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Erkennen Sie die neuen Möglichkeiten, die Ihnen Flash eröffnet

Flash setzt sich immer mehr durch. Viele Einsatzszenarien, die früher utopisch schienen, werden jetzt Realität. Wir zeigen Ihnen die Möglichkeiten.

Hochleistungs-Storage gibt es schon lange. In den 1990ern fußten diese Systeme auf DRAM und beschleunigten transaktionale Datenbanken. Die Kosten waren sehr hoch und ihre Anwendung auf Systeme begrenzt, wo der Nutzen diese Ausgaben rechtfertigte und mehr Gewinn brachte.

Mittlerweile lassen sich die Kosten eher rechtfertigen, weil die Preise im Verhältnis Dollar zu Gigabyte (GB) gesunken sind. Flash wird immer beliebter und neue Einsatzszenarien bieten sich an.

Flash wird zum Arbeitspferd

Flash wird zunehmend zum Standard für Primär-Storage. Jede Anwendung, die auf Primär-Storage gespeichert wird, rechtfertigt auch den Einsatz von Flash.

Die nächsten Schritte werden in drei Richtungen erfolgen. Überraschend ist Flash für Sekundär-Storage wie Backup und Archiv. Die zweite Richtung führt zu einer höheren Geschwindigkeit, als es heute möglich ist. Und die dritte Richtung ist Flash als Ersatz für DRAM.

Flash für Sekundär-Storage

Noch vor fünf Jahren war es wegen der Kosten undenkbar, Flash für Sekundär-Storage zu verwenden. Das ändert sich durch sinkende Preise und höhere Kapazität. Heute gibt es Angebote für Petabytes in zwei Höheneinheiten.

Weil die Kosten für Platz und Strom in Rechenzentren anziehen, wird es naheliegender, hohe Kapazität auf kleiner Fläche unterzubringen, auch wenn der Anschaffungspreis etwas höher ist.

Gleichzeitig sind die Geschwindigkeitsvorteile von Flash auch den Zielgruppen bewusst, die Sekundär-Storage bedient. Beispielsweise kann ein Projekt zur Analyse von Big Data, bei dem alle Daten auf Flash gespeichert werden, viel schneller Ergebnisse liefern und das über mehr Datensätze. Ein Archiv, das Informationen über mehrere Jahre speichert und dennoch blitzschnell abrufbar ist, ist vor allem für ungeduldige Anwender attraktiv.

Branchen wie Film und Medien profitieren davon, wenn sie auf unvorhergesehene Anfragen und Leistungsspitzen schnell reagieren können. Viele Fernsehanbieter wie Netflix setzen heute ausschließlich auf das On-Demand-Modell.   

Ein weiterer etwas überraschender Einsatzzweck für Flash ist Data Protection und Backup. Backup-Software benötigt eine Datenbank, die Metadaten verfolgt. Die Geschwindigkeit von Flash erlaubt es, Daten schneller hinzuzufügen und Nutzeranfragen fast sofort zu beantworten.

Der große Wandel bei Data Protection heißt Recovery in Place. Die meisten Backup-Anwendungen können den Datenspeicher einer virtuellen Maschine (VM) direkt auf dem Backup-Ziel speichern. Dadurch wird aus Backup Storage plötzlich Primär-Storage.  

Wenn dieses Primär-Storage nur aus komprimierten Festplatten mit hoher Kapazität besteht, sind bald Schwierigkeiten mit der Geschwindigkeit zu erwarten. Das zwingt einige Anbieter, Funktionen abzuschalten, wenn Recovery in Place gefragt ist.

Flash-basiertes Backup-Storage macht Recovery in Place zur sinnvollen Methode, wenn eine Anwendung wieder in Betrieb genommen werden soll und es dabei schnell gehen soll. Denken Sie daran, dass vor dem Ausfall die Anwender an Flash-basiertes Primär-Storage gewöhnt waren. Diese werden durch die langsame Geschwindigkeit von komprimierten Festplatten schwer enttäuscht.

Hochleistungs-Flash

Auch wenn Flash schon sehr schnell ist, gibt es Anwendungen, die noch mehr Leistung benötigen. Außerdem gelingt es Entwicklern recht zügig, die Leistungsreserven von Flash auszunutzen und Anwendungen zu programmieren, die noch mehr Geschwindigkeit abfordern.

Die meisten Probleme bei der Geschwindigkeit von Flash verursacht nicht das Medium selbst, sondern die Umgebung. In einem Flash-basierten Storage-System reden wir hier über die Verbindung des Flash-Mediums mit dem internen Prozessor, auf dem die Flash-Software läuft. Die Latenz dieser Verbindungen und die Qualität der Software sind große Herausforderungen.

Deswegen hat die Storage-Branche Non-Volatile Memory Express (NVMe) entwickelt, das diese Hürden überwinden soll. NVMe ist die nächste große Variante der Storage-Protokolle, die der Software dabei helfen sollen, mit den Medien zu reden. Es ist für spezifisch für Flash ausgelegt, während das iSCSI-Protokoll aus dem Zeitalter der Festplatten stand.

NVMe verringert den überflüssigen Overhead des SCSI-Stacks. Mehr Queues als bei iSCSI werden unterstützt (bis zu 64.000).  Jeder NVMe-Queue kann bis zu 64.000 Befehle verarbeiten. Beim veralteten Advanced Host Controller Interface (AHCI) waren es ein einzelner Queue mit 32 Befehlen. NVMe kann zudem mehr pro Prozessorzyklus abarbeiten als iSCSI.

Irgendwann verlassen die Daten das Storage-System und kommunizieren mit den Anwendungen, die auf sie zugreifen. Dann wird es wichtig, die Latenz zu reduzieren. Dabei kann NVMe in der Variante NVMe over Fabric (NVMe oF) hilfreich sein. Dies funktioniert auf Fibre Channel (FC) und Ethernet Netzwerken. Heute übertragen die iSCSI und FC Protokolle SCSI. Das heißt, sie werden ausgebremst durch die Single-Thread Übertragung von SCSI. NVMe oF erlaubt es, mehr Threads und Befehle zu nutzen und optimiert damit schnelle Netzwerke.

Flash als RAM             

Flash war ursprünglich eine schnelle, aber teure Alternative zu Festplatten. Jetzt kann es sich zu einer langsameren, aber günstigen Alternative des Hauptspeichers RAM entwickeln. Der Bedarf für RAM in Servern wird getrieben durch In-Memory Datenbanken, analytische Verarbeitung von Big Data und hochdichte virtualisierte Container-Umgebungen. Das Problem liegt darin, dass RAM teuer ist. Viele IT-Abteilungen sind darin eingeschränkt, wie viel RAM sie in einem Server installieren dürfen. Zahlreiche Nutzer, die mit In-Memory arbeiten, kaufen Server nur wegen des Hauptspeichers.   

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Artikel wurde zuletzt im Juli 2017 aktualisiert

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