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Prognose 2017: Neue Speichertypen wie NVMe und Z-NAND sorgen für eine Revolution

2017 wird eine entscheidende Evolution bei Flash Storage bringen. Persistent Memory und NVMe bringen zunächst vor allem Leistungssteigerungen.

Laut den Top-Technologiefachleuten der IT-Industrie wird 2017 Flash Storage schneller werden, und die Kundenzahl wird weiter wachsen.

CTOs und andere führende Fachleute der Storage-Hersteller sagen voraus, dass die Adoption von Flash Storage durch die Unternehmen in dem Maße deutlich zunehmen wird, wie leistungsfähigere Laufwerke auf den Markt kommen und die Preise weiter sinken werden. Und sie erwarten schnellere Flash-Systeme angesichts einer neuen Welle von latenzsenkenden Technologien wie NVMe (Nonvolatile Memory Express) SSDs (Solid-State Drives) und von NVMe-oF (NVMe over Fabrics).

Um die neuen Technologien wie NVMe und NVMe-oF voll ausnutzen zu können, werden die Hersteller von traditionellen Storage Arrays an ihrer Architektur zu arbeiten haben. Das wird 2017 zu einer günstigen Situation für Start-ups führen, um Anwender mit ihren Lösungen für anspruchsvolle Workloads zu beeindrucken, die zugleich sehr schnell sind und wenig Latenz verursachen.

Für Unternehmen, die nicht genug Leistung haben können, werden neue Speichermedien wie 3D XPoint von Intel und Micron sowie Z-NAND von Samsung interessant sein.

Im Folgenden einige Voraussagen von Spezialisten der Storage-Branche dazu, wie die Welt von Enterprise Flash Storage und Solid-State Storage im Allgemeinen im Jahr 2017 und darüber hinaus aussehen wird.

Der Einsatz von Enterprise Flash Storage beschleunigt sich

Daniel Cobb, Dell EMC Fellow, VP of Global Technology Strategy, Dell EMC, prognostiziert:

„Wir werden weiterhin eine zunehmende Adoption von Flash sehen, selbst über das hinaus, was es schon an Prognosen dazu gibt. Weitere 3D-NAND-Fabrikationsanlagen werden betriebsbereit sein, und sie werden bald soweit sein, größere Stückzahlen zu erzeugen. Und wenn wir die kleinen Produktionseinschränkungen bei Flash aus der gegenwärtigen Übergangsperiode überwunden haben, werden wir eine weitere Zunahme der Flash-Adoption erleben.“

Hu Yoshida, CTO, Hitachi Data Systems, sagt voraus:

„Flash ist auf dem Weg zum dominanten Speichermedium, und das ermöglicht es uns, uns weniger mit Tuning und Management von Storage zu befassen. Man muss sich nicht mehr darum kümmern, was zu Tier 1 oder zu Tier 2 gehört, oder welche Anwendung auf Flash laufen muss. Flash wird überall sein. Der Wendepunkt ist eingetreten: Es geht nicht mehr um Preis- oder Performance-Fragen. Die Roadmap für Flash sieht sogar noch besser aus. Mit neuen Technologien wie 3D und TLC werden die Flash-Kapazitäten dramatisch zunehmen. Laut den Herstellern werden bis 2020 Flash-Module mit 128 Terabyte verfügbar sein. Das bedeutet, dass die Preise deutlich sinken werden.

