Performance, Bottlenecks, Cache & Co.[Gesponsert]
Die 6 größten Storage-Herausforderungen im Datacenter
| Autor: Dietmar Müller
Jedes moderne Unternehmen steht vor der Herausforderung, die immer schneller wachsenden Datenberge nicht nur abzuspeichern, sondern auch gewinnbringend auszuwerten. Nur so können Sie als IT-Manager und Betreiber von Rechenzentren neue Einblicke gewinnen, Business-Opportunities eröffnen und im Wettbewerb die Nase vorne behalten. Dafür müssen überholte Systemarchitekturen erneuert werden, denn die bisherige Massenspeicher-Technologie könnte Sie dabei ausbremsen.
IT-Manager stehen permanent vor der Aufgabe, auch in Zukunft eine wettbewerbsfähige Infrastruktur für ihr Unternehmen bereitstellen zu können. So müssen sie das Rechenzentrum stetig modernisieren, Risiken minimieren und die Transformation von Geschäftsprozessen und der IT ermöglichen. Aktuell stehen sie vor sechs großen Herausforderungen:
1. Die Menge der Daten wächst und verändert sich laufend
Rechenzentren müssen in der Lage sein, umfangreiche zusammenhängende Datenmengen kostengünstig zu verarbeiten, um aus sehr großen Speicherpools neue Erkenntnisse zu gewinnen. Die gesammelten Daten wachsen jedoch nicht nur, nein, sie verändern sich auch ständig.
2. Eine Kluft in der Speicherlandschaft verhindert effizientes Storage
Die heutigen Speichertechnologien eröffnen im Rechenzentrum eine Kluft auf Speicherebene. Der Speicher performt solange gut, solange er am Speicherbus in der Nähe des Prozessors sitzt. Dann ist er aber teuer und seine Skalierbarkeit für größere Workloads eingeschränkt. NAND erhöht die Kapazität und ist im Vergleich zu DRAM kostengünstig, sitzt aber nicht am Speicherbus und holt daher wenig Leistung aus dem Speicher. So tut sich im Rechenzentrum eine Kluft auf zwischen Kapazität, Leistung und Kosten auf.
3. Cache reagiert zu langsam auf Datenanforderungen
Ein schneller Cache sorgt speziell beim Tiering und Layering für einen schnelleren Zugriff auf „heiße“ Daten, während größere Mengen von warmen oder kalten Daten in einem Speicher abgelegt werden. Herkömmliche Storage-Systeme dagegen reagieren vergleichsweise langsam auf Datenanforderungen des Prozessors, weswegen dieser nur einen Bruchteil seiner Leistungskapazität entfalten kann. Um diesen Engpass zu beseitigen, muss die Infrastruktur über schnellen, nichtflüchtigen Speicher mit hoher Speicherdichte verfügen.
4. Speicher können nicht erweitert werden
Anwender wie Sie wissen aus der Praxis, dass Storage gar nicht groß genug dimensioniert werden kann. Durch eine Speichererweiterung machen Sie den Weg frei für neue Geschäftsmöglichkeiten und wissenschaftliche Entdeckungen. Sie können damit zum Beispiel ...
- ... komplexe Analytics-Abläufe beschleunigen, um neue Erkenntnisse aus größeren Arbeitssätzen zu gewinnen.
- ... mit riesigen Datenbeständen arbeiten, die maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz (KI) sinnvoll auswerten und zu neuen Erkenntnissen verarbeiten können.
- ... öfter Analysen großer Datenmengen durchführen, um so die Quality of Service zu erhöhen.
5. Workloads stellen hohe Ansprüche
Datenintensive Workloads sind ein entscheidendes Asset für Unternehmen, um im digitalen Zeitalter erfolgreich zu sein. Der Umgang mit ihnen ist entscheidend für die Performance eines Netzwerks und hat Auswirkungen auf sämtliche angeschlossenen IT-Komponenten. Systemarchitekturen müssen auch und gerade in hyperkonvergenten Infrastrukturen multiplen Workloads gerecht werden und eine geringe Latenz garantieren können.
