Speicherschicht zwischen Memory und Storage

Was ist Storage Class Memory?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt. (Bild: © aga7ta - Fotolia)

Storage Class Memory ist eine noch recht junge Art von Speicher, die in Rechnersystemen als Zwischenschicht zwischen flüchtigem Arbeitsspeicher (Memory) und persistentem Festplattenspeicher (Storage) zum Einsatz kommt. Dank dieser Speicherschicht lässt sich die Effizienz und Geschwindigkeit der Systeme steigern.

Die Abkürzung von Storage Class Memory lautet „SCM“. Es handelt sich um einen speziellen Speicher, der in der Speicherhierarchie moderner Rechnersysteme zwischen dem flüchtigen Memory (Arbeitsspeicher) und dem nicht-flüchtigen Storage (Festplattenspeicher, SSD-Storage oder All-Flash-Storage) positioniert wird. Er fungiert quasi als Zwischenschicht zwischen der DRAM- und der NAND-Flash-Speichertechnologie.

Das Ziel ist es, die Performance des Systems zu steigern und die Kosten für den Speicher zu reduzieren. Der hybride Speicher ist, was Geschwindigkeit, Preis und Speicherkapazität angeht, zwischen dem schnellen, aber teuren Arbeitsspeicher und dem langsamen, günstigen Storage angesiedelt. Der wichtigste Unterschied zum Arbeitsspeicher ist, dass die Daten persistent gespeichert sind und auch nach dem Herunterfahren des Systems oder einem Stromausfall erhalten bleiben.

SCM wird zur Realisierung besonders leistungsfähiger Rechenzentrumssysteme und zur Beschleunigung von Anwendungen genutzt. Der Speicher ist sowohl blockweise wie NAND-Flash oder Byte-weise wie DRAM adressierbar.

Motivation für SCM

In modernen Rechnersystemen besteht eine Diskrepanz zwischen der hohen Geschwindigkeit des Arbeitsspeichers und den relativ langsamen Zugriffszeiten und niedrigen Datentransferraten des Festplattenspeichers (Storage). Zugriffszeiten und Datentransferzeiten stellen für viele Systeme und Anwendungen einen Engpass dar und verhindern eine schnelle Verarbeitung der Daten. Damit der Prozessor auf die Daten zugreifen kann, müssen sie aus dem Storage über den Arbeitsspeicher und verschiedene Zwischenspeicher (Caches) geladen werden. SCM soll die Lücke zwischen Arbeitsspeicher und Storage schließen. Es handelt sich um persistenten Speicher, der schneller als Festplattenspeicher und günstiger als Arbeitsspeicher ist. SCM ist zwar langsamer als der Arbeitsspeicher, hält die Daten aber persistent bereit.

Anwendungsbereiche für Storage Class Memory

SCM kombiniert mit seinen besonderen Eigenschaften die Vorteile des schnellen Arbeitsspeichers mit den Vorteilen eines persistenten Storages und ermöglicht eine signifikante Beschleunigung von Anwendungen. Es werden neue Rechner- und Anwendungsarchitekturen möglich, die hohen Datendurchsatz bei niedrigen Latenzzeiten bieten. Diese Architekturen lassen sich beispielsweise verwenden für:

  • In-Memory-Datenbanken mit hoher Leistung,
  • Big-Data-Anwendungen mit hoher Performance,
  • Machine Learning mit hoher Performance,
  • leistungsfähige KI-Anwendungen,
  • Business-Analysen in Echtzeit,
  • Online Transaction Processing (OLTP) und Online Analytical Processing (OLAP).

Vorteile des Storage Class Memorys

Die Vorteile des Storage Class Memorys sind:

  • nicht-flüchtige (persistente) Speicherung der Daten,
  • schnellere Zugriffszeiten und höhere Datentransferraten als Storage (Festplatten, SSDs, All-Flash-Arrays),
  • günstiger als Arbeitsspeicher,
  • hohe Robustheit,
  • besser skalierbar als Arbeitsspeicher.

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