Über die Herausforderung mehrere Anwendungen in einer virtualisierten Umgebung mit Flash zu betreiben, Teil 1

Flash ist noch kein Trampelpfad

| Autor / Redakteur: Warren Reid, Marketing Director EMEA, Dot Hill / Rainer Graefen

Stattdessen werden die aktuellsten Transaktionen mithilfe von Caching-Algorithmen gespeichert, bevor sie wieder auf HDD-Basis bereitgestellt werden. Eine der wichtigsten Überlegungen beim serverseitigen Einsatz von Flash/SSD liegt darin, wie gewährleistet werden kann, dass der Server keine Gefahr für die Business Continuity und keinen Single Point of Failure für das Speicher-Subsystem darstellt.

Viele Anbieter sind dabei, Möglichkeiten zu entwickeln, die darauf abzielen, Server-basierten Flash/SSD anderen Servern innerhalb des Rechenzentrums verfügbar zu machen, um Ausfallsicherheit durch Clustering zu ermöglichen. Diese Clustering-Fähigkeit lässt sich innerhalb der Netzwerkinfrastruktur oder im Betriebssystem- bzw. VM-Kernel realisieren.

Flash/SSD-Einsatz in der Netzwerkinfrastruktur

Es gibt einige wichtige Einschränkungen, die bei der serverseitigen Bereitstellung von Flash/SSD zu beachten sind. Hierzu gehören:

  • Die lokale direkte Konnektivität des Flash/SSD-Speichers führt zu Speicher-Silos, die den Zugriff auf diesen internen Speicher in einer Netzwerk- oder Clustering-Umgebung begrenzen oder erschweren;
  • die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit kompatibler Treiber für das jeweilige Betriebssystem und den Hypervisor, der auf den Cache zugreift;
  • und die lokale Natur der serverseitig installierten Architektur, die einen Single Point of Failure (SPoF) entstehen lassen kann.

Ein neuer Ansatz, der darauf abzielt, solche Hindernisse zu überwinden, wird von Herstellern von Netzwerkinfrastruktureinrichtungen verfolgt, die PCIe-basierten Flash/SSD-Speicher mit Netzwerk-HBAs (Networking Host Bus Adapter) koppeln.

In diesem Szenario befindet sich die Flash/SSD-Technologie weiterhin auf einer PCIe-Karte, die über einen Server bereitgestellt wird, der Unterschied ist jedoch, dass sie vom Betriebssystem abgekoppelt ist und von HBA-Firmware gesteuert wird.

Bei dieser Art der Implementierung sind keine Cache-spezifischen Treiber für das Betriebssystem oder den Hypervisor erforderlich, da der Cache auf PCIe-Basis transparent über den vorhandenen HBA-Softwarestack gesteuert wird.

HBA-Treiber oder PCIe-Fabric

Daher sind außer dem Treiber für die HBA-Karte selbst keine weiteren Treiber erforderlich. Der Flash/SSD-Speicher befindet sich nun innerhalb der SAN-Infrastruktur und ist daher für andere Server, die mit der SAN-Fabric verbunden sind, ohne weiteres verfügbar.

Auf diese Weise wird die Migration virtueller Maschinen von einem physischen Server auf einen anderen vereinfacht, da alle mit ihrem Betrieb verknüpften, im Cache abgelegten Daten einfacher über das SAN auf eine Flash/SSD-PCIe-Karte übertragen werden können, die sich auf der neuen physischen Maschine befindet.

Andere Anbieter wiederum suchen nach Möglichkeiten, die PCIe-Schnittstelle selbst als Rechenzentrums- und Cloud-Computing-Fabric zu erweitern, indem standardkonforme Erweiterungen hinzugefügt werden, die Multi-Host- und I/O-Sharing-Anwendungen unterstützen. Dieser Ansatz stellt möglicherweise die zukünftige Topologie für die Implementierung Flash/SSD-basierter Beschleunigung in geclusterten und Netzwerkumgebungen dar, wo der gemeinsame Zugriff auf Speicherressourcen Priorität hat.

Die Branche ist aktiv auf der Suche nach einer eleganten Antwort auf Skalierbarkeitsprobleme, die mit der zunehmenden Akzeptanz von PCIe-basierten Flash/SSD-Speicherkomponenten einhergehen.