6. Plattformen müssen flexibel vernetzt sein
Eine effiziente Systemarchitektur sollte Workloads effizient abspeichern und verarbeiten können, egal ob sie aus der Cloud oder vom Rand des Internet of Things („Edge“) kommen. Für eine effiziente Nutzung und Verwaltung des Speichers müssen plattformbasierte Funktionen die diversen Rechen- und Speicherpools im großen Maßstab verbinden.
So macht Intel® Rechenzentren fit für alle Herausforderungen
Sie als IT-Manager und Betreiber von Rechenzentren müssen auf die genannten Herausforderungen an das Storage reagieren: Sie benötigen eine gesunde Basis für das Rechenzentrum, die den Anforderungen von heute gewachsen ist, ohne gleich Ihre ganze bestehende Hardware erneuern zu müssen. Eine solche Basis stellt die Intel® Optane™ Technologie dar. Sie ermöglicht durch die Kombination aus geringer Latenz, hoher Lebensdauer, hervorragender Quality of Service und starkem Durchsatz Lösungen, die eine extrem hohe CPU-Auslastung ermöglichen, Datenengpässe verringern und bislang beispiellose Erkenntnisse aus großen Datenmengen liefern.
Antwort auf Herausforderung 1:
Schnellerer Zugriff auf Daten für bessere Einblicke
Die Intel® Optane™ Technologie rückt den Zugriff auf Daten und Workloads extrem nahe an die CPU. Dies bedeutet ein schnelleres Umsetzen von Finanztransaktionen, Flugreservierungen und anderen Anwendungsfällen, in denen durchschnittlich schnelle Lese-Antwort-Zeiten benötigt werden.
Antwort auf Herausforderung 2:
Überbrückung der Speicher-Kluft
Die Intel® Optane™ Technologie in Kombination mit Intel® QLC 3D NAND SSDs schließt die Kluft im Rechenzentrum zwischen Kapazität, Leistung und Kosten und ermöglichen es Systemarchitekten, Engpässe auf der Daten-Caching-Ebene zu vermeiden und gleichzeitig die Kapazitäten für die Datenspeicherung kostengünstig zu erhöhen. Parallel dazu können Sie auch die Lücke zwischen örtlichen heißen Daten (nahe an der CPU) und Daten mit größerer Kapazität schließen.
Antwort auf Herausforderung 3:
Cache arbeitet effektiv
Die Kombination aus niedriger und vorhersehbarer Latenz und hoher Ausdauer lässt die Intel® Optane™ Technologie viel effektiver als Cache funktionieren als NAND-basierte Lösungen. Ein System auf Basis von skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren, die Intel® Optane™ SSD DC P4800X-Laufwerke für die Caching-Schicht verwenden, liefert ein bis zu 3mal besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als Speichermedien der vorhergehenden Generation.
Antwort auf Herausforderung 4:
Skalierung des Speichers
Intel® Optane™ DC SSDs können mittels der Intel® Memory Drive-Technologie als erweiterter Speicher konfiguriert werden. Memory Drive integriert transparent eine SSD in das Speichersubsystem und lässt sie wie Dynamic Random Access Memory (DRAM) erscheinen. Dafür sind keine Änderungen am Betriebssystem oder den Anwendungen nötig. Die Intel® Memory Drive-Technologie kann verwendet werden, um einen Teil des DRAM auszutauschen – um so den Gesamtspeicher zu reduzieren oder den Speicher-Pool über die DRAM-Kapazitäten hinaus zu erweitern. Im Ergebnis performt Apache Spark durch Hinzufügen von Intel® Memory Drive-Software mit Intel® Optane™ SSD DC P4800X fünfmal schneller.
Antwort auf Herausforderung 5:
Anpassung an viele Workloads
Mit Intel® Optane™ SSD DC P4800X kann jeder Server anwendungsübergreifend mehr tun. Diese Rechenzentrums-SSD eignet sich ideal für Arbeits- und Echtzeitdaten, die in großen Mengen abgelegt sind, für hochgradig speichergebundene Anwendungen sowie Workloads mit zufälligen Lese- und Schreibzugriffen mit geringer Warteschlangentiefe – also genau dort, wo in realen Szenarien der Großteil der Aktivität stattfindet.
