

Bislang bedeutete der Einsatz von SSDs in Rechenzentren um bis zu zehn Mal höhere Kosten in der Anschaffung im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten. In den letzten Jahren können die Preise für SSDs jedoch zunehmend mit jenen von Festplatten konkurrieren. Hinzu kommen niedrigere Wartungs-, Support- und Energiekosten.

SSDs benötigen dank ihrer enorm hohen Massendichte nur einen Bruchteil der physikalischen Ausdehnung konventioneller Datenzentren, sodass die Kosten pro Quadratmeter für Hyperscale gesenkt werden. Flash ermöglicht es Rechenzentren zudem, nicht regelmäßig genutzten Daten auszulagern. Lokale Ressourcen können so geschont und die Energieeffizienz des eigenen Datenzentrums gesteigert werden.

Dennoch ist jederzeit ein rascher Zugriff auf die ausgelagerten Daten und Anwendungen möglich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten kann die in SSDs eingesetzte Flash-Technologie auf jede Speicherzelle direkt zugreifen, wodurch sich Abrufzeiten deutlich verringern lassen. Unternehmen gelingt es durch die Umstellung von Festplatten auf SSDs ihre Energiekosten um bis zu 90 Prozent zu reduzieren.

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