Tipps zur Eigen-Installation von SSDs

Bei der Installation von SSDs sollte man wissen, welche Anwendungen/Workloads am meisten von einer SSD-Installation profitieren.

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Immer mehr Organisationen nehmen die Installation von Solid-State-Drives inzwischen selbst in die Hand. Wir haben deshalb an dieser Stelle ein halbes Dutzend hilfreicher Tipps dafür zusammengestellt. Diese können dabei helfen, herauszufinden, ob und wie Sie bei der Installation von SSDs in Ihrem Unternehmen nach dem Prinzip „Do it Yourself“ (DIY) vorgehen können.

Ermitteln Sie, welche Anwendungen/Workloads am meisten von einer SSD-Installation profitieren

Latenz-empfindliche Anwendungen mit Random-Access-Mustern profitieren am meisten von den leistungssteigernden SSDs. Zu den bevorzugten Flash-Kandidaten gehören auch Online Transaction Processing (OLTP), E-Mail und virtuelle Desktop-Infrastrukturen, sagt Tony Palmer, Senior Lab Analyst von Enterprise Strategy Group Inc. im US-Bundesstaat Massachusetts.

„Weil Organisationen immer mehr Anwendungen auf immer weniger Servern hosten und virtualisieren, sehen die I/O-Workloads schnell nur noch nach Zufallsmustern aus. Deshalb können bereits kleine bis mittlere Unternehmen mit Exchange, SQL Server, SharePoint und anderen Applikationen, die allesamt auf einem oder zwei Servern liegen, von SSD profitieren“, schreibt Palmer in einer E-Mail.

Laut Dennis Martin, Gründer und Präsident des Test- und Beratunghauses Demartek LLC aus dem US-Bundesstaat Colorado, sind Hard-Disk-Drives (HDDs) gut für sequentielle Lese- und Schreibvorgänge geeignet. SSDs hingegen kämen auch mit zufälligen I/O-Mustern – inklusive Datenbank-Updates und Verarbeitung von Online-Analysen zurecht. Er merkt an, dass die von Demartek getesteten E-Mail-Server mit SSDs eine signifikant bessere Performance aufwiesen als mit den leistungsstärksten Festplatten. DIY-Anhänger könnten ein SSD-Laufwerk auch in einem E-Mail-Server einsetzen, entweder als Boot- oder als Storage-Drive. Dabei komme es darauf an, qualitativ hochwertige Laufwerke zu kaufen, die über genügend Kapazität zum Speichern all der E-Mails verfügen.

„Ich denke, dass sich nahezu überall gute Einsatzmöglichkeiten für ein SSD finden lassen“, sagt Martin. Er selbst starte relativ häufig eine kleine VMware-Installation auf einem SSD-Laufwerk und lasse sie von dort aus laufen.

Gartners Principal Research Analyst Sergis Mushell empfiehlt, dass IT-Anwender zunächst Anwendungen oder Workloads auswählen, die nicht geschäftskritisch sind. So könnten Metadaten auf SSD untergebracht werden, um Suchvorgänge zu beschleunigen. Auch der Betrieb von Websites mit einer hohen Zahl von Zugriffen oder beliebten Videos damit sei denkbar.

„Sie erreichen so eine deutliche Beschleunigung, bei gleichzeitig minimalem Risiko“, sagt Mushell. „Aber sobald Sie sich mit DIY in den Bereich des primären Storage wagen, geht es um Umgebungen, die ein sehr hohes Risiko für Sie bedeuten.“

Recherchieren Sie die wichtigsten SSD-Arten und -Formfaktoren

Eine der größten Einschränkungen von SSD ist der Verschleiß. In einem NAND-Flashblock müssen erst alle Bits gelöscht werden, bevor Daten geschrieben oder programmiert werden können. Dieser Programmier-/Schreibprozess zerstört auf Dauer die Oxidschicht, von der die Elektronen festgehalten werden. Das Ergebnis: Der NAND-Flash verschleißt (Wear-out).

Die drei wichtigsten NAND-Flashdrives, die gegenwärtig in Unternehmensszenarien Verwendung finden, sind: Single-Level Cell (SLC), Multi-Level Cell (MLC) und Enterprise Multi-Level Cell (eMLC). Die Verschleiß-Prognosen für diese SSDs unterscheiden sich teils deutlich. Die traditionell zitierte Kennzahl sind 100.000 Programmier-/Lösch- (P/E)-Zyklen (auch als „Schreib-/Lösch-Zyklen“ oder „Endurance-Cycles“ bezeichnet) für SLC. Für eMLC sind es immerhin noch 30.000 und nochmals deutlich niedrigere 10.000 für MLC.

