Definition

Was ist Hybrid Storage?

| Redakteur: Tina Billo

Hybrid-Systeme bündeln schnellen flashbasierten Speicher mit klassischen, kapazitätsstarken Festplatten unter einer Haube.
Hybrid-Systeme bündeln schnellen flashbasierten Speicher mit klassischen, kapazitätsstarken Festplatten unter einer Haube. (Bild: Tegile, a Western Digital Brand)

Hybrid Storage oder Hybrid-Systeme arbeiten mit verschiedenen Speichertypen. Die Kombination von Flash und Festplatten bietet den Vorteil, dass die Geschwindigkeitsanforderungen und der Kapazitätsbedarf verschiedener Workloads aus einer Hand bedient werden können, sich darüber hinaus sowohl aktive als auch inaktive Daten auf einer Plattform wirtschaftlich vorhalten lassen.

Vier Faktoren bestimmen die Auswahl des passenden Speichers: Leistung, Datenverfügbarkeit, Kapazität und Wirtschaftlichkeit. Festplattenbasierte Arrays bieten viel Kapazität und das zu einem verhältnismäßig günstigen Preis. Allerdings sind sie All-Flash-Systemen in Sachen Performance und Latenz unterlegen. Diese sind zudem teurer. In Umgebungen mit gemischten Workloads, in denen meist nur ein Bruchteil der betriebenen Anwendungen auf schnelle Zugriffsgeschwindigkeiten angewiesen ist, rechnet sich ihr Einsatz daher für viele Unternehmen nicht.

Hybrid-Lösungen, die Flash und HDDs sinnvoll miteinander verbinden, bieten inzwischen eine nahezu ebenso gute Performance und ausreichend Raum für weniger häufig genutzte Daten, ohne dass die Anschaffungs- oder Betriebskosten das Budget überstrapazieren.

Architektur

Bei hybriden Speichersystemen kann es sich einerseits um ursprünglich für den Festplatten entwickelte Arrays handeln, die nachträglich mit einem Flash-Tier bestückt wurden. Oder aber um von Grund auf neu konzipierte Lösungen, in denen Flash von Anbeginn eng in die Architektur integriert ist und die zudem umfassende Datensicherungs- und Verwaltungsfunktionen on-board haben.

Im ersten Fall wurde Flash oft als Cache implementiert. Je nach unterstützter Caching-Variante – Read-only, Write-Through oder Write-Back – werden Daten bei Schreibanfragen entweder zunächst an die Festplatte weitergeleitet und dort gespeichert, simultan auf Flash und HDD abgelegt oder aber zunächst nur auf dem schnellen Speicher vorgehalten und zu einem späteren Zeitpunkt mit dem klassischen Laufwerk synchronisiert.

Ein anderer Ansatz ist das Tiering, bei dem Daten je nach Leistungsanforderung und Auslastung Algorithmen-basiert zwischen den verschiedenen Speichertypen verschoben werden. Aktive oder „heiße“ Daten mit hohen Performance-Anforderungen werden auf Flash verfügbar gehalten, inaktive hingegen auf den preiswerteren Festplatten gespeichert. Abhängig von verschiedenen Parametern – Alter, Nutzungshäufigkeit oder dem letzten Zugriff – werden sie automatisch verschoben.

Ausstattung

Heutige Hybrid-Systeme kombinieren in der Regel Flash als Cache und Auto-Tiering. Dadurch lässt sich selbst dann schnell auf Daten zugreifen, wenn sich diese auf Festplatten befinden. Des Weiteren zählen Managementfunktionen und Datendienste, angefangen von Snapshots, Klone und Replikation bis hin zu Inline-Deduplizierung, Komprimierung und Thin Provisioning zum Standard. Dies schafft die Voraussetzung, um die hohe IOPS-Leistung von Flash optimal auszuschöpfen - schon ein Anteil von fünf bis zehn Prozent reicht in vielen Fällen aus, um ein Plus an Performance bereitzustellen.

Ausblick

Die in den Anfangstagen von Hybrid-Systemen als Leistung-Tier eingesetzten High-End-HDDs mit einer hohen Umdrehungsgeschwindigkeit sind schon längt NAND-Flash Solid State Drives (SSDs) gewichen. Mittlerweile kombinieren die Hersteller diverse Flash- und HDD-Typen, so dass den unterschiedlichen von Anwendungen an den Speicher gestellten Anforderungen mit mehreren Tiers begegnet werden kann. Ebenso lassen sich die Arrays für den Aufbau privater Clouds nutzen oder aber über entsprechende Schnittstellen an Public Clouds anbinden.

Aus Sicht des Institutes of Electrical und Electronics Engineers (IEEE) werden in Hybrid-Storage-Systemen der nächsten Generation neu aufkommende NVM-Technologien wie Phase Change Memory (PCM), Spin-Transfer Torque Magnetic Random-Access Memory (STTMRAM) oder Resistive RAM (RRAM) Eingang finden. Was sich letztlich durchsetzt hängt ihrer Meinung nach maßgeblich von dem dadurch erzielbaren Preis-Leistungs-Verhältnis ab, das Leistung, IOPS und Durchsatz zu den Kosten pro Gigabyte in Relation setzt.

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