Solid State Drives und Disks

Flash-Storage: Schnell, aber teuer?

Flash-Speicher versprechen zahlreiche Vorteile: Sie sind energiesparend, benötigen weniger Platz und sind insgesamt leistungsfähiger als Festplatten. Demgegenüber stehen allerdings auch höhere Anschaffungskosten. Wie verbreitet ist diese Technologie dennoch in kleinen und mittleren Unternehmen?

  • „Der wichtigste Hinderungsgrund ist immer noch der Preis. Die ­IT-Abteilungen haben natürlich Schwierig­keiten, Investitionen zu rechtfertigen, wenn der Nutzen vorher nicht klar abzusehen ist. Da bleibt man dann lieber bei der Lösung, welche die ­letzten fünf Jahre vermeintlich gute Dienste geleistet hat.“ Klaus Kupfer, Nimble Storage

  • „Durch den Einsatz von Flash-­Speicher als Primärspeicher werden Unternehmen agiler. Dadurch werden nicht nur sämt­liche IT-gestützte Unternehmensprozesse beschleunigt, sondern auch finanzielle und personelle ­Ressourcen ­frei­gesetzt, die in ­Innovationen investiert werden können.“ Markus Wolf, Pure Storage

In mittelständischen Unternehmen steigen die Anforderungen an Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der IT-Infrastruktur in gleichem Maße wie in Großkonzernen. So steht mancher Entscheider vor dem Dilemma, die vorhandenen Speicherinfrastrukturen für die stetig wachsende Datenmenge zu erweitern und gleichzeitig die Kosten möglichst gering zu halten. In relativ kurzer Zeit hat sich Flash-Storage zu einer beliebten Technologie entwickelt, die sich entsprechend rasant verbreitet. Dies ist nicht zuletzt auf die zahlreichen Vorteile zurückzuführen, die diese verspricht.

Flash-Speicher – zumeist in Form von Solid State Drives oder Disks (SSDs) angeboten – punkten gegenüber herkömmlichen Festplatten in vielen Bereichen. So benötigen sie beispielsweise weniger Energie und Kühlung und erlauben zugleich höhere Packungsdichten. Sie bieten eine bessere Performance fast ohne Verzögerungszeiten und sorgen damit für geringere Latenzen. Die Zugriffszeiten betragen nur etwa ein Hundertstel der Werte, die bei Festplatten gemessen werden; die Datenrate ist etwa fünf Mal höher, und das, ohne mit den Nachteilen der mechanischen Version kämpfen zu müssen.

Auf dem Markt verfügbare Solid State Drives lassen sich in zwei große Gruppen im Hinblick auf Eigenschaften wie Performance, Kosten und Lebensdauer einteilen:

  • Single-Level-Cell (SLC): Enthält ein Bit, das zwei logische Zustände in zwei Spannungsbereichen darstellt. Es handelt sich um eine schnelle und zuverlässige Technik, die sich durch eine lange Lebensdauer, niedrige Kapazitäten und hohe Kosten auszeichnet.
  • Multi-Level-Cell (MLC): Enthält zwei Bits, die vier logische Zustände auf vier Spannungspegeln darstellen. Im Vergleich zu SLC ist eine MLC kostengünstiger und verzeichnet eine höhere Kapazität, dafür aber auch eine kürzere Lebensdauer.

Da Flash-Laufwerke im Unterschied zu Festplatten keine beweglichen Teile enthalten, sind sie unempfindlicher gegenüber Erschütterungen und können auch in Umgebungen mit hohen Temperaturschwankungen eingesetzt werden. Diese Eigenschaften könnten auf lange Sicht zu einem Abgesang der herkömmlichen Festplatten führen, denn diese verbrauchen nicht nur durch ihre physische Größe mehr Strom, in Bezug auf steigende Datenmengen können sie ebenfalls nicht mehr überzeugen.

„Herkömmliche rotierende Speichermedien werden ihre tragende Rolle im Rechenzentrum mittelfristig verlieren. Sie sind den Anforderungen der Digitalisierung nicht gewachsen und erweisen sich immer häufiger als Flaschenhals, da sie die Leistung der übrigen Komponenten ausbremsen, die Infrastruktur unnötig aufblähen und viel komplexer in der Administration sind“, erklärt Markus Wolf, Manager Systems Engineering DACH bei Pure Storage.

