Für welche Anwender sich All-Flash-Arrays eignen

All-Flash-Arrays entwickeln sich zu Tier-1-Storage für geschäftskritische Daten, aber eignen sie sich für jede Umgebung und jeden Anwender?

All-Flash-Arrays übernehmen mehr und mehr die Aufgaben von Primär- beziehungsweise Tier-1-Storage für geschäftskritische Daten. Das heißt aber nicht zwangsläufig, dass sich diese Art der Systeme für jeden Anwender und jede Umgebung eignet.

Die sogenannten AFA sind mittlerweile gut etabliert und werden vermehrt angenommen und implementiert. Viele Unternehmen planen AFAs künftig zu verwenden. Darüber hinaus werden sie vermehrt als Standard für Primär-Storage angesehen.

Wir möchten hier Tipps für den Kaufprozess für All-Flash-Arrays geben. Sie erfahren, warum diese Systeme für Tier-1-Daten in Betracht gezogen werden und welche Anwendungen am meisten von der Flash-Performance profitieren.

Status quo moderner All-Flash-Arrays

Unternehmen erwägen den Einsatz von AFAs als Tier-1-Storage, weil die Entwickler nutzbringende Management- und andere Funktionen über die Jahre hinzugefügt haben, die sie mit Festplattensystemen gleichziehen lassen. Vorher verfügten All-Flash-Arrays nicht über diese Enterprise-Funktionen oder auch die Kapazität. Vielmehr wurden Sie als Nischen-Appliance betrachtet, die Performance-Optimierung gewährleistet. Moderne AFAs bieten nun die Kapazität, die physischen Eigenschaften sowie die Anwendungen, Funktionen und Stabilität, die auch führende HDD-Arrays offerieren.

Einzelne Solid-State-Drives (SSD), die in heutigen All-Flash-Arrays zum Einsatz kommen verfügen über Kapazitäten von bis zu 1,6 oder 1,9 TByte. Das ist mehr als herkömmliche Festplatten mit 10.000 rpm oder 15.000 (Umdrehungen pro Minute) an Speicherplatz bieten. Obwohl HDDs mit 7.200 rpm größere Speicherkapazitäten anbieten, steigen auch die Kapazitätsgrößen der SSDs stetig und zügig an.

Auch die physischen Eigenschaften der AFAs werden für IT-Manager immer interessanter. Viele dieser Systeme verbrauchen weitaus weniger als 1.000 Watt pro 2U-Storage-System. In vielen Fällen müssen RZ-Verantwortliche feststellen, dass die steigenden Stromanforderungen oft nicht von der lokalen Stromversorgung bedient werden können, sodass jegliche Technologie, die den Stromverbrauch reduziert, mehr als willkommen ist.

Da AFAs weniger Strom verbrauchen und nicht so viel Kühlungsaufwand benötigen wie Festplattensysteme, erzeugen sie auch weniger Hitze und sorgen so für geringere Klimaanlageneinsätze im Rechenzentrum. Darüber hinaus sind All-Flash-Systeme auch leiser als HDD-Arrays (verglichen auf dem gleichen Rack-Platz).

Multiple Applikationen

Es gibt einen interessanten Workload-Trend bei All-Flash-Arrays. Es mag sein, dass IT-Abteilungen AFAs zunächst nur für eine spezifische Workload oder Anwendung einsetzen. Oftmals stellt man dann aber fest, dass die Performance hier gut läuft und dass durchaus noch Platz für Applikationswachstum ist, ohne dass die Performance einbricht. Daraufhin wird oft eine zweite Workload hinzugefügt, dem folgt eine dritte und weitere sind nicht ausgeschlossen.

So ist es möglich, multiple OLTP- und Data-Warehousing-Workloads auf einem All-Flash-System laufen zu lassen und dabei eine gute Performance zu erhalten. Dies ließ sich nicht mit dieser Performance mit einem Festplatten-Array umsetzen, dass über die gleiche Kapazität verfügt.

Enterprise-Funktionen

Viele der heutigen AFAs verfügen über umfassende Funktionen wie zum Beispiel Komprimierung, Thin Provisioning, Replikation, Snapshots und Verschlüsselung. Einige der Datenreduktionsverfahren wie Komprimierung und Dedulizierung helfen, den Preis des Systems zu reduzieren, indem sie die effektiv nutzbare Kapazität der verbauten Flash-Medien erhöhen.

Dies kann allerdings auch zu Verwirrung führen, da die unterschiedlichen Hersteller nicht den Preis der effektiven Datenrate entsprechend angeben. Die effektive Kapazität variiert natürlich auch je nachdem, welche Daten gespeichert werden.

Die Hersteller diskutieren darüber hinaus, ob man die Daten zunächst komprimieren und dann deduplizieren sollte oder umgekehrt. Die Antwort hängt von der Architektur des individuellen All-Flash-Arrays ab.

Im Allgemeinen scheint es, als sei die Verwaltung von SSD-Arrays einfacher als die von Festplattensystemen. Bei älteren HHD-Arrays gab es Beschränkungen bei der Erstellung logischer Volumes. 

Disk-Gruppen mussten mit einer festgelegten Anzahl an Laufwerken und einem spezifischen RAID-Level für diese Gruppe angelegt werden. Storage-Administratoren mussten den Überblick über alle Gruppen der Arrays behalten, was bei großen Arrays zeitaufwendig ist. Ebenso aufwendig ist es, eine solche Disk-Gruppe zu verändern. Die meisten AFAs nutzen eine Variation des Wide-Striping oder Variable-Striping. Dies erlaubt, Volumes über viele oder alle Drives oder Flash-Module eines Systems hinweg zu erstellen.