Mehr Storage-Hersteller sowie Unternehmen, die wie Google und Facebook ihre eigenen Storage-Systeme aufbauen, werden mit dem Bau eigener Flash-Module beginnen, wenn ihnen die Vorteile für Zusatznutzen klargeworden sind. Sie können mehr Intelligenz in die Flash-Module einbringen und Flash damit effizienter machen, weil es programmierbar ist. Sie können Funktionen wie zum Beispiel Komprimierung ohne jeden Performance-Verlust auf die Controller-Anschlüsse hinzupacken. Mit den Programmierfunktionen innerhalb des Flash-Laufwerkes das Laufwerk neuformatieren und damit auch die Zellen löschen, die der Controller nicht sieht. Dies ist wegen Datenschutzanforderungen wichtig.“

Vincent Hsu, IBM Fellow, VP and CTO, IBM Storage, wagt die Prognose:

„Kurzfristig wird 3D TLC stark gefragt sein. Es gibt bereits Versuche, an QLC (Quad-level Cell) zu arbeiten, mit vier Bits pro Zelle. Dafür ist es noch sehr früh. Aber ich glaube, dass das gegen Ende 2017 ein Thema wird. Wegen der Verbesserungen bei der Dichte wird Flash mehr Workloads übernehmen. Es wird nicht mehr um Online Transaction Processing (OLTP) gehen. Es gibt bereits Kundenforderungen nach All-Flash File- und Objekt-Storage, und ich glaube, wir werden mehr von diesen Anfragen im Jahr 2017 sehen.“

NVMe und NVMe over Fabrics liegen im Trend

Daniel Cobb, Dell EMC Fellow, VP of Global Technology Strategy, Dell EMC:

„Wir sprechen nicht mehr bloß über NVMe und NVMe over Fabrics, sondern beginnen noch 2017 mit ihrer Auslieferung. Es wird endlich ein reichhaltiges Ökosystem für NVMe-Drives geben, ähnlich wie beim SAS-Protokoll, das es schon lange gibt. Und NVMe over Fabrics wird neue Möglichkeiten eröffnen, wie Hosts Storage-Systeme ansprechen. Die Branche wird nicht gleich vollständig auf diese neuen Technologien umschwenken, aber nach neuen Einsatzmöglichkeiten suchen. Wir werden zunächst Anwendungsfälle sehen, bei denen Kunden sich gerne wegen besonders niedriger Latenzen und wegen des höchstmöglichen Durchsatzes engagieren werden. Das betrifft externe und interne Storage ebenso wie DAS-Storage (Direct Attached Storage) in Servern und hyperkonvergenten Infrastrukturen (HCI).

Matt Kixmoeller, VP of Products, Pure Storage:

„Die dominierende Flash-Technology ändert sich gerade von SATA- und SAS-Drives zu NVMe-Laufwerken. Dies eröffnet die nächste Generation von Performance und Effizienz. NVMe-Drives mit zwei Ports sind jetzt verfügbar und damit geeignet für All-Flash Arrays im Unternehmensumfeld macht. Dies wird zu einer wirklich großen Transformation für All-Flash-Array-Architekturen führen. Leicht Nachrüstung geht aber nicht. Es wird eine Evolution des Hardwaredesigns und der Softwarearchitektur erforderlich sein, um das Beste aus NVMe herauszuholen. Die erste Welle werden NVMe-Geräte und der Einsatz von NVMe in All-Flash-Arrays sein.

Die nächste Welle wird der Umstieg auf NVMe over Fabric sein. Dies ist besonders interessant, weil das die Beziehung zwischen DAS- und SAN-Storage ändern wird. Wenn man auf die neuen Anwendungen wie Hadoop, Spark, Cassandra und all die NoSQL-Datenbanken schaut, dann sind sie für die Architektur von DAS-Storage entwickelt. Sie werden in der Regel auf Standardservern mit eigenen Flash- oder Disk-Drives implementiert. NVMe durchbricht die Grenze und kann Network Attached Storage (NAS) auf das gleiche Performance-Niveau wie lokaler DAS heben.“

J Metz, R&D Engineer, Storage Networking and Solutions, Office of the CTO, Cisco Systems Inc.:

„Geräte für NVMe und NVMe over Fabrics (NVMe-oF) kommen jetzt heraus, aber sie bringen nicht wirklich die Storage-Architektur ins Wanken. Erste Installationen werden bestehende Features und Funktionen wiederholen, um Performance-Vorteile zu erzielen, aber sie werden nicht ernsthaft die Spielregeln ändern – noch nicht. Wirklich einfallsreiche Lösungen werden 2018 auf den Markt kommen. Aber Early Adopters werden bereits 2017 einige interessante proprietäre Lösungen von Start-ups finden.“

(Metz betont, dass seine Vorhersagen seine persönlichen Aussagen sind und nicht die Ansichten seines Arbeitgebers repräsentieren.)