Anfangs haben Storage- und Server-Hersteller für die Verwendung in Unternehmen SLC-Flash bevorzugt. Inzwischen sind sie aber dazu übergegangen, auch die preisgünstigeren MLCs und eMLCs einzusetzen. Dies liegt daran, dass die Laufwerk-Hersteller Wege gefunden haben, die Verlässlichkeit ihrer Produkte zu verbessern – mit intelligenten Algorithmen für Verschleiß-Verteilung und Fehlerkorrektur, Überversorgung und anderen komplexe Optimierungsmechanismen. MLC kann zwei oder mehr Bits pro Zelle speichern und ermöglicht eine größere Kapazität als SLCs.

„Nahezu jeder verwendet heute MLC“, sagt Marc Staimer, President von Dragon Slayer Consulting im US-Bundesstaat Oregon. „Nur wenige Leute setzen noch auf SLC, außer vielleicht im Bereich der High-Performance.“

Die deutlich kostspieligeren SLC-Flashspeicher können für Szenarien mit hohen Schreibanforderungen erforderlich sein. Denn sie bieten eine bessere Performance, sind verlässlicher und halten länger. Die günstigeren, langsameren MLCs eignen sich am besten für stark leselastige Workloads bei gleichzeitig begrenztem Schreibaufkommen. Beispiele hierfür sind Webcontent-Hosting, Video-Streaming und die Verwendung als Boot-Drive in Servern. Die Option in der sprichwörtlichen goldenen Mitte lautet eMLC.

„MLC und eMLC sind am kostengünstigsten. Sie sollten jedoch den Schreibverschleiß nicht außer Acht lassen.“, schreibt Palmer. „Falls Sie nur ein einziges Gerät einsetzen wollen, ist SLC eindeutig die bessere Wahl – auch wenn es höhere Kosten verursacht.“

Martin hat nach eigenem Bekunden keine Bedenken dagegen, MLC der Consumer-Klasse als Boot-Laufwerke für Server zu verwenden, weil sie kaum Schreibzugriffe verarbeiten müssten. In Servern mit Anwendungsdaten verwende Demartec aber eher eMLC oder SLC.

Die „Kunst“ bei Solid-State Storage besteht laut Mushell von Gartner darin, Verschleiß-Verteilung und Daten-Integrität zu beachten. Bei mehr als 100 verschiedenen Anbietern auf dem Markt seien Kunden gut beraten, eine sorgfältige Evaluierung der einzelnen Produkte vorzunehmen.

Allgemein stehen bei SSDs verschiedene Formfaktoren zur Auswahl. Im Regelfall werden sich Anwender vor die Wahl gestellt sehen: Entweder verwenden sie SAS- und SATA-basierte SSDs, die in die üblichen HDD-Einschübe passen. Oder es kommen PCI Express (PCIe)-Flash-Karten zum Einsatz, die direkt in den PCIe-Bus gesteckt werden.

Einer der Hauptvorteile der direkt verbundenen PCIe-Karten besteht im Umgehen der traditionell aufwendigen Storage-Protokolle, was eine geringere Latenzzeit zur Folge hat. Staimer weist jedoch darauf hin, dass DIY-Anwender über deutlich bessere Qualifikationen verfügen müssen, wenn sie statt SAS-basierten SSDs mit HDD-Formfaktor PCIe-Karten verwenden wollen.

SSDs mit HDD-Formfaktor sind „eine deutlich weniger riskante Methode als PCIe, weil ein SAS-Controller genutzt wird, der bereits in das System eingebunden ist“, so Staimer. Andererseits müssten Benutzer eine niedrigere Performance in Kauf nehmen, weil der SAS-Controller hier eine Einschränkung bringe.

Wählen Sie den optimalen Einsatzort für Solid-State-Storage

Highend-Arrays namhafter Hersteller sind in der Regel nicht ideal dafür, um in ihnen SSDs vom freien Markt zu verwenden. Denn nicht zertifizierte Laufwerke können negative Auswirkungen auf die Garantie und eventuell sogar auf den System-Betrieb haben.

Wer zu DIY neigt, dem empfiehlt Staimer die Installation von SSD in dieser Reihenfolge: Desktops, Notebooks, Server. Ebenfalls gute Kandidaten seien „Just a Bunch of Disks“ (JBOD)-Installationen, also mehrere Disks in einem Chassis, das mit einem Server verbunden ist. „Storage-Arrays eignen sich eher weniger“, sagt Staimer, „bei Markengeräten verlieren Sie in der Regel Ihren Garantieanspruch, wenn Sie das Gehäuse öffnen.“

Als Möglichkeit zur gemeinsamen Nutzung von in Servern eingebauten SSDs und PCIe-Flashkarten durch mehrere Server ist Melio zu nennen, eine Software von Sanbolic Inc. Auch der Mt. Rainier Hostbus-Adapter (HBA) von QLogic Corp., der 2013 auf den Markt kommen soll, wäre denkbar. Aber derlei Produkte sind natürlich ein zusätzlicher Kostenfaktor.