Die Lebensdauer von All-Flash-Arrays ist ein immer wiederkehrender Diskussionspunkt. Mit den Verbesserungen von Wear Levelling, Error Correction Code und anderen Funktionen auf Flash-Controller-Ebene wurden viele der Lebensdauerprobleme gelöst. Produkte sind bereits lang genug am Markt, um zu belegen, dass die Ausfallrate sehr gering ist; in einigen Fällen sogar geringer als die Ausfallquoten von HDD-Systemen. Deswegen ist es nicht ungewöhnlich, dass All-Flash-Hersteller Fünf-Jahres-Garantien abgeben.

Die Preisfrage ist bei All-Flash-Arrays immer interessant. Vor einigen Jahren noch schien fünf US-Dollar pro GByte der anvisierte Zielpreis für alle AFAs. Dieser Preis ist aufgrund der Kapazitätsverbesserungen bei NAND und der fortschrittlichen Datenreduktionstechnologien wie Komprimierung und Deduplizierung stark gefallen. Derzeit ist von Preisen von zwei US-Dollar pro GByte pro effektiv nutzbarer Kapazität die Rede, vorausgesetzt man erwirbt ein recht großes System. Es wird erwartet, dass die Preise innerhalb der nächsten ein oder zwei Jahre sogar auf einen Dollar pro GByte sinken werden, zumindest für die großen All-Flash-Modelle.

Eine Kaufstrategie für Anwender wäre es, genug Flash für heutige Anforderungen zu erwerben und später Kapazitäts-Upgrades in den kommenden Jahren zu unternehmen, wenn die Preise nach unten gehen. Das kann man umsetzen, indem bestimmte SSD-Größen (oder auch Flash-Module) jetzt erworben und diese im nächsten Jahr gegen höher kapazitive Drives oder Module ausgetauscht werden.

Performance-Optimierung

Demartek ist ein unabhängiges Test-Labor und wir verbringen die meiste Zeit damit, verschiedene Performance-Aspekte für Server und Storage-Systeme zu beleuchten. Bei Storage-Systemen fokussieren wir auf folgende drei Basis-Kriterien.

Input/Output Operations pro Sekunde (IOPS)

Durchsatz gemessen in Megabytes pro Sekunde (MBps)

Latenz gemessen in Millisekunden (ms) oder Microsekunden (µs), zusätzlich zu anderen Metriken des Host-Servers der Applikation

Uns fiel beim Test von All-Flash-Arrays auf, dass es bei diesen drei Aspekten und der Performance signifikante Unterschiede zu HDD-basierten Arrays gibt. Obwohl natürlich alles von der Workload abhängt, gewährleisten AFAs generell eine konsistentere Performance als Festplattensysteme, was sich besonders in den Latenz-Messungen zeigt.

Viele Workloads – zum Beispiel OLTP, VDI und Web-Server-Workloads – profitieren von den Latenzverbesserungen. Werden diese Workloads mit einem All-Flash-Array verarbeitet, so bemerkt der Endanwender dies sofort, da sich die Response-Zeiten verringern und die Performance stabil bleibt. Abhängig von der Workload, reduzieren AFAs die durchschnittliche Latenz auf eine Millisekunde.

IOPS

Die meisten Transaktions-basierten Workloads reagieren sofort auf IOPS-Verbesserungen. Einzelne Festplatten gewährleisten Hunderte an IOPS, während SSDs Tausende an IOPS im gleichen Formfaktor zur Verfügung stellen. Nutzt man diese 2,5-Zoll-Drives in einem All-Flash-Array, so ist es nicht ungewöhnlich zwischen 100.000 bis zu 400.000 IOPS in einem 2U-System zu erreichen – nach wie vor abhängig von der Workload natürlich.

Andere All-Flash-Systeme nutzen andere Formfaktoren wie zum Beispiel PCI Express (PCIe)-Karten oder proprietäre Formfaktoren. Diese werden oft als Module bezeichnet. Viele dieser nicht Drive-basierenden Formfaktoren haben eine höhere Performance pro Modul als SSDs, da sie als Interface PCIe nutzen. Einige dieser Systeme gewährleisten mehr IOPS als SSD-Arrays. Das reicht für viele Anwender aus, ihre transaktionalen Workloads zu bedienen. Anderen Anwendern eröffnet es neue Applikationsmöglichkeiten.

Einige große Kunden nutzen die verbesserten Durchsatzraten, die ihnen ein All-Flash-Array bietet. Zahlreiche der Extrakt-, Transform- und Load-Workloads, Analyse-Prozesse, Anwendungs-spezifische Replikationsaufgaben, Backup-Aufgaben und Streaming für große Datenbanken lassen sich in deutlich kürzerer Zeit abarbeiten. Die Zeitersparnisse werden oft typischerweise in Stunden oder Tagen bemessen, auch hier wieder abhängig von der spezifischen Workload. Wiederholt sich dies täglich oder wöchentlich, so können diese Zeiteinsparungen die höheren Kosten für ein AFA ausgleichen.

All-Flash-Arrays sind nun bereits seit geraumer Zeit am Markt und viele offerieren umfassende Funktionen und hohe Performance auf Enterprise-Niveau. Es ist eher schwierig, eine Argumentation zu finden, kein AFA zu kaufen. Darüber hinaus sind All-Flash-Systeme mittlerweile günstiger als noch vor einigen Jahren und verfügen über eine gute Zuverlässigkeit.

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Artikel wurde zuletzt im Mai 2015 aktualisiert

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