Man sucht Lösungen, die diese teuren Ressourcen für mehr Server verfügbar machen und einen einfach zu implementierenden Failover-Mechanismus bieten, der im Falle eines Server- oder SSD-Fehlers die Verfügbarkeit der Daten weiterhin gewährleistet.

Flash/SSD-Bereitstellung

in einem vollständig Flash/SSD-basierten Netzwerkspeicher-Array

In den vergangenen fünf Jahren sind zahlreiche Startup-Unternehmen aufgetaucht, die sich auf die Entwicklung von All-Flash/SSD-Netzwerkspeicher-Arrays konzentrieren.

Ihre Produkte werben mit dem höchsten Datendurchsatz und den branchenweit niedrigsten Latenzzahlen im Bereich der Netzwerkspeicher-Arrays. Wobei Speicherleistung sicherlich nicht das alleinige Nutzenversprechen ist. Die Technologien dieser Produkte sind darauf ausgerichtet, die Lebensdauer von Flash/SSD-Geräten über fortschrittliche Verschleißausgleichsalgorithmen zu maximieren.

Komprimierungs- und Deduplizierungstechniken sind gängig und sorgen dafür, dass dieses extrem kostspielige Speichermedium möglichst effizient genutzt wird. Wie der Name "All-Flash/SSD" vermuten lässt, verfügen diese Speicher-Arrays über das Potenzial, höchste Leistungsfähigkeit zu bieten, was natürlich auch seinen Preis hat.

Das richtige Maß finden

Es gibt verschiedene Gesichtspunkte, die Anwender in Bezug auf die Bereitstellung von All-Flash/SSD-Netzwerkspeicher-Arrays berücksichtigen sollten. Die wesentliche Frage ist, ob Geschäftsanwendungen tatsächlich Flash/SSD-Performance benötigen, um Serviceanforderungen oder Reaktionszeiten gerecht zu werden. Wenn diese Frage mit Ja beantwortet wird, lautet die nächste Frage, wie groß die Datensätze sind, die dieses Leistungsniveau benötigen. Diese zweite Frage ist sehr wichtig, da Flash/SSD teuer ist. Aufgrund der hohen Leistungsstärke dieser Geräte sind nicht viele Flash/SSD-Laufwerke in einem Netzwerkspeicher-Array nötig, um den Storage-Controller oder die Netzwerkschnittstelle zum Engpass werden zu lassen.

Wenn das Ziel also die Erhöhung des Datendurchsatzes gemessen in IOPS-Leistung ist, müssen Unternehmen den Punkt kennen, an dem das Hinzufügen weiterer Flash/SSD-Laufwerke keine weiteren Vorteile in diesem Bereich bieten kann.

Die Balance lässt sich nicht von außen aufzwingen

Wenn das Ziel geringe Latenz ist, dann müssen All-Flash/SSD-Arrays in diesem Bereich stets volle Leistung bringen. Viele der heute eingesetzten traditionellen Netzwerkspeicher-Arrays auf HDD-Basis ermöglichen die Einbeziehung von SSD-Laufwerken in Form einer Hybrid-Konfiguration. Dies mag ausreichend sein, wenn die Datensätze, die maximale Performance benötigen, nur einen relativ geringen Prozentsatz der Gesamtkapazität ausmachen. Beide (All-Flash/SSD- und Hybrid-Optionen) decken spezifische Anwendungsanforderungen ab, die maximale Speicherleistung benötigen. Die meisten Benutzer haben sehr dynamische Datenspeicher-Workloads, deren Dynamik sich mit der zunehmenden Verwendung von Virtualisierung noch steigern wird.

Daher besteht die Herausforderung darin, dafür zu sorgen, dass jeder Datensatz genau in dem Moment auf die Flash/SSD-Technologie zugreifen kann, wenn er maximale Speicherleistung benötigt, ohne dass eine vollständig Flash/SSD-basierte Infrastruktur Kostenexplosionen verursacht. Dies ist genau der Punkt, an dem eine hybride Lösung mit intelligentem Autotiering Hilfe bietet.

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