Energieffizienz führt zu Kosteneinsparungen

Kosten für Flash-Speicher sinken

Dass fallende Preis für Flash-Storage die Einsatzgebiete erweitern und somit zur Basis moderner Speichersysteme werden könnten, berichtet Roland Rosenau, Senior Director of Sales Engineering EMEA Sandisk, im Interview.

Roland Rosenau, Sandisk

„Flash kommt ohne bewegliche Teile aus, was die Störanfälligkeit im Vergleich zu rotierenden Festplatten deutlich verringert", so Roland Rosenau von Sandisk.

IT-DIRECTOR: Herr Rosenau, erklären Sie bitte ganz kurz, wie die Flash-Speicher-Technik funktioniert.
R. Rosenau:
Flash-Technologie basiert normalerweise auf NAND-Flash. Hierbei werden Nullen von Einsen durch unterschiedliche Volt-Level unterschieden. Bei sogenanntem SLC (Single Layer Cell) wird pro Zelle ein Bit dargestellt. Bei Multilevel Cells (MLC) werden mehrere Bits durch mehrere Volt-Level dargestellt. Es müssen also keine mechanischen Teile eingesetzt werden. Hierdurch kann Flash-Speicher wesentlich länger halten als herkömmliche drehende Festplatten.

IT-DIRECTOR: Wie hoch ist die Nachfrage großer Unternehmen nach Flash-Speicher-Lösungen?
R. Rosenau:
Tatsächlich verfrachten einige der größten und technologisch fortschrittlichsten Unternehmen der Welt zunehmend gesamte Speichersysteme von einem Ort zum anderen, nur um in der Lage zu sein, gleichzeitig auf dieselben Daten zu zugreifen. Traditionelle Technologien und Architekturen für Rechenzentren sind häufig nicht auf das Ausmaß und die Geschwindigkeit dieser neuen, großen Herausforderungen im Bereich Big Data ausgerichtet. Sie bieten zwar robuste Leistung, aber das geht häufig mit höheren Infrastrukturkosten, einem höheren Stromverbrauch und einer größeren Komplexität einher. Kurz gesagt, es werden Neuerungen für Hardware, Software, Netzwerke und Datenzentren zur Verwaltung von riesigen Datenmengen benötigt und daher ist die Nachfrage hier besonders hoch.

IT-DIRECTOR: Welche Vorteile bringen Flash-Speicher gegenüber anderen Speicherarten mit sich?
R. Rosenau:
Einer der wichtigsten Vorteile ist die Energieffizienz und damit einhergehende Kosteneinsparungen. Zudem kommt Flash ohne bewegliche Teile aus, was die Störanfälligkeit im Vergleich zu rotierenden Festplatten deutlich verringert. So gibt es neben SSDs mit SAS- oder SATA-Schnittstelle auch Flash-Module, die über PCIe direkt mit der Recheneinheit verbunden sind. Letztere garantieren durch die physikalische Nähe des Speichers zum Prozessor eine verkürzte Transferzeit. Beim Einsatz mehrerer PCIe-Flashkarten sind Zugriffszeiten beispielsweise auf Tier-1-Datenbanken unter 500 Mikrosekunden möglich, selbst wenn diese über Fiber Channel angesprochen werden. Im Tier-Schema werden die Vorteile von SSDs deutlich sichtbar. Da der Controller bereits die Adressen der Daten im Zugriff hat und der Schreib-Lesekopf nicht erst mechanisch an die passende Stelle auf der Magnetscheibe bewegt werden muss, ist die SSD der rotierenden Festplatte im Umgang mit Random-Daten deutlich überlegen. Insbesondere die Anzahl der In- und Output-Befehle pro Sekunde (IOPS) kann mithilfe von Flash erhöht werden. Neben ihrer Schnelligkeit überzeugt Flash zudem durch seine Sicherheit im Umgang mit Datensätzen. Ohne Strom überleben auf Flash gespeicherte Daten mindestens 30 Tage lang. Stromausfälle bedeuten demnach in Flash-basierten Rechenzentren ein wesentlich geringeres Sicherheitsrisiko. Die Kosten, die vielfach aufgewendet wurden, um herkömmliche Festplatten vor Ausfällen zu schützen, können deutlich reduziert werden. Manche Flash-Produkte weisen bereits eine integrierte, autonome Stromversorgung auf, die dafür sorgt, dass angefangene Schreibprozesse im Falle eines plötzlichen Stromausfalls zu Ende geführt werden.

IT-DIRECTOR: Worauf sollten Großunternehmen bei der Auswahl von Storage-Anbietern und entsprechenden Flash-Speichern achten?
R. Rosenau:
Unternehmen achten nicht nur auf die Kosten, die ein Rechenzentrum verursacht. Auswertungen und Echtzeit-Analysen sind weitere Bereiche, die für Anwender wichtig sind und hohe Anforderungen an die Leistung von Speichersystemen stellen. Für diese Anforderungen bietet eine Flash-basierte Lösung ebenfalls die passende Antwort. Durch den Wegfall von Mechanik ist Flash in der Lage, gleichbleibenden Durchsatz zu liefern. Hierdurch ist es nicht mehr nötig, viele Platten zu parallelisieren. Ein Beispiel: Eine Enterprise-Festplatte schafft maximal 300 IOPS, während PCIe-basierte Flash-Module bis zu 300.000 IOPS schaffen können.

