Vergleich der heute verfügbaren All-Flash-Storage-Arrays

All-Flash-Arrays gibt es in vier Varianten. Sie unterscheiden sich in Performance und den verfügbaren Funktionen wie z. B. Thin Provisioning.

Gegenwärtig sind viele All-Flash-Storage-Arrays auf dem Markt zu finden – und alle werden wegen ihrer Geschwindigkeits- und sonstigen Vorteilen in den höchsten Tönen angepriesen. Dabei sind vier Hauptkategorien von All-Flash-Arrays zu unterscheiden – was sich natürlich in einigen Monaten schon wieder ändern könnte:

1.    Traditionelle Storage Arrays

Die Storage-Controller in den traditionellen Arrays sind nicht geändert worden, um die besonderen Performance- und Management-Anforderungen der Solid-State-Technologie zu unterstützen. Sie verfügen über SSDs in dem Formfaktor einer Festplatte (HDD) und behandeln die SSD genau so wie eine HDD. 

Was ist ein „Write Cliff“? 

Wenn alle Zellen in einem Flash Drive mindestens einmal beschrieben worden sind, wird ein Lese-Lösch-Schreib-Vorgang bei jeder neuen Schreibanforderung an die SSD angestoßen. Dies führt zu einem Absinken der Performance, was bei einer graphischen Darstellung wie eine stark abfallende Klippe aussieht.

Dies bedeutet, dass die Lebensdauer unterstützende Mechanismen wie „Wear Leveling“ nur in der SSD angesiedelt sind, aber nicht im Controller. So kann beim SSD-spezifischen „Write Cliff“ die Performance für den Schreibvorgang stärker abnehmen, als das in All-Flash-Arrays mit entsprechenden eingebauten Kontrollen der Fall wäre.

Diese traditionellen Speichersysteme können mit SSDs eine gewisse Performance-Steigerung mit geringeren Antwortzeiten erbringen, aber ein Performance-Bottleneck ergibt sich dann auf der Controller-Ebene. Arrays dieser Ausstattung schaffen je nach Workload eine Verdopplung der Performance, verglichen mit reinen HDD-Arrays. Die Latenzzeit kann bis unter eine Millisekunde fallen. 

2.    Traditionelle Storage Arrays mit erneuerter Architektur

Einige Hersteller, die mit ihren traditionellen Storage-Controllern Features wie Replikation, Deduplizierung und Thin Provisioning unterstützen, haben ihren Controllern eine neue Architektur mit auf den Weg gegeben und ihre ASICs angepasst. Dies erlaubt den Controllern, das besondere Verhalten und die Performance der Solid-State-Technologie zu unterstützen und gleichzeitig die bisherigen fortgeschrittenen Funktionen anzubieten, an die ihre Kunden gewohnt sind.

Im Vergleich zur reinen HDD-Nutzung dieser Arrays kommt die durchschnittliche Performance je nach Workload so an einen fünffachen Performance-Gewinn heran. Bedingung dafür ist, dass 90 Prozent der SSD-Kapazität genutzt werden. Außerdem werden Latenzzeiten von etwa 500 bis 800 Mikrosekunden erreicht. Zu den All-Flash-Arrays dieser veränderten Bauart gehören zum Beispiel HP StoreServ 7450 und NetApp EF550.

3.    Angepasstes Design der Flash-Module

Andere Hersteller haben den Ansatz einer erneuerten Architektur der traditionellen Storage-Arrays einen Schritt weiter getrieben und ein angepasstes Modul-Design geschaffen, um den Besonderheiten der Flash-Technologie wie Metadata-Management und „Garbage Collection“ gerecht zu werden. Unter Garbage Collection versteht man die Suche nach Daten, die beim ständigen Schreiben und Löschen übrig geblieben sind und vom Betriebssystem eingesammelt werden, um freien Speicherplatz zu schaffen.

Die interne Kommunikation der angepassten Flash-Module ist PCIe-basiert. Ein solches Array-Design stellt eine gute Balance zwischen hoher Performance und den fortgeschrittenen Features einer erneuerten Architektur von Storage-Controllern (siehe Punkt 2) dar. Hierbei ist aber zu beachten, dass es sich um ein proprietäres Design handelt und handelsübliche SSDs nicht zum Austausch der angepassten SSDs benützt werden können.

Je nach Workload ist der durchschnittliche Performance-Gewinn gegenüber HDDs fünf bis zehn Mal so groß  – wenn mehr als 90 Prozent der Kapazität genutzt werden. Die Latenzzeiten betragen etwa 500 Mikrosekunden. 

Hitachi Data Systems (HDS) stellt zum Beispiel All-Flash-Arrays diesen Typs her. Was dieses Design so interessant macht, ist der Grad an Flexibilität, mit dem es in die „Unified-Storage“-Familie integriert werden kann. Eine Reihe von unterschiedlichen Konfigurationen kann so unterstützt werden, einschließlich von SAN- und NAS-Lösungen.

4.    Von Grund auf neu konzipierte All-Flash-Arrays

Diese Arrays sind speziell für die Flash-Technologie von Grund auf neu entworfen worden. Sie sind besonders für Metadata-Management und Puffer-Algorithmen ausgelegt, die sich positiv auf die Garbage Collection auswirken. Gegenwärtig sind sie häufig noch begrenzt, was fortgeschrittene Funktionen wie Copy-Technologien angeht, aber einige Hersteller bieten bereits Inline-Mechanismen wie Datenreduzierung und Speicheroptimierung an. 

Ebenso findet man Scale-out-Architekturen am Markt, die sich im Gegensatz zu Scale-up-Ansätzen bei In-Memory-Datenbanken bewährt haben. Durchschnittlich lässt sich je nach Workload (und Auslastung der Kapazität zu 90 Prozent) eine Performance-Steigerung um den zehnfachen Wert erreichen, mit niedrigen Latenzzeiten um 200 Mikrosekunden. Modelle für diesen neuen All-Flash-Array-Typus mit erweiterten Funktionen wie Data Deduplication, Komprimierung oder Thin Provisioning gibt es von Herstellern wie Pure Storage, EMC XtremIO oder SolidFire. Von SolidFire wird außerdem eine Scale-out-Architektur angeboten.

Arrays für All-Flash-Storage befinden sich noch in einem Entwicklungs- und Reifeprozess. Wer sich für All-Flash-Arrays entscheidet, sollte sich genau überlegen, welche der hier geschilderten vier Varianten genügend Performance für seine Business-Aufgaben und die eingesetzten Applikationen bietet.

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Artikel wurde zuletzt im Oktober 2014 aktualisiert

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