Pro-und-Kontra-Gespräch um hybride Systeme mit Violin Memory und Nimble Storage

Klaus Kupfer von Nimble und Jens Scharnhorst von Violin erklären mit guten Argumenten, warum hybride Storage-Systeme (k)eine Alternative fürs RZ sind.

Hybride Systeme vereinen herkömmliche Festplatten mit schnellen SSDs und sollen so hoher Performance bei geringeren Preisen als All-Flash-Arrays (AFAs) offerieren. Seit ihrer Markteinführung sorgen diese Hybridlösungen für Diskussionsstoff. Manche sehen ihnen lediglich einen schalen Kompromiss, um höhere Ausgaben und personelle wie technische Aufwände zu vermeiden. Andere nehmen diese Systeme als optimale Lösung wahr, die ihnen bessere Effizienz beim Einsatz der Flash-Technologie bietet.

Techtarget lässt Klaus Kupfer, Senior Systems Engineer bei Nimble Storage, und Jens Scharnhorst, Channel Sales Manager bei Violin Memory, zu Wort kommen, die im Pro-und-Kontra-Gespräch ihre jeweiligen Argumente für und wider diese Technologie darlegen.

PRO: Ein Plädoyer für hybride Storage Arrays

Klaus Kupfer, Senior Systems Engineer bei Nimble Storage: Es ist inzwischen allgemein anerkannt, dass reine festplattenbasierte Storage-Systeme in den heutigen hoch virtualisierten Umgebungen nicht mehr genügend Leistung bieten.

Das Medium Flash scheint alle Nachteile von Festplatten bezüglich Geschwindigkeit und Latenz mehr als auszugleichen, ist jedoch, was den Preis pro GByte angeht, noch deutlich über den Preisen von Festplatten anzusiedeln.

Klaus Kupfer,
Senior Systems Engineer,
Nimble Storage

Wer also nicht konsequent für alle seine Daten die absolute Höchstgeschwindigkeit benötigt beziehungsweise wessen Datenstruktur nicht nur aus redundanten Daten besteht, die durch Deduplizierung auf ein handliches Maß reduziert werden können, wird im Zweifel einen hybriden Ansatz wählen, um einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Kapazität zu erreichen.

Wie bei allen Kompromissen, die man im Leben eingeht, muss man sich jedoch fragen, wie gut oder wie faul dieser ist und welche Einschränkungen man in Kauf nimmt.

Fangen wir mit den faulen Kompromissen an. Hybrid ist nämlich nicht gleich Hybrid. Obwohl in den Systemen aller Hersteller mehr oder weniger die gleichen Medien verbaut werden, so ist doch die Art und Weise, wie mit diesen Medien umgegangen wird, extrem unterschiedlich. Hierbei lässt sich feststellen, dass alle Systeme, die in der Pre-Flash Ära entwickelt wurden, nur unzureichend mit diesem Medium umgehen können. 

Wie bei allen Kompromissen muss man sich fragen, wie gut oder wie faul dieser ist und welche Einschränkungen man in Kauf nimmt.

Klaus Kupfer, Nimble Storage

Dort wird Flash meist als zusätzliches Tier genutzt und die Software dieser Speichersysteme versucht reaktiv die Daten auf das richtige Medium zu verschieben. Dabei wird in keiner Weise versucht, den Zugriff auf das Medium Festplatte zu optimieren, das heißt die Performance-Unterschiede innerhalb eines solchen Systems sind erheblich. Befinden sich die Daten auf dem falschen Tier, kann das schmerzhaft für die Anwendung sein und Tage dauern, bis dieser Zustand behoben ist.

Leichter tun sich da Systeme, die Flash schon in ihren Genen haben und die sowohl die Stärken von Festplatten als auch von SSDs konsequent nutzen. Als Beispiel ist hier die CASL Architektur von Nimble Storage zu nennen. Anstatt die Unzulänglichkeiten der Festplatten im Bereich Random I/O nur mit einem vorgelagerten SSD-Pool zu kaschieren, wurde hier komplett die Art geändert wie Daten auf Festplatten geschrieben werden. Das Resultat ist, dass die Nimble Systeme von 15.000 bis zu 125.000 IOPS auf zwölf langsam drehende 7200 U/min Festplatten schreiben können und damit den Einsatz von Flash für Schreibvorgänge obsolet machen.

Damit wird Flash nur noch zum Beschleunigen von Lesevorgängen gebraucht. Auch hier geht Nimble Storage neue Wege. Die Daten werden in Echtzeit analysiert auf Platten geschrieben, und wenn es sich um Random I/O handelt, pro-aktiv eine Kopie auf die SSD geschrieben. Damit spart man sich das Verschieben der Daten zwischen verschiedenen Medien, was letztendlich zusätzliche Plattenzugriffe bedeutet, die man ja unbedingt verhindern will. 