Martin Skagen, CTO of Data Center Infrastructure Division, Brocade Communications Systems:

„All-Flash Arrays werden die Grenze von 10 Millionen IOPS durchbrechen, und NVMe wird dabei helfen. NVMe ist wirklich Flash 2.0. Als wir vor ein paar Jahren mit Flash anfingen, gab es nur eine einzige Art von Flash. Die Performance unterschied sich kaum zwischen den verschiedenen Varianten, und es gab eine Menge Dinge zu beachten, damit Flash wirklich korrekt arbeitete. Dann wurden die Produkte mehr und mehr zum Standard und der Markt für All-Flash Arrays zog an.

Aber NVMe ist eine Revolution, bei der man sehr leicht die Performance von bestehenden Flash-Systemen übertreffen kann – soweit man über die richtige Art von Infrastruktur verfügt. Aber es geht nicht nur darum, den existierenden SATA-Flash durch NVMe-Flash abzulösen. Es gibt eine Menge von Faktoren, die man bei der Flash-Lösung selbst zu beachten hat, besonders auf dem Controller. Vielleicht werden einer oder zwei der traditionellen Hersteller hier aktiv werden, aber es ist sowohl aus der Hardware- als aus der Softwareperspektive eine kostspielige Angelegenheit. Die kleineren neuen Anbieter haben hier mehr Chancen, weil sie ganz von vorne anfangen. Sie verfügen über keine bestehende Architektur, an die sie sich anpassen müssen, und ihre installierte Basis ist ziemlich klein.

NVMe könnte die Kunden in die Lage versetzen, die Flash-Preise nach unten zu drücken. Wenn man eine Menge Flash kauft, könnte es von Vorteil sein, die Flash-Komponenten nicht von dem Hersteller zu kaufen, von dem man schon das Array erworben hat. NVMe erlaubt Plug-and-Play, weil es aus einem wesentlich stärker standardisierten Chipset besteht.“

Vincent Hsu, IBM Fellow, VP and CTO, IBM Storage:

„Der Fokus wird auf neuen Protokollen liegen, um die Performance-Vorteile von Flash wirklich zu nutzen. Es wird verschiedene neue Protokolle und Schnittstellen geben. Eine Technologie wird nicht für alle Anforderungen der verschiedenen Workloads reichen. NVMe wird sich 2017 stärker durchsetzen, und in der Zukunft werden wir sehen, dass die Hersteller in reifere Produkte für NVMe over Fabric investieren werden. So stellt OpenCAPI mehr Möglichkeiten zur Reduzierung von Latenzen bereit. IBM Power Systems entwickelte CAPI (Coherent Accelerator Processor Interface) vor Jahren, und wir haben es zu einem offenen Standard gemacht. Es stellt sicher, dass der PCIe-Bus und die eingesetzten Prozessoren aufeinander abgestimmt sind. Es macht Zehntausende von Instruktionen auf dem Storage-Layer überflüssig und liefert wesentlich niedrigere Latenzen. OpenCAPI kann zehnmal so viel Leistung wie das PCIe-Interface abliefern.“

Neue Speicher-Technologien für Enterprise Flash Storage

Daniel Cobb, Dell EMC Fellow, VP of Global Technology Strategy, Dell EMC:

„Neue Speichermedien werden auf den Markt kommen. Wir werden endlich etwas von 3D XPoint von Micron und Intel sehen. Es ist nicht ganz so schnell wie DRAM, aber es ist schneller als NAND. Es bietet Zugangszeiten von hunderten Nanosekunden.  Die Architekturvorteile von NVMe kommen dadurch zur Geltung, mit niedrigen Overheads und großer Performance bei günstigen Preisen. Es ist 20 Jahre her, seitdem die Computerbranche die Geburt eines neuen Speichermediums erlebt hat.

