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Die Flash-Debatten im Überblick Halbleiterspeicher richtig verstehen

| Autor / Redakteur: Rainer Graefen / Nico Litzel

Noch glauben viele, dass Flash nur ein teurer Ersatz von Festplatten ist. Dieser und kommende Texte zeigen anschaulich und leicht verständlich, wie Halbleiterspeicher das Rechenzentrum verändern.

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Diese Herausforderungen würden IT-Leiter gerne in den Griff bekommen: 1. Die Antwortzeiten für Anwender verkürzen und 2. beschleunigte Datenverarbeitung. Auf den Plätzen drei bis fünf folgen: mehr Anwender, produktiveres Arbeiten – und das alles ohne Aufrüstung der RZ-Infrastruktur. (Quelle: Fusion-io Customer Survey 2013)
Diese Herausforderungen würden IT-Leiter gerne in den Griff bekommen: 1. Die Antwortzeiten für Anwender verkürzen und 2. beschleunigte Datenverarbeitung. Auf den Plätzen drei bis fünf folgen: mehr Anwender, produktiveres Arbeiten – und das alles ohne Aufrüstung der RZ-Infrastruktur. (Quelle: Fusion-io Customer Survey 2013)
(Bild: Fusion-io)

Die Experten dürften dieses Jahr Recht bekommen. 2014 wird das Jahr der Flash-Technik. Das erste. Viele weitere werden folgen. Die Halbleiterindustrie ist an einem Punkt angekommen, wo jeder Miniaturisierungsschritt die Speicherkapazität annähernd verdoppelt. Und durch die sogenannte 4D-Fertigungstechnik sind die Hersteller in der Lage, mindestens ein Dutzend Lagen übereinander zu stapeln.

Das sind allerdings nur die technischen Aspekte einer faszinierenden Entwicklung. Die konzeptionellen Auswirkungen auf das Rechenzentrum wie auch die Beschleunigung unternehmenskritischer Anwendungen sind erst in Ansätzen erkennbar. Und wie immer bei solchen technischen Umwälzungen branden die Debatten über Sinn und Unsinn hoch.

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Native PCIe Flash gegen SSD

SSDs benutzen NAND-Flash als Speicherbausteine. Ein integrierter Controller sorgt dafür, dass die Daten gleichmäßig über alle Speicherzellen verteilt werden. Dadurch erst wird Flash zu einer IT-Komponente, die die klassische Festplatte 1 zu 1 ersetzen kann. Das heißt aber auch, dass alle Zugriffsmethoden mit Speicherprotokollen wie SATA, SCSI, iSCSI, Fibre Channel, CIFS und NFS wie gewohnt zu benutzen sind. Demnächst werden noch weitere wie NVMe dazukommen.

Das kann man als Vorteil betrachten, es ist aber auf jeden Fall nicht innovativ und verschwendet einige Leistungsvorteile des reinen Flash-Speichers. Bei Fusion-io wird ein I/O-Zugriff ohne den Umweg über Protokolle oder eine Protokollumsetzung (Encapsulierung) direkt an den Flash-Speicher weitergegeben. Die Verzögerung (Latenz) des Datenzugriffs wird hierdurch minimiert.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das direkte Beschreiben von Flash-Speicher sich statistisch sehr gut auswerten lässt. Der Anwender weiß exakt, wie viele Daten bislang auf seine PCIe-Karte geschrieben wurden. Anhand des Vergleichs mit der Kenngröße „Maximum Petabyte Written“ lässt sich so für den Anwender genau ermitteln, welche Restlaufzeit seine Speicherkarte noch besitzt. Diese Information lässt sich über die oben erwähnten Speicherprotokolle nicht abrufen.

Spezialisten- oder Allround-Speicher

Eines kann man bis auf weiteres und korrekterweise behaupten: Flash-Speicher kommt oder wird überall da zum Einsatz kommen, wo bisher Festplatten die Massenspeicherfunktion hinter 1st, 2nd, 3rd Level Cache und DRAM übernommen haben. Und wie bei der Festplatte kann sich der Anwender für die Storage-Varianten

  • 1. Direct-Attached Flash oder
  • 2. Shared Flash

entscheiden. Die Variante 2 unterteilt sich wiederum in zwei Unterpunkte:

2. 1 Entweder wird der im Server installierte Flash-Speicher als Zwischenspeicher (Cache) für ein externes Speichersystem genutzt oder

2. 2 der Server mit der benötigten Anzahl von Flash-Storage ausgestattet und durch z. B. bei Fusion-io mit der IONSoftware zu einem Storage-Target umfunktioniert. Diese Softwareschicht erlaubt den gemeinsamen Zugriff aller Anwendungsserver über das Netzwerk.

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