All Flash Array - das müssen Sie jetzt wissen

Mit der richtigen Strategie lassen sich All-Flash-Speichersysteme im Netzwerk effizienter betreiben

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Rainer Graefen

Prinzipieller Strukturaufbau eines 3D-Chips. 384 GBit pro Chip sind derzeit die Edge-Technik, die innerhalb der nächsten zwei Jahre mit weiteren Lagen und dezenten Strukturverkleinerungen gerissen werden wird.
Prinzipieller Strukturaufbau eines 3D-Chips. 384 GBit pro Chip sind derzeit die Edge-Technik, die innerhalb der nächsten zwei Jahre mit weiteren Lagen und dezenten Strukturverkleinerungen gerissen werden wird. (Bild: MonolithIC 3D)

Immer mehr Unternehmen beschäftigen sich mit der All-Flash-Arrays. Dabei handelt es sich um Datenspeicher, die vor allem aus Flash-Komponenten bestehen. Der Vorteil dieser Speicher liegt in der enormen Schreib- und Lesegeschwindigkeit bei wahlfreien Zugriffen.

Bevor All-Flash-Arrays eingesetzt werden können, sollten Unternehmen zunächst überprüfen, ob die bereits vorhandene Hard- und Software kompatibel mit dem neuen System ist. Auch die Version des eingesetzten Produkts spielt eine Rolle. Erst dann sollte der Einsatz von All-Flash-Arrays geplant werden.

Die richtige Technik – MLC oder was?

Beim Erwerb eines All-Flash-Arrays sollte auch auf die Basis des Flash-Speichers geachtet werden. Der hier findet schlussendlich die Datenspeicherung statt. Multi Level Cell (MLC) oder Single Level Cell (SLC) waren zu Beginn die am häufigsten eingesetzten Technologien.

Beim Einsatz von MLC lassen sich zwei Bits in den Speicherzellen ablegen, aktuell stürzt sich die Industrie allerdings auf die Triple Level (TLC) mit drei Bit pro Zelle. An 4 Bit-Zellen wird gearbeitet. Durch diesen Kapazitätszuwachs pro Volumen zuzüglich weiterer 3D-Lagen lassen sich die Kosten für die Hersteller am Leichtesten senken.

Nebeneffekte dieser Techniken sind, dass Flash-Speicher relativ zu SLC immer langsamer werden. Schließlich müssen bei 3 Bit-Zellen acht Ladungszustände detektiert werden. Um die Geschwindigkeit von Flash-Speichern hoch zu halten, wird ein Cache-Bereich eingerichtet, in dem TLC-Zellen als SLC-Zellen mit nur einem Bit beschrieben werden.

Unternehmenskritische Daten sollten nie auf nur einem Flash-Speicher abgelegt werden. Ein gespiegelter Flash-Drive empfiehlt sich. Intern im Flash-Chip werden die Speicherzellen durch eine ausgeklügelte Software (Wear-levelling) so überwacht, dass gleichmäßig alle Zellen beim Schreibvorgang genutzt werden.

IOPS-Werte beachten

Die meisten Hersteller geben die Leistung von Datenspeichern mit Input/Output Operations Per Second (IOPS) an. Dabei handelt es sich um die Ein- und Ausgabeaktionen, die eine Flash-Komponente und der dazugehörige Controller pro Sekunde durchführen können.

Die Datenübertragung spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Bei All-Flash-Speichern spielen auch gleichzeitige Zugriffe und Zugriffszeiten eine Rolle. IOPS, Latenzen und Datendurchsatz gehören zu den wichtigsten Kennzahlen für All-Flash-Arrays.

Festplattenbasierte Systeme, die als Hybridsysteme auch für All-Flash nutzbar sind, bieten relativ weniger Leistung. Es ist daher wichtig, dass bei maximal notwendiger Leistung auf ein „echtes“ All-Flash-Array gesetzt wird, das auch für den Einsatz als All-Flash-Array optimiert ist.

Integration in das Netzwerk beachten

Im Bereich Ausfallsicherheit bieten einige All-Flash-Arrays auch die Möglichkeit zum Erstellen von Snapshots sowie synchrone und asynchrone Replikationsmöglichkeiten, die intern wie extern konfiguriert werden kann.

Viele Hersteller von All-Flash-Arrays geben an, mit dem System die Leistung von speziellen Workloads, wie Datenbanken zu verbessern. Teilweise sollen sich Oracle/Microsoft SQL-Datenbanken um das zehnfache beschleunigen lassen.

Hier spielen natürlich mehrere Komponenten, die Versionen und auch der Rest des Netzwerks eine wichtige Rolle. Wichtig sind in diesem Zusammenhang die Prozessoren im System sowie die Technologie, mit welcher der Datenspeicher im Netzwerk zur Verfügung gestellt werden kann.

Hybrid-Speicher verwenden

Nicht immer ist der Einsatz einer All-Flash-Speicherlösung ideal. Teilweise sind hybride Systeme, bei denen zusätzlich zum All-Flash-Speicher noch herkömmliche Festplatten im Einsatz sind, ebenfalls geeignet, teilweise sogar besser, wenn große Datenmengen sequenziell geschrieben werden. Vor allem das Speichern von kalten Daten, also Daten die weniger oft gebraucht werden, sind auf HDD oder hybriden Speichern einfacher und vor allem günstiger. Beispiele dafür sind Datensicherungen und Archive.