Schließen Sie Flash-Cache nicht aus

Wenn dann tatsächlich SSDs installiert werden sollen, neigen viele DIY-Anhänger dazu, diese für primäres Storage zu verwenden. Martin rät jedoch dazu, den Einsatz als Flash-Cache nicht voreilig auszuschließen: Caching sei relativ einfach zu integrieren, weil so keine Anpassungen von Anwendungen oder Storage vonnöten seien. Gleichzeitig lasse sich so eine signifikante Performance-Steigerung erzielen.

Als Voraussetzung für Caching muss allerdings eine entsprechende Software von einem Anbieter von SSDs, Storage oder Servern oder auch eines freien Software-Herstellers angeschafft werden. Zu den vielen Optionen zählen hier die Server-basierten Produkte von Fusion-io Inc., LSI Corp., OCZ Technology Group Inc., SanDisk Corp. und VeloBit Inc. Auf Software-Seite sind EMC Corp., NetApp Inc. und eine Reihe kleinerer Anbieter zu nennen. Zudem soll QLogics kommende Mt. Rainier HBA-Technologie die gemeinsame Nutzung gepufferter Daten für mehrere Server unterstützen. Dazu müssen diese PCIe-Karten von QLogics oder, in Umgebungen mit SAN-Storage, SAS-basierte SSDs.

Die Caching-Software ermittelt normalerweise jene Daten, auf die besonders häufig zugegriffen wird. Diese werden dann in den Flash-Cache kopiert. Flashcache-Produkte verwenden anstelle von SAS- oder SATA-basierten SSDs häufig PCIe-Karten, die direkt an die CPU und den System-Arbeitsspeicher angebunden sind. Server-basierte Flashcache-Optionen verringern die Latenzzeit, die für gewöhnlich mit den Netzwerk-Hops einhergehen.

Überprüfen Sie die Garantie- und Support-Vereinbarungen mit Ihrem Server-/Storage-Anbieter

Anbieter von Marken-Arrays und -Servern haben ihre Produkte in der Regel mit ausgewählten SSDs und PCIe-Karten getestet und diese entsprechend zertifiziert. Deshalb sollten IT-Einkäufer vor der Installation von SSDs erst einmal einen Blick in die Support-Verträge und Garantie-Bestimmungen werfen. Sie können so feststellen, ob Laufwerke vom freien Markt in irgendeiner Weise gegen diese Verträge verstoßen.

„Falls Sie das Storage-System eines großen Markenherstellers verwenden, können Sie nicht einfach die Laufwerke austauschen. Sie müssen auf das richtige Laufwerk achten“, warnt Martin. Immerhin besteht noch die Möglichkeit, die erforderlichen Laufwerke nicht direkt vom Server- oder Storage-Anbieter zu kaufen, sondern – eventuell günstiger – über Dritte.

Staimer mahnt DIY-Anhänger hier zur Vorsicht: „Viele Server-Anbieter werden sagen, 'Wenn es nicht von uns stammt, dann verfällt Ihre Garantie', und auch Ihre Service-Verträge werden ungültig.“ Probleme würden selbstverständlich trotzdem noch behoben – dann aber gegen Bezahlung.

Kaufen Sie Reserve-Geräte

Laufwerke können ausfallen – egal ob  HDDs, SSDs oder PCIe-Flashkarten. Kunden, die einen DIY-Ansatz verfolgen, sollten daher Reserve-Geräte vorhalten. Und weil SSDs und PCIe-Flashkarten deutlich teurer sind als HDDs, sollte man eine Reihe von Kennzahlen genauer betrachten, um die erforderliche Anzahl seiner Reserve-Geräte zu ermitteln.

Martin empfiehlt in diesem Zusammenhang, einen Blick auf die Garantiefrist des Herstellers zu werfen. Im Normalfall sollten Enterprise-SSDs längere Garantiezeiträume bieten als gängige Endanwender-Produkte. Weiterhin schlägt er vor, auf Herstellerangaben wie zum Beispiel geschriebene Terabytes (TBW) zu achten.

„Obwohl die SSD-Anbieter derlei Daten bereitwillig zur Verfügung stellen, nehmen nur sehr wenige Endanwender eine entsprechende Kalkulation für ihre Festplatten vor. Mit anderen Worten: Sie verfügen über keinerlei Vergleichsmaßstab“, erklärt Martin. „Bei Festplatten denkt man normalerweise nicht darüber nach, wie viele Terabyte pro Tag geschrieben werden. Deshalb haben die meisten Anwender kein Gefühl dafür, wie ein vernünftiger Wert aussehen könnte.“

TBW gibt die maximale Menge an Terabytes an, die ein Host unter Verwendung spezifischer Workloads und Anwednungsklassen (Client oder Enterprise) auf eine SSD schreiben kann. Die JEDEC Solid State Technology Association, vormals bekannt unter dem Namen Joint Electron Devices Engineering Council (JEDEC), stellt Leitlinien zur TBW-Ermittlung zur Verfügung, die auch als „Endurance Rating“ bekannt sind. Sie gestatten einen Vergleich von SSDs verschiedener Anbieter anhand eines Standard-Mechanismus.

Artikel wurde zuletzt im Januar 2013 aktualisiert

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