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Hybride Storage-Arrays verbinden das Beste aller Welten

Hybride Storage-Arrays sind günstiger als All-Flash-Systeme, reichen aber für viele Anforderungen aus. Wir geben eine Übersicht über die Angebote.

Die Kosten hybrider Storage-Arrays liegen zwischen denen von All-Flash- und All-Harddisk-Storage (All-HDD). Sie bieten die Geschwindigkeit und geringe Verzögerung von Flash, ohne die Kosten eines voll ausgebauten Solid-State-Systems.

Zwar sind hybride Flash-Arrays komplexer zu managen als All-Flash-Arrays oder All-HDD-Systeme. Dennoch sollte man sie wegen ihrer Flexibilität und ihrer geringeren Kosten in Erwägung ziehen. Das Preisspektrum hybrider Flash-Arrays reicht von einigen Zehnteln Cent pro Gigabyte bis zu einigen Dollar pro Gigabyte, ihre Leistung von einigen Megabytes pro Sekunde bis zu Hunderten Gigabyte pro Sekunde.

Zwar sind die grundlegenden Komponenten von hybridem Storage immer Flash- und festplattenbasiertes Storage. Allerdings gibt es diverse Flash-Schichten, dazu kommen mehrere Arten von Disk-Storage, zudem Tape, Cloud und Offline-Schichten. Alle gehören zur Auswahl – eine Lösung kann bis zu zehn unterschiedliche Schichten mit jeweils unterschiedlichen Kosten und unterschiedlicher Leistung umfassen.

Die meisten Unternehmen müssen unterschiedliche Storage-Aufgaben mit voneinander abweichenden Leistungsanforderungen handhaben. Einige von ihnen, etwa Echtzeit- und Online-Transaktionsverarbeiten mit konstant hohen Lasten, erfordern auch eine permanent hohe Leistung. Andere, wie eine virtuelle Desktop-Infrastruktur (VDI) und Server-Virtualisierung, erfordern plötzlich und über einen kurzen Zeitraum hohe Leistung. Wieder andere, wie die Verzeichnisse der einzelnen Anwender, brauchen nur relativ wenig Leistung.

Zwar ist es verführerisch, Storage-Arrays lediglich nach Flash und Hybrid zu kategorisieren. Doch es gibt innerhalb dieser Kategorien Unterkategorien, beispielsweise mindestens drei Arten von Flash. Die folgende Aufzählung ist nach der Leistung geordnet und beginnt mit der leistungsstärksten Kategorie: Memory-Bus, NVMe (Non-Volatile Memory Express), SATA- und SAS-Bus. Einige Hersteller setzen auch noch eine DRAM-basierende Storage-Komponente an die Spitze der Pyramide.

Storage-Anbieter verwenden meist Festplatten in drei Geschwindigkeiten, gemessen in RPM (Umdrehungen pro Minute): 15.000, 10.000 und 7.200, zudem gibt es SAS- und SATA-Versionen und solche mit integrierten Flash oder großen Mengen Cache-Speicher, die die Leistung gegenüber Basismodellen steigern.

Die meisten hybriden Storage-Systeme nutzen zwei Storage-Schichten oder mehr, damit sie optimale Leistung für unterschiedliche Aufgaben zur Verfügung stellen können. Sogar rein Disk-basierte Systeme ohne Flash haben in der Regel viel in den Storage-Controller eingebautes RAM, um Abfragen zu beschleunigen. Viele rein Disk-basierende Systeme integrieren heute auch Flash. Sogar in einige günstige NAS-Systeme kann man optional Flash-Laufwerke zusätzlich zu den rotierenden Festplatten einbauen, mit denen das System ab Werk ausgestattet ist.

IOPS, Skalierbarkeit, Resilienz und Stromverbrauch werden allesamt durch die Speicherschicht und den Aufbau der betreffenden Partition beeinflusst. Beispielsweise kann ein Volume oder eine Partition für lokale Replikation, für Replikation an einen Backup-Standort oder in die Cloud konfiguriert werden.

SSDs haben offensichtliche Leistungsvorteile, etwa mehr Durchsatz und mehr IOPS. Dazu kommen einige weniger offensichtliche Pluspunkte. So verbrauchen sie weniger Strom im Ruhezustand, können aber aus dem Ruhezustand in Mikrosekunden hochfahren. Bei stehenden Festplatten kann es Sekunden dauern, sie wieder zu aktivieren.

Abhängig vom Hersteller kann Storage-Management-Software als Storage-Virtualisierung, Auto-Tiering oder automatische Datenmigration bezeichnet werden. Jede derartige Funktion ermöglicht es, virtuelle Volumina oder Partitionen aufzubauen. Dabei können Menge und Typ der jeweils verwendeten Speicherschichten – also Flash, Harddisk oder andere – variieren, um jeder Anwendung mit der nötigen Leistung zu versorgen.

