Vergleich von All-Flash-Arrays: Der Schlüssel zu hoher Performance und Kapazität

Tipps, welche Kriterien bei der Wahl eines All-Flash-Arrays entscheidend sind, damit es die Performance- und Kapazitätsanforderungen optimal erfüllt.

Damit ein All-Flash-Array die bestehende Umgebung mit entsprechender Performance und Kapazität bedienen kann, sollte der Administrator zunächst ein paar Schlüsselkriterien beachten.

Eine Herausforderung, der sich Hersteller von All-Flash-Systemen stellen müssen ist die, dass sie sich vom Wettbewerb abzeichnen und signifikant unterscheiden müssen. Letztlich ist das Storage-Medium in allen Produkten mehr oder weniger das gleiche: Die meisten All-Flash-Arrays (AFA) verwenden MLC-Flash.

Deswegen streiten sich diese Anbieter meist um nur minimale oder gar irrelevante Performance-Unterschiede ihrer Produkte. Hier geben wir Ihnen Schlüsselfaktoren an die Hand, mit denen sie All-Flash-Arrays vergleichen können.

Kernfunktionen: Thin Provisioning, Snapshot, Cloning

Die meisten Hersteller von All-Flash-Systemen bieten mittlerweile Kernfunktionen an, die man von Storage-Systemen fürs Rechenzentrum erwarten kann. Dazu gehören Thin Provisioning, Snapshots und Cloning (beschreibbare Snapshots). Festplatten-basierte Systeme mussten sinnvoll mit diesen Funktionen ausgestattet werden, da sie die Performance beeinträchtigen können. So sah man beispielsweise hier das so genannte Thick Provisioning virtueller Maschinen als beste Methode an, um Performance-kritische Situationen meistern zu können.

Flash und im speziellen die All-Flash-Storage-Arrays haben diese Umstände völlig verändert. Die oben genannten Funktionen erzeugen jedes Mal, wenn Daten erstellt oder aktualisiert werden, zusätzliche Schreib-Workloads im Storage-System. Flash bearbeitet diese I/Os schneller ab als Festplattenspeicher, weswegen die Funktionen weniger Einfluss auf die Performance haben. Kombiniert man das mit dem Fakt, dass AFAs weitaus mehr Performance zur Verfügung stellen als viele Rechenzentren brauchen, dann erhält man eine Funktionspalette, die sich ohne Performance-Bedenken installieren lässt.

Im Allgemeinen sind diese Funktionen nun Standard bei All-Flash-Systemen und ihre Nutzung ist empfehlenswert und sinnvoll. Die Funktionen selbst geben keinerlei Anlass zu Bedenken. Trotzdem sollten sich IT-Planer damit auseinander setzen, wie Hersteller von All-Flash-Arrays diese Funktionen bereitstellen.

Integrierte Funktionen vs. zusätzliche Funktionen (add-on)

Hersteller von AFAs nutzen derzeit zwei Methoden, die Kernfunktionen den Anwendern zur Verfügung zu stallen. Anbieter wie Pure Storage, EMC ExtremIO und Dell Compellent haben ihre Storage-Software völlig neu entwickelt und integrieren diese nun in ihre Angebote. In diesen Fällen nutzen die Hersteller Standard-Hardware, um darauf ihre Software zu installieren. Diese Anbieter sehen sich deswegen auch eher als Software-Anbieter und weniger als Hardware-Hersteller.

Firmen wie Violin Memory, IBM (Texas Memory) und Tegile nutzen externe Ressourcen, um einige oder gar alle Datenservices bereitzustellen. Sowohl IBM als auch Violin verwenden dafür eine externe Appliance. Tegile nutzt ZFS direkt an der Quelle und fügt dann Funktionen wie Datendeduplizierung, Kompression und Metadaten-Management hinzu.

Die integrierten Lösungen sollten problemloser zu integrieren und verwalten sein und dabei auch keine Zusatzkosten erzeugen. Auf der anderen Seite lassen sich IBM und Violin sehr einfach als einfache Flash-Arrays einsetzen und konfigurieren, die keine weiteren Funktionen bieten. Für Umgebungen, die eben „nur“ ein Mehr an Performance (beispielsweise zusätzlich 500k IOPS) benötigen, ist dies eine attraktive Option.

Vergleich von Scale-out und Scale-up All-Flash-Arrays

AFA-Hersteller werden danach aufgeteilt, wie sich ihre Produkte skalieren lassen. Mit Scale-up-Arrays wie von Tegile, Violin, IBM und Pure Storage kauft der Anwender die gesamte potentielle Performance, die das Array bietet. Die einzige Komponente, die sich hier noch hinzufügen lässt, sind weitere Drive-Module.

Der Nachteil dieser Scale-up-Systeme ist, dass das Rechenzentrum irgendwann in punkto Performance und Kapazität an seine Grenzen stößt, was dann die Anschaffung neuer Systeme nötig macht. Allerdings gewährleisten selbst Midrange-Scale-up-AFAs Hunderttausende an IOPS. 

