Datensicherheit in Flash-Speichersystemen

Flash-Speicher müssen hochverfügbar sein

| Autor / Redakteur: Michael Matzer / Rainer Graefen

Die Datenverfügbarkeit ist ausgefeilt, an den Wartungsoptionen sollte noch gefeilt werden.
Die Datenverfügbarkeit ist ausgefeilt, an den Wartungsoptionen sollte noch gefeilt werden. (Foto: IBM)

Für Applikationen mit hohem I/O-Durchsatz und niedrigen Zugriffszeiten bietet sich in jüngster Zeit All-Flash Memory Storage an. Doch der Nutzer sollte wissen, wie zuverlässig solche Storage-Systeme und ihre Speicherkomponenten beim Schutz der Daten sind.

Bei einem Systemfehler Daten von Halbleiterfestplatten zu retten, ist schwer, wenn nicht sogar unmöglich. Datenretter wie CBL Datenrettung oder Kroll Ontrack schaffen das in schwierigen Fällen nur mit Reverse Engineering und in ganz schwierigen Fällen, wenn der SSD-Controller ungefragt alle Daten Hardware-verschlüsselt ablegt, gar nicht.

Bei den großen Flash- und SSD-Speichersystemen, die im Netzwerk häufig als schneller Zwischenspeicher (Cache) oder gleich als primäres Speichersystem installiert sind, ist die permanente Datenverfügbarkeit deshalb unverzichtbar.

Datenverfügbarkeit

Bei der Datenrettung sind die Möglichkeiten zu betrachten, Daten von einem fehlerhaften oder defekten Device wiederherzustellen. In dieser Hinsicht lässt sich Flashspeicher durchaus mit einer Festplatte vergleichen. Es gibt Verfahren, Daten von Flash-Speichern auch im Fehlerfalle zu „recovern“.

Um Datenverluste ähnlich wie bei Festplattenspeichern zu vermeiden, werden Flash-Chips entsprechend durch Error Correction Codes und Raid-Absicherungsverfahren oder komplette Spiegelung der Systeme abgesichert.

So haben beispielsweise die neueren IBM-Geräte Flashsystem 720 und 820 als Hochverfügbarkeitsspeicher eine vierfache Absicherung für die Flash-Chips integriert:

Ergänzendes zum Thema
 
Haltbarkeit von Flashspeicher
  • a) Ein Error Correction Code, der ein Block Remapping durchführt; im drohenden Fall eines Fehlers in einem Block werden präventiv die Daten auf vorhandene „gesunde“ Blöcke verlagert.
  • b) Ein Variable Stripe Raid auf Plane-Basis: Ein Chip besitzt 16 Planes und zehn Chips bilden ein Array, demnach stehen pro Array 160 Planes zur Verfügung. Fällt ein Plane aus, erfolgt ein Restriping der Daten auf die 159 noch verfügbaren Planes, und fällt erneut ein Plane aus, erfolgt das Restriping auf die noch verbleibenden 158 Planes usw.
  • c) Ein Chip-Raid über die zehn Chips in einem Array (9+1 Raid, wobei die Parity immer über alle 10 Chips gestriped wird). Damit wird der Ausfall eines ganzen Chips abgesichert.
  • d) Ein Raid-5 für die Flash-Karten (10+1+1 Raid, denn in den Geräten sind immer zwölf Flash-Karten verbaut.)

Jede Karte hat bis zu 80 Flash-Chips in der maximalen Konfiguration, 10 Datenkarten, eine Parity- und eine Spare- bzw. Reserve-Karte. Fällt also eine komplette Karte aus, passiert nichts und die Maschine arbeitet ganz normal weiter. Die ausgefallene Karte kann dann im laufenden Betrieb ausgetauscht werden. Damit ist der Ausfall von ganzen Flash-Karten abgesichert.

Hochverfügbarkeit inklusive

Zusätzlich werden die Flash-Storage-Geräte bezüglich der auftretenden Fehlerraten überwacht. Denn Fehler sind unvermeidlich, besonders dann, wenn eine hohe Zahl großer Schreibvorgänge erfolgt. Bei den genannten IBM-Geräten etwa ist der Schwellenwert auf 70 Prozent eingestellt.

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