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Ökonomische Auswirkungen hochkapazitiver Flash-Archive

Mit der Einführung des Mehrzellen-Flash-Speichers lässt sich tatsächlich erwägen, wie wirtschaftlich große Archive mit dieser Technologie sind und ob sich der Einsatz lohnt.

Die Quad-Level-Zell-Flash-Technologie führt zu hochkapazitiven Flash-Systemen, die nun in Archivspeichern oder Content-Repositories einsetzbar sind, da es sich bei diesen Anwendungen um reine Lesezugriffe handelt. Derzeit mit 96 Schichten ausgestattet, unterscheiden sich QLC-Medien von den Flash-Geräten, die in Primärspeichersystemen verwendet werden. Diese Technologie in Archivierungs- und Content-Repositories nennt man auch „Archival Flash“.

Toshiba, Samsung und Intel werden höchstwahrscheinlich die ersten Anbieter sein, die die Archiv-Flash-Geräte liefern, und andere Anbieter von Flash-Produkten können mit ihren eigenen Lösungen folgen. Es wird erwartet, dass Archiv-Flash Kapazitäten im Bereich von 100 TByte haben werden – weitaus höher als fast alle SSDs, die derzeit auf dem Markt sind. Obwohl Nimbus Data bereits 100 TByte SSDs ausliefert, verwendet es kein QLC und bietet möglicherweise nicht die viel niedrigeren Kosten der neueren Technologie.

Die große Kapazität ist angesichts der primären Verwendung zur Speicherung von Archivdaten gewährleistet. Einige in der Branche erinnern sich an die Probleme im Primärspeicher, als die Festplatten ihre Kapazität erhöhten und Bedenken hinsichtlich der Wiederherstellungszeiten aufkommen ließen. Wer mit der Absicherung vor Systenausfällen in Objektspeichersystemen vertraut ist – den wahrscheinlichsten Systemen, die Archivierungs-Flash verwenden – wird verstehen, dass die Umstände anders sind. Objektspeichersysteme schützen Systeme durch Informationsverteilungsalgorithmen und Löschcodes innerhalb eines Knotens. Knotenausfälle werden mit N+1 Node Protection mittels Daten gesichert, die über diese Knoten verteilt sind. Ein Standort ist entweder durch Replikation oder geografische Verteilung abgesichert, was den in Objektspeichersystemen gespeicherten unveränderlichen Daten eine weitere Sicherheit bietet.

Die Wirtschaftlichkeit von Archiv-Flash

Leider betrachten einige immer noch die Ökonomie der Datenspeicherung mit einer eindimensionalen Sicht auf die Wirtschaftlichkeit von Data-at-Rest mit dem Schwerpunkt auf den Anschaffungskosten.  Diese Perspektive kann anzeigen, dass alle Daten gleich sind und niedrige Kosten der einzige Wert sind, den ein Benutzer durch den Erwerb eines Systems erreichen würde. Hier ignoriert man verschiedene Arten von Systemen, die viele verschiedene Attribute haben. Die Performance aktueller SSDs bringt einen gewissen Mehrwert (ohne Verwendung der QLC-Technologie) und müsste die Data-at-Rest-Wirtschaftlichkeit erhöhen. Bei Archiv-Flash-Geräten liegt der Hauptwert für den Kunden in der Langlebigkeit der QLC-Geräte. Mit einer erwarteten Lebensdauer von 12 bis 15 Jahren verändert die Langlebigkeit den Wert für den Kunden.

Daten müssen über einen bestimmten Zeitraum gespeichert werden, was zu Kosten führt, da man sie zugriffsbereit vorhalten oder eventuell auf andere Systeme migrieren muss. Die Langlebigkeit des Archivierungs-Flash wird die eindimensionale Anschaffungskostensicht außer Kraft setzen und eine Bewertung der TCO erfordern, die die Lebensdauer der Technologie einschließt.

Einsparungen ergeben sich daraus, dass weniger Neusysteme innerhalb der 15 Jahre angeschafft werden müssen, da die neuen Flash-Systeme eine höhere Lebensdauer, mehr Kapazitäten und bessere Skalierbarkeit bieten.

Langlebigkeit erfordert, dass das Speichersystem in der Lage ist, die Speicherplatz innerhalb eines Gehäuses zu verteilen, unabhängig von der Steuerungsfunktion. Durch die Verteilung bleiben die Daten auf den Systemen mit längerer Lebensdauer, während die Steuerung basierend auf der Technologieänderungsrate für Prozessor, Adapter und so weiter im Controller aktualisiert wird. Viele Anbieter haben dies bereits erreicht und bieten die Möglichkeit mit „Evergreen“-Programmen an. Auf diese Weise kann die Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Technologiewechselraten optimiert werden.