Das Resultat ist ein einfach zu verwaltendes System, das alle Daten höchst ausfallsicher auf Festplatten speichert, die gegen den gleichzeitigen Ausfall von drei Festplatten geschützt sind. Innerhalb der oben genannten Grenzen ist die Geschwindigkeit nicht von der Anzahl der Platten, sondern nur von den CPUs der Controller abhängig. Damit lässt sich die Leistung unabhängig von der Kapazität beziehungsweise der Anzahl und Art der eingesetzten Medien skalieren, was so momentan einzigartig ist.

Hybrid Systeme sind daher für die meisten Einsatzbereiche eine wirtschaftliche Alternative zu All-Flash-Arrays, wenn es denn die Richtigen sind.

KONTRA: Hybrid-Arrays sind nicht die Zukunft – die RZs der Zukunft werden All-Flash nutzen

Jens Scharnhorst, Channel Sales Manager bei Violin Memory: Durch die zunehmende Digitalisierung von Unternehmen beginnt eine neue Ära leistungsstarker Storage-Lösungen. Unternehmen haben alleine im Jahr 2014 insgesamt 11 Milliarden US-Dollar für Flash-basierte Speichermedien ausgegeben. Flash beginnt sich zu verästeln und spielt in Datenzentren, sowohl bei Tier-1- als auch Tier-2-Storage eine immer größere Rolle. Grund dafür sind die fallenden Kosten. Man sieht: Flash ist in Rechenzentren (RZ) klar auf dem Vormarsch.

Dennoch halten viele Unternehmen Hybrid-Arrays mit SSDs und HDDs für eine brauchbare Lösung, sei es aus Bequemlichkeit, Integrationsfähigkeit, oder der Notwendigkeit, bereits bestehende Architekturen zu übernehmen. Das halte ich in den meisten Fällen für einen Fehler.

Warum Hybrid-Arrays im Vergleich zu All-Flash-Arrays keine optimale Lösung für Datenzentren sind

Letztendlich würde ich behaupten, dass Hybrid-Arrays in Rechenzentren einen teuren und leistungsschwächeren Kompromiss darstellen.

Jens Scharnhorst,
Channel Sales Manager,
Violin Memory

Zum einem, weil sich Systeme, die SSDs und HDDs verwenden, hinsichtlich der Gesamtperformance gegenseitig beeinflussen und insbesondere die Latenzzeit unberechenbar sein kann. Die dadurch entstehenden kurzen Leistungsabfälle schaden virtualisierten Umgebungen.

Außerdem fehlt hybriden Lösungen oft das Disaster Recovery und die Betriebskontinuität – beides unerlässliche Kriterien. Das macht Hybrid-Lösungen mit SSDs bestenfalls zu punktuellen Lösungen.

Was wir auch nicht vergessen sollten, ist, dass SSDs entwickelt wurden, um die Eigenschaften eines HDDs nachzubilden, allerdings mit einem NAND-Flash-Speicher. HDDs haben einen Schreib- und Lesekopf, mit dem entweder nur gelesen oder nur geschrieben werden kann, jedoch nie beides gleichzeitig. Wer SSDs als Teil seiner Lösung verwendet, verspielt einen entscheidenden Vorteil der Flash-Technologie bei dem Versuch, eine 60 Jahre alte Technologie nachzubilden.

Es ist sicherlich besser, eine Technologie zu nutzen, die nicht eine veraltete Technologie nachahmt, welche künstliche und unnötige Engpässe herbeiführen kann. Flash-Speicher unterscheidet sich grundlegend vom klassischen Konzept rotierender Disks. Er liest und schreibt auf völlig andere Art und Weise und hat unterschiedliche Eigenschaften. Deshalb sollte er nach den Maßstäben dieser Eigenschaften optimiert werden.

Unternehmen sollten nach Lösungen suchen, die von Grund auf und zu 100 Prozent für Flash entwickelt wurden, und das sowohl für die Hard- als auch für die Software.

Wir haben kürzlich Tests durchgeführt, bei denen ein All-Flash-Array mit einem hybriden SSD/HDD-System verglichen wurde. Diese Versuche zeigten, dass die (anhaltenden) IOPS-Werte des Flash-Arrays bei 580.000 lagen. Die Hybridlösung kam auf Werte zwischen 150.000 und 200.000. Im Vergleich konnten Hybrid-Lösungen nur etwa ein Drittel der Transaktionen pro Sekunde durchführen. Die Hybrid-Arrays waren also nicht einmal annähernd leistungsstark genug, um als Primärspeicher geeignet zu sein.