Darüber hinaus verfügen die Systeme über Deduplizierung und/oder Kompression, so dass sich durch diese Effizienz viele Lösungen bis in zwei-oder dreistellige Terabyte-Größen skalieren lassen. Es muss ebenso darauf hingewiesen werden, dass viele Hersteller den Austausch älterer Controller erlauben, so dass sich hiermit auch die Skalierbarkeit für Performance und Kapazität optimieren lässt. Unabhängig davon, sollten Anwender genau prüfen, ob die potentielle Kapazität und Performance des Systems auch für künftige Anforderungen ausreicht.

Scale-out-Systeme wie die von SolidFire, EMC XtremIO und Kaminario bestehen aus einem Cluster aus Servern, auf denen die Software läuft. Der Server-Pool selbst stellt die Performance und Kapazität bereit. Die meisten dieser Systeme verfügen in der Minimalkonfiguration über drei Nodes, was ein wenig zu viel für ein herkömmliches Rechenzentrum sein mag. 

XtremIO und Karminario ermöglichen es aber, Modelle mit einer einzigen Node im Scale-up-Design einzusetzen. Werden mehr Performance und/oder Kapazität benötigt, dann kann der Anwender in den Scale-out-Modus wechseln. SolidFire hingegen bietet ein sehr kleines 3-Node-Cluster, das sich mit anderen Nodes unterschiedlicher Größe innerhalb des gleichen Clusters kombinieren lässt.

Die Rolle der Hochverfügbarkeit

Es ist logisch, dass ein All-Flash-Array ein System für geschäftskritische Anwendungen und Daten. Deswegen ist Hochverfügbarkeit (HA) eine essentielle Funktion, die diese Arrays mitbringen. Scale-out-Systeme garantieren HA allein schon durch ihre Cluster-Konfiguration. 

Fällt eine Node aus, übernehmen die anderen Nodes diese Workloads, während die defekte Node im Hintergrund wiederhergestellt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Performance im Falle einer defekten Node nur geringfügig reduziert wird. Je größer das Cluster umso geringer die Beeinträchtigung bei einem Node-Ausfall.

Scale-up-Systeme verfolgen einen von zwei Ansätzen für Hochverfügbarkeit: Active-Active oder Active-Passive. In Active-Active wird die Performance verteilt. Nachteilig hierbei ist, dass im Falle eines Ausfalls, ein Controller oder eine Node die gesamte Workload übernehmen muss und dies zu Performance-Einbußen von 50 Prozent führen kann.

In einer Active-Passive-Konfiguration operiert der zweite Controller erst dann, wenn der erste ausfällt. Erfährt der Primär-Controller also eine Panne, so werden alle Workloads an den zweiten Controller gegeben. Das bedeutet zwar, dass ein Stück Hardware inaktiv ist, bei Bedarf aber die Performance ohne Einschränkungen aufrecht erhält.

Darüber hinaus hat Scale-out-Storage einen weiteren Vorteil. Einige Workloads lassen sich so konfigurieren, dass sie auch den Ausfall mehrerer Nodes überstehen. Bei Scale-up-Systemen mit Active-Active würden Ausfallzeiten entstehen, wenn der zweite Controller ausfällt, während der erste noch wiederhergestellt wird. Zwar sind diese Fälle äußerst unwahrscheinlich, aber nicht unrealistisch.

Effizienz vs. Reine Performance

Vergleicht man All-Flash-Arrays, so gewährleisten alle Modelle einen gewissen Grad an Dateneffizienz. Viele Hersteller wie Pure Storage, Karminario, Violin, Tegile und XtremIO verfügen sowohl über Deduplizierung und Kompression. Andere wie Hewlett-Packard und IBM stellen nur eine dieser beiden Reduktionsmethoden zur Verfügung. 

Die meisten Rechenzentren können einigen Nutzen aus diesen Mechanismen ziehen. Virtualisierte Umgebungen, Desktops und Server profitieren von Deduplizierung, Datenbank-Umgebungen mehr von Kompression.

Es wird auch diskutiert, ob sich diese Funktionen abschalten lassen sollten. Hersteller wie Kaminario, Violin und IBM realisieren dies bereits. Daraus sollen Anwender Nutzen ziehen, deren Workloads nicht von den Funktionalitäten profitieren würden und die eher die reine Performance benötigen. 

Die Abschaltung der Funktionen sollte in besserer Performance und geringeren Kosten für das Storage-System resultieren. Trotzdem bringen AFAs selbst mit installierten Funktionen mehr Performance als herkömmliche Plattenspeicher. Hier sollte sich der Administrator überlegen, ob es dann nicht sinnvoller ist, das System mit allen Funktionalitäten einzusetzen.

All-Flash-Systeme miteinander zu vergleichen kann schwierig sein, muss es aber nicht. Der Schlüssel, hier das beste und bezahlbare System für die jeweilige Umgebung zu finden, liegt darin, zu wissen, wie viel Performance und Kapazität wirklich benötigt wird – jetzt und über die nächsten fünf Jahre hinweg. Danach kann der Anwender herausfinden, welches System den Anforderungen entsprechend am besten skaliert.

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Artikel wurde zuletzt im März 2015 aktualisiert

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