So werden Speicher-Workloads passgenau organisiert

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Nimble Storage

In dieser Situation scheint es auf der Hand zu liegen, hochkapazitive Festplattenspeicher mit einem Anteil von Halbleiterspeichern zu kombinieren, wobei man den Halbleiterspeicher als Zwischenspeicher (Cache) benutzt. Der Gedanke an sich ist gut, aber die Sache wird oft nicht zu Ende gedacht. In vielen Fällen ist dieser Halbleiter-Cache nämlich zu klein dimensioniert, sodass lediglich ein neuer Engpass erzeugt wird.

Bei der Kombination von Festplatten- und Halbleiterspeicher sind deshalb mehrere Stellschrauben zu berücksichtigen, die intelligent gedreht werden müssen, um ein „Flash-optimiertes Hybridspeichersystem“ hinzubekommen. Flash-Speicher, kapazitätsstarke Festplatten und Mehrkern-Prozessoren sind dabei die wesentlichen Elemente. Um hier eine optimale Gesamtleistung zu generieren, ist neben einer genauen Halbleiter- und Festplattenkenntnis vor allem eine ausgefeilte Software notwendig.

Die Cache-Accelerated-Sequential-Layout-Architektur

Das Kernstück der Flash-optimierten Hybridspeicher-Technologie des kalifornischen Speicher-Spezialisten Nimble ist dann auch Software. Die „Cache Accelerated Sequential Layout (CASL)-Architektur“ verbindet dabei die Stärke von Flash-Speichern mit den Vorteilen von kapazitätsstarken, langsam drehenden Festplatten. Das System fasst über tausend Random-Schreibzugriffe zu einem einzigen sequenziellen Stripe zusammen. Dadurch kommen selbst langsam drehende Festplatten auf eine Ein-Ausgabe-Leistung, welche die von schnell drehenden Platten übertrifft.

Durch die Sequenzialisierung sinkt zudem die Zahl der Schreibvorgänge auf der Platte, sodass mit der CASL-Architektur die Schreibleistung gegenüber Systemen mit einem vorgegebenen Layout um das Hundertfache gesteigert werden kann. Dadurch entsteht ein Speichersystem, das hohe Leistung zu einem günstigen Preis bietet. Nimble führt dabei in seinen Speicher-Arrays – ähnlich wie das Servervirtualisierungen mit verschiedenen Anwendungs-Workloads tun – verschiedene Speicher-Workloads, nämlich Primärspeicherung, Sicherungs- und Wiederherstellungs-Arbeitslasten, in einer einzigen Lösung zusammen.

Alle Daten werden sequenziell auf Festplatten geschrieben

In der Benennung „Cache Accelerated Sequential Layout“ deutet sich schon an, dass der Schlüssel zur Optimierung in einem neuen Layout-Ansatz liegt, der bisherige Beschränkungen bei der Kombination von Flash- und Festplatten-Speichern aufhebt. Diese Beschränkungen bestanden unter anderem darin, dass aufgrund der Tatsache, dass Daten auf verschiedenen hierarchischen Speichertöpfen liegen, diese nicht schnell genug verfügbar gemacht werden können und dass bislang mit fixen Speicherblockgrößen gearbeitet wurde, die sich nicht flexibel auf die jeweiligen Anwendungstypen abstimmen ließen.

Die CASL-Architektur lässt sich sehr gut anhand der verwendeten Begriffe erläutern. „Sequential Layout“ soll heißen, dass alle Daten – nicht zuletzt auch Random-Schreibzugriffe – sequenziell auf die Festplatten geschrieben werden. Damit wird die Eingabe-Ausgabe-Leistung von der Anzahl der eingesetzten Platten entkoppelt, eine Überdimensionierung also vermieden. Der Begriff „Cache Accelerated“ sagt aus, dass zusätzlich zu den Festplatten ein großer Cache-Speicher vorhanden ist, der für die Speicherung der Lese-Daten (und aller Metadaten) ausgelegt ist.

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