Bei der Frage des Preises war es in unseren Tests egal, auf welche Weise er verrechnet wurde: Ob Preis pro Transaktionen in der Sekunde oder pro GByte, Flash-Arrays schnitten immer besser ab. Tatsächlich waren die Kosten pro Transaktion um bis zu 84 Prozent niedriger. Und auch wenn andere Anbieter zweifelsohne gegensätzliche Zahlen präsentieren werden, lässt sich eine generelle Tendenz nicht abstreiten: SSDs und Hybrid-Architekturen können bei den Vorteilen reiner Flash-Lösungen nicht mithalten.

Was sind die Vorteile eines All-Flash-Datenzentrums?

Effektivere Technologien zur Datenverdichtung, zum Beispiel Komprimierung und Deduplizierung, und die fallenden Preise für Flash haben dafür gesorgt, dass sich die Technologie von anderen Lösungen preislich kaum noch unterscheidet. Vor allem dann, wenn man die Gesamtbetriebskosten hinsichtlich der Kombination niedrigerer Betriebskosten durch Flash (weniger Energie- und Kühlleistung, kleinere Nutzflächen, etc.) mit den Vorteilen der Investition betrachtet (der Möglichkeit, das Rechenzentrum zu konsolidieren). Ich würde auch argumentieren, dass Flash durch sein verbessertes Nutzererlebnis eine höhere Konkurrenzfähigkeit besitzt.

Wir bewegen uns zweifellos in Richtung All-Flash-Datenzentrum, zumindest der aktive Datenaustausch wird ausnahmslos über Flash laufen.

Jens Scharnhorst, Violin Memory

Schließlich würde ich mich der Aussage von Violin Memory anschließen und behaupten, dass wir uns, zweifellos in Richtung All-Flash-Datenzentrum bewegen. Zumindest der aktive Datenaustausch wird ausnahmslos über Flash laufen.

Behalten Sie aber auch immer im Hinterkopf, dass Flash-Array nicht gleich Flash-Array ist. Bei der Anschaffung von Flashlösungen ist es vor allem wichtig, auf die Performance zu achten. Ebenso wichtig sind eine konsistente Latenzzeit, konsistente IOPS-Werte und eine umfangreiche Palette von Softwarefunktionen für Inline-Komprimierung und De-Duplikation mit granularer, regelbasierter Überwachung. Effektive Data Services, Disaster Recovery, synchrone und asynchrone Replizierung und ein Management-System mit einer ganzheitlichen Ansicht sind ebenfalls wichtige Unterscheidungsmerkmale und können zu einer erheblichen Reduzierung der Gesamtkosten beitragen.

Auch wenn sie viele Vorteile mit sich bringen, stellen Hybrid-Systeme in Rechenzentren immer einen Kompromiss dar. Es wird Zeit, dass sie optimaleren Lösungen weichen. Verbesserungen im Hinblick auf Preis, Performance, Verlässlichkeit, Lebensdauer und Speicherdichte sprechen alle für einen Aufstieg der All-Flash-Arrays. Sie haben dazu beigetragen, dass Flash nicht mehr nur bei leistungsintensiven Datenbänken genutzt wird, sondern auch für Speicherlösungen generell in Frage kommt. Letztendlich sollte sich die Frage, ob man auf All-Flash umrüsten soll, für die meisten Unternehmen leicht zu beantworten sein – nämlich mit Ja.

Fazit: Der Mix macht’s – für die Zukunft müssen Systeme anpassbar sein

Beide Argumentationen sind schlüssig und überlassen letztlich dem Anwender, zu entscheiden, welche Lösung besser in die Unternehmens-IT passt. Was dem einen lausiger Kompromiss, mag dem anderen als optimale Interimslösung dienen, um das RZ fit für Zukunftstechnologien und sich ändernde Parameter zu machen.

Ob All-Flash oder Hybride: In beiden Fällen sollten und müssen die EDV-Verantwortlichen an die Zukunft und den nächsten Schritt in ihrer Speicherumgebung denken. Und der hängt nicht vom „entweder, oder...“ ab, sondern vielmehr von einer Lösung, die flexibel und anpassbar ist. Dabei ist es unabhängig, ob nun nur Flash oder ein Medienmix zum Einsatz kommen; beide Lösungen müssen mit neu aufkommenden Technologien kompatibel und im Zweifel umrüstbar/erweiterbar sein. Deswegen sollten IT-Manager im Gespräch mit Herstellern nicht nur nach dem Pro und Kontra fragen, sondern auch nach der Roadmap, die ihnen zukunftstaugliche Entscheidungen erleichtern kann.