Ökonomische Modellierung

Um die Auswirkungen der Langlebigkeit von Archiv-Flash in einem Archivspeichersystem aufzuzeigen, betrachten wir ein wirtschaftliches Modell, das die Gesamtbetriebskosten über einen Zeitraum von 15 Jahren zeigt. Das Modell umfasst eine Vielzahl von Parametern und Was-wäre-wenn-Szenarien:

  • Anfangskapazität
  • Jährliche Kapazitätswachstumsrate
  • Lebensdauer der Archivierungs-Flashmedien und Lebensdauer der Standardspeicher
  • Kapazität des Archiv-Flash und Kapazität der Standardspeicher
  • Kosten und Anforderungen, die in TCO-Berechnungen für Verwaltung, Bereitstellung, Raum, Strom, Rack und Kabel verwendet werden
  • Durchschnittliche jährliche Preisrückgänge für Archiv-Flash und Standardspeicher
  • Durchschnittlicher jährlicher Preisrückgang für Controller/Knoten
  • Anzahl der an den Controller/Knoten angeschlossenen Geräte
  • Durchschnittliche Rabatte für Hard- und Software
  • Controller-/Knotenkosten
  • Softwarekosten – Investitionen und softwarekapazitätsbezogene Lizenzgebühren
  • Anfangspreis pro GByte für Archivierungs-Flash und Standard-Speichermedien
  • Device Level Protection – Anzahl der Gerätedaten und Anzahl der Segmente der Datensicherung sind verteilt (zum Beispiel Archivierungs-Flash-Standard von 12 Geräten mit einer Fehlertoleranz von drei Geräteausfällen zusätzlich zum Schutz von Daten, die über N-Knoten verteilt sind). Für Standardgeräte wäre das Beispiel acht Geräte mit zwei verwendeten Absicherungen.
Abbildung 1

Das erste Diagramm (Abbildung 1) zeigt den Vergleich mit Kapazitäts- und Langlebigkeitswerten, die auf der rechten Seite dargestellt sind. In diesem Diagramm sind die Anschaffungskosten des Archiv-Flash um 50 Prozent höher als bei den Standardgeräten, die in diesem Fall Festplatten mit großer Kapazität sind. Der Einfachheit halber werden in diesem Beispiel die Preisrückgänge auf Null gesetzt.

Es wird von Objektspeichersystemen ausgegangen, die in der Lage sind, einen Knoten abzubauen und Daten automatisch neu zu verteilen, wodurch Migrationskosten vermieden werden, die in anderen Speichersystemen zu erwarten wären. 

In diesem Modelldiagramm wurde die Datenreduktion für beide Gerätetypen mit gleicher Effektivität ermöglicht. Die Rabatte lagen bei 30 Prozent des Listenpreises. Premium-Supportleistungen wurden nicht zu den Kosten hinzugefügt. Technologieübergänge finden im letzten Jahr der Lebensdauer statt, was zu Überschneidungen bei den Technologien führt. 

Archiv-Flash: Wirtschaftsanalyse mit TCO

Es sollte klar sein, dass die Langlebigkeit von Archiv-Flash eine dramatische Wirkung hat, verglichen mit der kürzeren Lebensdauer von Standardgeräten. Einsparungen ergeben sich daraus, dass weniger Neusysteme innerhalb der 15 Jahre angeschafft werden müssen, da die neuen Flash-Systeme eine höhere Lebensdauer, mehr Kapazitäten und bessere Skalierbarkeit bieten. Da es noch keine Langzeiterfahrungen mit Archiv-Flash gibt, wurden Kapazitätserhöhungen innerhalb der 15 Jahre nicht mit in die Berechnung aufgenommen.

Die folgende Abbildung (Abbildung 2) zeigt, wo die wirtschaftlichen Einsparungen realisiert werden.

Abbildung 2

Die Grafik zeigt signifikante Kostenunterschiede, wobei der größte Beitrag aus der Vermeidung der Anschaffung von Ersatzgeräten kommt.

Betrachtet man das „Was-wäre-wenn“, so zeigt die folgende Grafik (Abbildung 3) Änderungen einiger Parameter. Insbesondere wurden die Gerätepreise vereinheitlicht und die Lebensdauer von Archiv-Flash auf 15 Jahre festgelegt.

Abbildung 3

Ein weiteres „Was-wäre-wenn“ fügt den Preisverfall der letzten 5 Jahre hinzu. Diese Ergebnisse zeigen eine weitere achtprozentige Verbesserung der Kosten für Archivierungs-Flash gegenüber Standardsystemen.

Da eine große Datenmenge in Archiv- und Content-Repository-Systemen extrem lang gespeichert wird, wird sich die Wirtschaftlichkeit des hohen Kapazitätsbedarfs auf den Archivierungs-Flash auswirken.

Es wird schwierig sein, die bisherigen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen aus der Sicht des Data-at-rest zu verändern. Dies wird den Trend des Archiv-Flash aber nur verzögern, aufhalten lässt er sich nicht.

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Artikel wurde zuletzt im Oktober 2018 aktualisiert

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