IT-DIRECTOR: Mit welchen Kosten ist die Anschaffung verbunden? Und sind Endkunden bereit einen häufig höheren Preis zu investieren?
R. Rosenau:
Bis vor ein paar Jahren bedeutete der Einsatz von Flash in Rechenzentren um bis zu zehn Mal höhere Kosten in der Anschaffung im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten. Zuletzt können die Preise für Flash jedoch zunehmend mit jenen von Festplatten konkurrieren. Hinzu kommen niedrigere Wartungs-, Support- und Energiekosten. Flash benötigt dank seiner enorm hohen Massendichte nur einen Bruchteil der physikalischen Ausdehnung konventioneller Datenzentren, sodass die Kosten pro Quadratmeter für Hyperscale gesenkt werden. Zwar erscheint die Anschaffung von Flash auf den ersten Blick oft teurer, das ist jedoch kurzfristig gedacht, da insgesamt die Betriebskosten und die TCA (Total Cost of Acquisition) nach unten gehen. Zudem kommt es zu weniger Ausfällen und damit einhergehend niedrigeren Kosten, als wenn das System lediglich auf HDDs basiert. Betrachtet man die Gesamtkosten, relativieren sich die Kostenvorteile konventioneller Speicherarchitekturen schnell und die Argumente für den Einsatz von Flashspeicher-Technologien überwiegen. Durch ständig weiterentwickelte Technologien wird die Dichte von Flash zudem immer höher und dadurch nähert sich der Preis pro Gigabyte dem konventioneller Enterprise Systeme an.

Neben den eingangs erwähnten SLC und MLC-Technologien gibt es 3D-NAND. Das heißt die Dichte pro Zelle wird immer höher. SSDs gibt es schon bis zu einer Kapazität von 4TB, PCIe-basierte Flashmodule gar bis zu 6,4TB.

IT-DIRECTOR: In welchen Fällen lohnt sich der Einsatz von Flash-Storage in den Servern/ Rechenzentren?
R. Rosenau:
Insbesondere Cloud-Rechenservices wie Big Data Analytics, SaaS-, IaaS- und PaaS-Umgebungen verändern die Strukturen von Rechenzentren erheblich. Bei Applikationen, die bisher von konventionellen Rechenzentren nur unzureichend unterstützt werden, profitieren Unternehmen besonders vom Einsatz von Flash. Big Data Analytics arbeiten beispielsweise mit spaltenorientierten Datenbankformaten direkt im Arbeitsspeicher der Rechner (In-Memory) ohne die Daten auszulagern und benötigen daher beim entsprechenden Analysevorgang einen raschen Zugriff. Auch Media Streaming wie Video on Demand fragt digitales Videomaterial in Echtzeit online ab. Zwar handelt es sich um sequentielle Zugriffe, da aber einzelne Nutzer unsystematisch oder stoßweise auf die Daten zugreifen, haben rotierende Festplatten häufig Probleme mit diesem Applikationstyp. All diese Anwendungen wollen in Echtzeit bedient werden, was Flash im Gegensatz zu konventionellen rotierenden Festplatten leisten kann. 

IT-DIRECTOR: Welche Daten können ruhigen Gewissens auf einem Flash-Storage gespeichert werden, welche nicht?
R. Rosenau:
Daten sind auf Flash-Speicher besonders sicher. Ohne Strom überleben auf Flash gespeicherte Daten mindestens 30 Tage lang. Stromausfälle bedeuten demnach in Flash-basierten Rechenzentren ein wesentlich geringeres Sicherheitsrisiko. Grundsätzlich ermöglicht Flash, nicht regelmäßig genutzte Daten aus dem Rechenzentrum auszulagern. Lokale Ressourcen können so geschont und die Energieeffizienz des eigenen Datenzentrums gesteigert werden. Dennoch ist jederzeit ein rascher Zugriff auf die ausgelagerten Daten und Anwendungen möglich. Durch den ständig fallenden Preis von Flash gibt es praktisch keine Grenzen der Einsatzgebiete mehr. Mag der Preis pro Gigabyte auch nie so günstig werden wie für HDDs, so werden höhere Geschwindigkeit und geringere Ausfallraten dafür sorgen, dass zukünftig überwiegend Flash die Basis für Speichersysteme sein wird. Ein Wählscheibentelefon könnte heute sicherlich auch billiger als ein Tasten-Telefon sein. Dennoch würde es niemand mehr einsetzen.

IT-DIRECTOR: Welche Zukunft sagen Sie der Flash-Technologie voraus und auf welche Entwicklung müssen sich Hersteller einstellen?
R. Rosenau:
Hyperscale-Rechenzentren, Software-Defined Networking und neue Speichertechnologien stellen die ersten Schritte in Richtung eines umfassenden Innovationszyklus dar. Die Flash-Technologie reduziert den Hardware-Footprint um mehr als 90 Prozent bei gleichzeitiger I/O-Erhöhung um ein 20-faches. Die Vorteile von Flash gerade bei Zukunftsapplikationen wie Big Data, Transaktionsverarbeitung und Media Streaming legen nahe, dass Flash seinen Siegeszug im Rechenzentrum fortsetzen wird. Offene Speicherlösungen wie CEPH und neuartige Systemdesigns werden die Beliebtheit dieser Technologie darüber hinaus weiter steigern.

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