Wir werden auch alternative Medien wie Z-NAND von Samsung sehen – die Antwort auf 3D XPoint –, die die Lücke zwischen den Leistungen von DRAM und Flash schließen werden. Eigentlich verzichtet Samsung darauf, einen neuen Medientyp zu schaffen und will stattdessen NAND schneller machen. Die IT-Branche hat sich darauf konzentriert, NAND günstiger zu machen und mit größeren Kapazitäten auszustatten, aber nicht darauf, es zu beschleunigen. Es lohnt sich, den Technologieansatz von Samsung zu beobachten, denn jedes Mal, wenn einer der größeren Memory-Hersteller sich ernsthaft auf etwas einlässt, setzen sie viel ein.“

Milan Shetti, CTO of Data Center Infrastructure Group, Hewlett Packard Enterprise:

„Nichtflüchtige Speicher (Persistent Memory) wird Compute- und Storage-Produkten verändern. Wir werden sowohl den DRAM-Formfaktor als auch die Einführung von batteriegestütztem nichtflüchtigem Speicher Gestalt sehen, was früher Laufwerke übernahmen. Die Kunden werden zuerst damit beginnen, batteriegestützte DIMMs (Dual In-line Memory Modules) zu kaufen. Wenn neue Technologien verfügbar werden, werden sie diese genauso annehmen. Was im Consumer-Bereich zur Preissenkung von Flash erreicht wurde, passiert jetzt entsprechend durch das Internet der Dinge (IoT), weil mehr und mehr Sensoren in den Geräten lokalen Speicher brauchen. Das wird eine jahrelange Reise werden.“

J Metz, R&D Engineer, Storage Networking and Solutions, Office of the CTO, Cisco Systems Inc.:

„Fortschritte bei Persistent Memory und Storage-Class Memory werden die Art und Weise ändern, wie Anwendungen und Betriebssysteme mit Storage zusammenarbeiten. Tiering-Lösungen werden zusammenbrechen. Tier 1 von heute wird zu Tier 0 werden. Tier 2 von heute wird zu Archivierung werden. Veränderungen bei Latenzen und Flaschenhälse auf der Computerseite werden die Art des Datenzugriffes verändern und die Verarbeitungsdauer. Bestimmte Systeme wie zum Beispiel einige Caching-Mechanismen werden verschwinden, weil sie für zusätzliche Latenzen und aufgeblähte Infrastrukturen verantwortlich sind.“

Mark Bregman, CTO, NetApp:

„Längerfristig sehen wir die Einführung der nächsten Generation von Storage-Class Memory. In einer ersten Welle wird leistungsfähiges und beständiges Memory in Storage-Geräten eingesetzt werden. Aber es gibt immer weniger Gründe, es so zu verpacken, dass es wie Storage aussieht. Ich glaube, wir werden neue Systemarchitekturen sehen, die mehr wie ein System mit sehr, sehr großem beständigen Speicher aussehen als eines mit kleinerem an Storage angeschlossenem Speicher. Es wird also zur Evolution neuer Systemtechnologien mit massivem beständigem Speicher kommen. Und das bedeutet, dass die Nachfrage für Attached Storage nachlassen und sich mehr in Richtung Archivierung verlagern wird: Tier 1 und Tier 2 werden nicht mehr so wie heute von hoch-performantem klassischen Storage bestimmt werden. Aber das wird alles noch nicht im Jahr 2017 geschehen. Wir werden wahrscheinlich neue Unternehmen mit diesen neuen Architekturen in den nächsten zwölf Monaten sehen. Und sie werden ganz vorne auf dieser neuen Welle reiten.“

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Artikel wurde zuletzt im März 2017 aktualisiert

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