Antwort auf Herausforderung 6:
Vollständig vernetzte Plattformen
Intel® in seiner einzigartigen Position als Technologieführer verfügt über eine integrierte End-to-End-Architektur. Diese setzt den Intel® Xeon®-Prozessor, die Intel® Optane™- und Intel® 3D NAND-Technologien ein, um ein effizientes Rechenzentrum zu schaffen, das Daten schneller verschieben, mehr davon speichern und alles von der Cloud bis zum Edge verarbeiten kann. Plattformübergreifende Funktionen machen Systeme einfacher und verbinden Rechen- und Speicherpools für eine effiziente Verwaltung des Speichers im großen Maßstab.
Zusammenfassung
Mit der Intel® Optane™ Technologie können Rechenzentren kostengünstiger größere Datensätze auswerten und so neue Erkenntnisse aus großen Speicherpools gewinnen. Intel® Optane™ DC SSDs helfen, Engpässe im Rechenzentrums-Storage zu beseitigen und ermöglichen größere, erschwinglichere Datensätze. Sie können Anwendungen beschleunigen, Transaktionskosten für latenzempfindliche Workloads senken und die Effizienz und Leistung des Rechenzentrums insgesamt verbessern. Intel® QLC 3D NAND SSDs reduzieren den Preisunterschied zwischen SSDs und herkömmlichen Festplatten, wodurch All-Flash-Speicher zu einer erschwinglichen Option werden.
Performance-Durchbruch
Die Intel® Optane™ Technologie offeriert einen hohen Durchsatz, verschiebt Daten also blitzschnell. Sie liest und schreibt auf Bit-Ebene und nicht Pages und Blöcke wie NAND und kommt daher ganz ohne Garbage Collection aus. Die Leistung lässt auch unter Druck nicht nach. Die Intel® Optane™ Technologie liefert eine um bis zu sechsmal höhere Leistung bei Workloads mit geringer Warteschlangentiefe.
Vorhersagbar schneller Service
In einem Umfeld mit schnell wachsenden Datenmengen und anspruchsvollen Anforderungen müssen Rechenzentren Lösungen vorhalten, die einen vorhersehbar schnellen Service ermöglichen. Die Intel® Optane™ Technologie offeriert eine bis zu 60 (!) mal bessere 99-Prozent-Quality of Service.
Antwortzeiten unter Last
Zufällige Schreibvorgänge können bei NAND-basierten SSDs die Lesevorgänge erheblich verzögern. Die Intel® Optane™ Technologie sorgt für konsistente Reaktionszeiten, unabhängig vom Schreibdurchsatz des Laufwerks. Sie können bei jeder Last einen schnellen Service erleben - selbst bei niedriger Warteschlangentiefe, bei der die meisten Anwendungen Speicher-Workloads erzeugen. Kurz: Die Intel® Optane™ Technologie liefert bis zu 63 (!) mal schnellere Reaktionszeiten.
Intel® macht den Unterschied
Intel® offeriert eine breite Palette an Produkten, um Betreibern von Rechenzentren außergewöhnliche Leistung und neue Möglichkeiten im Design zu bieten. Intels® skalierbare Xeon® Prozessoren optimieren die Interkonnektivität mit einem Fokus auf Geschwindigkeit, ohne die Datensicherheit zu beeinträchtigen.
Aufbauend auf 50 Jahren Erfahrung hat Intel in dem wohl größten Durchbruch in der Speichertechnologie seit Jahrzehnten die Intel® Optane™ Technologie entwickelt, mit der die Eigenschaften von Arbeits- und Datenspeicher kombiniert werden, und Storage direkt in die DNA jedes neuen Systemdesigns eingebaut wird.
Die Kombination aus der Intel® Optane™ DC Persistent Memory-Technologie mit den leistungsoptimierten Intel® Optane™ SSDs und kostenoptimierten Intel® 3D NAND SSDs mit QLC-Technologie definieren sowohl die Speicherhierarchie neu als auch die Zukunft von Storage.
