Wie man physische und virtuelle Maschinen beschleunigt, Teil 2

Shared Storage wird mit SSDs besser und billiger, aber nicht richtig performant

| Autor / Redakteur: André Braun, Dell / Rainer Graefen

Ein quantitativer Vergleich von Kosten und Leistung. Nimmt man Tier 3, derzeit Festplatten, zum Bezugspunkt, so sind 30 Mal höhere Kosten aufzuwenden, wenn man die maximale Perfomanz von Tier benötigt.
Ein quantitativer Vergleich von Kosten und Leistung. Nimmt man Tier 3, derzeit Festplatten, zum Bezugspunkt, so sind 30 Mal höhere Kosten aufzuwenden, wenn man die maximale Perfomanz von Tier benötigt. (Grafik: Dell)

OLTP-Datenbanken, virtuelle Maschinen, VDI-Umgebungen oder auch langatmige Boot-Vorgänge profitieren vom Einsatz von Flash-Speicher. Solche Aussagen stimmen zwar generell, in der Praxis zeigt sich allerdings häufig, dass der Teufel im Detail steckt.

Schon die erste Generation der Hybrid-Festplatte zeigte, dass die Kombination von Flash und Festplatte nicht gleich alles beschleunigt, was die Anwendung gerade an Daten für die Weiterverarbeitung benötigt. Tritt der Cache miss ein, dann folgt die Strafe auf dem Fuß und die Wartezeiten werden länger als beim direkten Zugriff auf eine Festplatte.

Mit diesem Cache miss penalty müssen in kleinerem oder größerem Maße alle Tiered Architekturen leben, die "hot data" innerhalb einer logischen Festplatte verschieben. Ob Sub Lun Tiering oder gar All Flash Arrays von Systemstrafen weniger betroffen sind, ist derzeit noch schwer zu sagen. Klar scheint zu sein, dass händische Eingriffe ins Tiering nicht mit automatisiertem Tiering mithalten können.

Und ziemlich unklar ist wie ein modernes Datenmanagement funktionieren könnte, das alle Daten im Cache, im Flash und auf Platte verwaltet. Da muss noch einiges passieren, wenn nicht wieder die guten alten Zeiten ausbrechen sollten, wo jeder Speicher sein eigenes Tool hatte. Im folgenden geht es aber erst einmal um die Vorteile und Schwächen der diversen Flash-Layer.

3. Flash als Cache im Shared Storage

SAN/NAS verwenden allesamt eine Form von DRAM-Caching, um die Performanz zu beschleunigen. Ist dieses Potenzial ausgeschöpft, sollten andere Wege beschritten werden. PCIe-Attached-Flashspeicher in einem SAN-/NAS-Controller oder speziell dafür ausgelegte SSDs in Laufwerkschächten können dieses Caching-Potential verstärken und messbar die Performanz bei der Datenspeicherung steigern.

Solche Konfigurationen stellen fast immer ausschließlich Lesecache zur Verfügung, um eine bis zu zehnfache Beschleunigung bei den Latenzzeiten leseintensiver Workloads bieten zu können. Diese Lösungen sind sehr kostspielig, stark abhängig von der „Cachebarkeit“ des E/A-Datenstroms und somit nur bedingt förderlich für zufällige E/A-Prozesse.

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Anwendungswechsel machen Cache ineffizient

Zudem bleiben die Vorteile dieser Art Cache bei Änderungen des Workloads, einem Reboot des Systems, o. ä. nicht erhalten, weil der Cache erst wieder „aufgewärmt“ werden muss. Ist Applikation „A“ eine gewisse Zeit lang aktiv, dann füllen ihre aktiven Daten den Cache (er wärmt sich auf) – die Leistungsfähigkeit dieser Applikation profitiert dann von einem hohen Prozentsatz an Cache hits (Treffer im Cache).

Läuft nun eine Weile lang Applikation „B“, so füllen deren Daten den Cache – wechselt man danach wieder zu „A“, so erfährt deren Leistung Verzögerungen, bis sich der Cache erneut „aufgewärmt“ hat. Diese Eigenheit kann zu Performanzschwankungen – auch als „Monday Morning Problem“ bekannt – führen.

4. Als Tier im Shared Storage

Die meisten modernen Shared-Storage-Produkte bieten einen gewissen Grad an Tiering an, wie beispielsweise die Verwendung unterschiedlicher Datenspeichertypen, um so die €/GByte-Rate und die Performanz zu optimieren.

Das geschieht normalerweise, indem Laufwerke mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Interface-Techniken (beispielsweise SAS/FC-Festplatten mit 15.000 und 10.000 Umdrehungen pro Sekunde (1/s) gemeinsam mit SATA Laufwerken mit 7.200 1/s) in einer einzigen Einheit kombiniert werden.

Dies kann zusätzlich verbessert werden, indem einer solchen Kombination noch SSDs hinzugefügt werden, um eine weitere Speicherschicht bereitzustellen.

Schwieriges Hot data handling in LUNs

Legacy-Shared-Storage-Produkte mögen das Potential bieten, multiple Laufwerkstypen zu beherbergen, darunter auch SSDs. Aber sie setzen auch Administratoren voraus, die spezifizieren, welche Daten oder Volumes (LUNs) auf jedem Laufwerkstyp bereitgestellt werden.

Die Herausforderung bei dieser Art des LUN-basierten Tierings liegt darin, dass umsichtige Analysen und Planung notwendig sind, um die „heißen“ Bereiche des Workloads zu bestimmen, die am meisten vom SSD-Speicher profitieren.

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