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Artikel wurde zuletzt im August 2015 aktualisiert

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3 Kommentare

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Das was Jens Scharnhorst hier von sich gibt kann man beim besten Willen nicht ernst nehmen. Wenn All-Flash wirklich gleich teuer, oder sogar billiger wäre wie Hybrid, dann würde kein Mensch mehr Hybride Systeme kaufen! Tatsache ist, dass der All-Flash Markt deutlich kleiner ist, wie der der Hybriden Systeme.

Und wer braucht bitte 580.000 IO/sec? Niedrige Latenzen sind wichtig, absolut, aber 580.000 IO/sec... lasst uns bitte mal auf dem Boden der Tatsachen bleiben.

Warum spricht er auch von Deduplizierung wenn Violin (nativ) gar nicht dedublizieren kann?

„Außerdem fehlt hybriden Lösungen oft das Disaster Recovery und die Betriebskontinuität“
Was soll das denn? Ein dahingestellter Satz ohne jeglichen Hintergrund!

Auch der Markt zeigt (sehr deutlich) Fakten die gegen Jens Scharnhorsts Aussagen stehen. Vielen All-Flash Herstellern geht es gar nicht gut:
1. Violin ist an der Börse kläglich gescheitert die Umsatzzahlen sehen katastrophal schlecht aus: http://www.theregister.co.uk/2015/06/08/violin_memory_q1_fy2016_results/
Die Firma ist aktuell nur 200 Millionen Wert und bekommt Ärger mit den Investoren: http://www.theregister.co.uk/2015/07/31/oh_jeez_not_now_activist_investor_attacks_violin/
Ich nehme Violin nicht mehr ernst und bin mir absolut sicher, dass sie nicht mehr lange existieren wird.

2. Viele (und auch ich) dachten das Pure Storage einer der nächsten großen werden könnte.
Letzte Woche haben Sie Ihr S1 (www.sec.gov/Archives/edgar/data/1474432/000119312515287576/d895532ds1.htm), mit katastrophalen Zahlen, veröffentlicht. Deutlich mehr Umsatz wie Violin (174 Millionen in 2015) aber ca. 197 Millionen Verlust. Insgesamt haben Sie noch 173 Millonen auf der Bank und müssen daher an die Börse. Sie hätten sonst bald gar kein Geld mehr auf der Bank. 300% Wachstum zu erreichen ist nicht schwer, wenn man seine Kisten ohne Gewinn verkauft. Wie schnell werden Sie es schaffen das Geschäft so zu drehen das Sie Gewinne schreiben?

3. Wie es all den anderen All-Flash Systemen (XtremIO, IBM, SolidFire, Kaminario, usw) geht wissen wir nicht, aber die Zeit wird es Zeigen.

Hybride Systeme sind, so lange Flash noch deutlich teurer ist wie HDDs, in den meisten Fällen die schlauere Wahl! Sie bieten für 99% des Marktes ausreichend Performance und Flexibilität zu einem deutlich günstigeren Preis.
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580KIOPS kommen nie bei der Applikation an. Der Transport und die damit einhergehenden Latenzen lassen das nicht zu.
All Flash wird in absehbarer Zeit keine dominante Rolle spielen.
Viel wichtiger, als hier mit theoretischen Zahlen zu jonglieren ist doch zu wissen, was ein Unternehmen benötigt und darauf basierend die passende Lösung zu designen. Da sind hybride Systeme klar im Vorteil.
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Ich möchte die 2 Skeptiker nicht im Detail kommentieren, sondern nur erwähnen, daß Violin sowohl deduplizieren als auch komprimieren kann, sogar für jede LUN separat ein- und ausschaltbar (im laufenden Betrieb).
Für mich sind Hybridsysteme eine Sackgasse, genauso wie Hybridautos:
Zwei nicht zueinander passende Technologien werden durch komplizierte Interaktionstechnik zusammengeschaltet.
Auch SSD basierende Flashstorages sind für mich Hybridtechnologien, da sie auf Wearlevelling in der SSD angewiesen sind und langsame SAS Busse verwenden.
Nur Violin und IBM gehen den richtigen Weg, die anderen gehen den Holzweg.
Genauso wie Tesla Motors in der Automobiltechnologie der Zukunft führend ist, genauso ist das Violin Konzept das führende Storagekonzept der Zukunft.
Das steht für mich völlig außer Streit.
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