Echtzeit-Apps, die hohe Leistung und wenig Verzögerung benötigen, werden immer auf Flash gelegt oder sogar auf eine reine NVMe-Partition. Eine Archiv-Applikation dagegen kann eine Partition ausschließlich aus Festplatten bekommen. Eine Alternative dazu ist, der Storage-Management-Software die Platzierung der Daten zu überlassen. Dann bekommt jeder Applikationstyp optimale Leistung, egal, ob es sich um Echtzeit-Analytik, Online-Transaktionsverarbeitung, VDI oder Server-Virtualisierung handelt.

Einige Storage-Arrays können sich mit Tape, Cloud-Storage-Gateways oder Offline-Storage, beispielsweise mobilen Speichermedien wie RDX oder optischen Laufwerken, verbinden. Das erweitert nochmals das verfügbare Leistungs- und Kostenspektrum, um den unterschiedlichen Anwendungen gerecht zu werden. So können Archivanwendungen gelegentlich von „kaltem“ Storage in einigen Clouds profitieren, oder sie können als Gateways zu Objekt-basiertem Storage in diversen Rechenzentren dienen.

Hybride Storage-Arrays bieten Leistung zu geringeren Kosten

Tiering oder automatische Datenmigration hält im Allgemeinen die aktivsten Daten auf den schnellsten verfügbaren Speicherschichten, obwohl Datensätze auch manuell dafür bestimmt werden können, auf spezifischen Speicherschichten zu laufen. Das ist etwa sinnvoll, um sämtliche Datenbankindices immer auf einer All-Flash-Partition zu halten. Durch die Verschiebung der meistgebrauchten Daten auf den schnellsten Speicher bekommen alle Daten im Einsatz die bestmögliche Leistung.

Der tatsächliche Prozentsatz schwankt, aber die 20 Prozent der aktivsten Daten auf Flash zu halten, erfordert nur einen Anteil von 20 Prozent oder weniger der gesamten Storage-Kapazität in Flash. Weil Flash schnell genug ist, Kompression und Deduplizierung ohne Leistungseinbußen zu unterstützen, passen 20 Prozent der gesamten Datenmenge auf nur halb so viel bis ein Sechstel Flash-Speicher.

Wie lässt sich Cloud Storage mit Hybrid Storage kombinieren?

Viele Storage-Anbieter fügen ihren Storage-Systemen Cloud-Gateways hinzu. Damit können Storage-Administratoren Daten regelbasiert vom internen Storage ins Rechenzentrum und auf günstigeres, festplattenbasiertes Storage migrieren, vielleicht sogar auf noch billigeres Cloud-Storage. Die Cloud kann für Cold Storage oder Backups verwendet werden, beides nutzt kostengünstige Speichermedien.

So werden hybride Storage-Arrays angeboten

Das typische Modell ist ein Einzelgerät – eine kleine Box mit einem Controller und maximal 24 Laufwerken oder eine getrennte Controller-Box mit einem oder mehreren Controllern sowie mehreren mit Laufwerken gefüllten Rack-Etagen. Diese Systeme können durch weitere Geräte erweitert werden, die ebenfalls Controller und Laufwerke umfassen. Stärker modularisierte Systeme machen es möglich, jede Komponente eigenständig auszubauen. Systeme für größere Unternehmen haben bis zu 16 Controller-Paare, von denen jedes mehrere Rack-Etagen mit 24 oder mehr Laufwerken steuert.

Größere Hardwareinvestitionen lassen sich durch den Kauf eines reinen Softwareprodukts einsparen. Ein Beispiel ist SANsymphony von DataCore. Dabei wird das bestehende an Server angebundene Storage, Storage in existierenden Appliances oder in diversen SAN-Storage-Systemen verwendet. Ein solches System zu konfigurieren und zu warten erfordert erheblich mehr Erfahrung als bei einem SAN-System von einem Hersteller. Doch wenn es bereits große Storage-Bestände im Unternehmen gibt, kann man so erheblich sparen. Einige Systeme kann man relativ günstig mit nur sehr wenigen aktivierten Festplatten kaufen und mehr Kapazität bei Bedarf hinzuzufügen.

Die wichtigsten Anbieter auf dem Markt, darunter Dell, EMC, Hewlett Packard Enterprise, IBM, Hitachi und NetApp, haben ein breites Produktspektrum, das von einigen Terabytes Storage, wie sie etwa eine Niederlassung braucht, bis zu riesigen, Rechenzentrums-tauglichen Lösungen reicht. Letztere bedienen Zehntausende Anwender und führen Millionen Transaktionen pro Sekunde durch. Kleinere Anbieter wie Infinidat, Tintri oder Tegile, jüngst von Western Digital übernommen, haben weniger Modelle und fokussieren sich auf kleinere Kundengruppen.

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Artikel wurde zuletzt im November 2017 aktualisiert

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