Teilweise kann es auch sinnvoll sein, Datenspeicher mit der Cloud zu verbinden. Arbeiten Unternehmen mit Microsoft Azure, ist eine Appliance wie StorSimple eine durchaus interessante Technologie, wenn Datenspeicher lokal und in der Cloud schnell zur Verfügung stehen soll. Bei StorSimple handelt es sich um eine Storage-Appliance, die lokale Speicherkapazitäten bietet und parallel noch Datenspeicher in Microsoft Azure. Die Anbindung an interne Netzwerke erfolgt über 10 Gigabit-LAN-Leitungen und iSCSI-Targets.

Converged Infrastructure berücksichtigen

Immer mehr Rechenzentren setzen auf „Converged Infrastructure“, also „konvergente Infrastrukturen“. Dabei handelt es sich, einfach ausgedrückt, um skalierfähige Hardware-Komponenten mit intern gesteuerten Virtualisierungslayern. Unternehmen setzen dabei auf einen einzelnen Anbieter, der alle notwendige Hardware und Software gemeinsam liefert.

Beim Einsatz einer All-Flash-Speicher-Lösung sollte daher dieser Ansatz berücksichtigt werden. Denn häufig erhalten Unternehmen dadurch einige Vorteile. Wird dabei auch die Virtualisierungs-Plattform in einer Hyper Converged Infrastructure berücksichtigt, lassen sich die Netzwerke einfacher verwalten, inklusive der Datenspeicher und der virtuellen Server.

In einem solchen Szenario spielen aber noch mehr Komponenten eine Rolle. Hier sind auch die Datensicherung und die Daten-Deduplizierung enthalten, inklusive einer zentralen Verwaltung. Dazu kommen verbesserte Speicherzugriffe über All-Flash-Arrays, SSD-Arrays oder anderen Technologien, welche ihre Geschwindigkeit vor allem dann ausspielen, wenn alle Komponenten zusammenarbeiten.

Verfügbarkeit planen

Bei der Planung sollten Unternehmen die Verfügbarkeit des Arrays in die Planung der generellen Verfügbarkeit der angebundenen Umgebung einplanen. Viele Anbieter von Speicher-Arrays geben die Verfügbarkeit mit an. Hier sind die Datenspeicher genauso wichtig, wie die Netzteile, Netzadapter und andere Komponenten der Speicherlösung.

Durch die Speicherung in All-Flash-Datenspeicher muss auch sichergestellt sein, dass die Daten bei Stromverlust nicht verloren gehen, und die Datensicherung entsprechend leistungsstark auf die Umgebung zugreifen kann. Einige Arrays können eigene Snapshots erstellen, die vollkommen unabhängig von der eingesetzten Virtualisierungslösung sind.

Workloads und Infrastrukturen im Netzwerk für All-Flash-Arrays optimieren

Vor der Einführung von All-Flash-Arrays sollte geplant werden, welche Workloads das Array nutzen sollen, und ob es Voraussetzungen bezüglich interner Einstellungen oder Versionen gibt. Vor allem virtuelle Infrastrukturen oder Virtual Desktop Infrastructures (VDI) lassen sich sinnvoll mit All-Flash einsetzen.

VMware vSphere 6/6.5 bietet mit der vSAN-Technologie und Windows Server 2016 mit Storage Spaces Direct zum Beispiel auch Möglichkeiten für den Einsatz von All-Flash-Arrays in virtuellen Infrastrukturen.

Daten reduzieren, deduplizieren und komprimieren

Die Datenmenge auf den All-Flash-Arrays sollte auf das Notwendige reduziert werden. Nicht notwendige Dateien sollten nicht auf einem All-Flash Array gespeichert werden, um den Speicherplatz nicht zu verschwenden. Dazu gehören auch doppelte Daten, die durch Deduplizierung entfernt werden können.

Eine solche Deduplizierung ist in vielen Verwaltungslösungen, aber auch in Betriebssystemen integriert. Die Funktionen zur Deduplizierung und Komprimierung sollten durch das Array unterstützt werden, da Schnittstellen zu den Betriebssystemen das Speichersystem ausbremsen können.

Netzwerk beschleunigen

Wenn der Speicher performant zur Verfügung steht, ist oft das Netzwerk der Flaschenhals. Hier sollte also auch auf schnelle Netzwerke zwischen den Servern geachtet werden. Daten lassen sich nur dann leistungsstark speichern und lesen, wenn das Netzwerk diese in angemessener Geschwindigkeit weitergeben kann. Daher sollte das All-Flash-Array auch mit einem leistungsstarken Server und in einem leistungsstarken Netzwerk integriert werden.

Fazit

All-Flash-Arrays bieten eine hohe Leistungssteigerung für das Speichern und Lesen von Daten im Unternehmen. Allerdings müssen bei der Einführung einige Bereiche beachtet werden. Die Serverworkloads, die Daten im Array speichern, müssen die effiziente Speicherung unterstützen, aber auch Hochverfügbarkeit und Datenmanagement spielen eine wichtige Rolle. Außerdem muss ein All-Flash-Array optimal in das Netzwerk integriert werden können.

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