Flash hat sich quasi zu einem Synonym für Geschwindigkeit entwickelt. Allerdings steht den positiven Argumenten nicht nur eine geringere Kapazität pro Laufwerk gegenüber. Vor allem der derzeit noch vergleichsweise hohe Preise ist dafür verantwortlich, dass es für die meisten Mittelständler vorläufig nicht in Frage kommt, sämtliche im Einsatz befindliche Hard Disk Drives (HDDs) zu ersetzen.

Wann lohnt sich also das Umrüsten auf SSDs in den Rechenzentren und Servern? „Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen sind vielfach noch in der herkömmlichen Kostenrechnung gefangen. Die Investition in Flash-Speicher rechnet sich mittel- bis langfristig. Werden hingegen nur die Anschaffungskosten berücksichtigt, entsteht der täuschende Eindruck, im Vergleich zu HDD- und Hybrid-Speicherlösungen mehr Geld in die Hand nehmen zu müssen“, argumentiert Markus Wolf.

Der Mix ist entscheidend

Dabei gilt auch in mittelständischen Betrieben die Maxime, Daten am jeweils passenden Ort abzulegen – und das muss nicht immer der schnellste sein, sodass reine Flash-Arrays vielfach gar nicht notwendig sind. Vielmehr ist meistens eine Kombination von Flash-Technologie mit herkömmlichen Platten ausreichend. Entsprechende Ergänzungen in bestehenden Architekturen sorgen für die notwendige Beschleunigung oder für mehr Effizienz. „Flash-Speicher sollte nicht als Extralösung, sondern als Teil einer Gesamtstrategie gesehen werden. Nicht jeder Teil der IT-Infrastruktur braucht unbedingt Flash als Medium“, bekräftigt Klaus Kupfer, Senior Systems Engineer bei Nimble Storage.

Automatisches Storage Tiering gilt als das Mittel der Wahl, um Daten entsprechend ihrer Zugriffshäufigkeit auf den am besten geeigneten Speichermedien abzulegen. Sehr häufig benötigte Informationen befinden sich auf schnellen und zugleich teuren Medien; nur selten abgerufene Daten auf nicht ganz so schnellen, dafür aber kostengünstigeren Speichersystemen.

„Grundsätzlich lassen sich alle Daten auf Flash speichern. Nur wirtschaftlich ist das oft nicht. Nehmen wir Backup-, Archiv- und File-Daten: Diese benötigen die schnellen Zugriffszeiten, die Flash bietet, eher nicht. Datenbanken oder VDI-Umgebungen hingegen profitieren von Flash“, differenziert Klaus Kupfer. In optimal konfigurierten Systemen werden Flash-Speicher entsprechend den Anwendungsanforderungen nur dort eingesetzt, wo aufgrund benötigter Geschwindigkeiten der Einsatz von Festplattentechnik nicht (mehr) möglich ist.

Doch nicht nur die aktuell nochvergleichsweise höheren Preise sprechen derzeit gegen einen alleinigen Einsatz von Flash-Storage. Bedenken gibt es auch aufgrund der begrenzten Zahl von Schreibvorgängen, die die Bausteine vertragen. Weil sich gespeicherte Informationen in Zeiten von Big Data häufig in kurzen Abständen ändern, müssen die Speicherzellen entsprechend oft überschrieben werden. Anders als bei magnetischen Speichern ist dies aber nicht sofort möglich, denn zunächst müssen in einem separaten Arbeitsgang die bisher gespeicherten Daten blockweise gelöscht werden.

Ein Schreibzyklus besteht also zunächst aus einem Löschvorgang und einer anschließenden Neuprogrammierung. Mit jedem neuen Schreibzugriff verändert sich allerdings die Struktur der Halbleiter ein wenig. Dies kann sich auf lange Sicht auf die Fähigkeit, Daten zuverlässig vorzuhalten, auswirken. Aus diesem Grund sollte die Anzahl der Schreibvorgänge auf ein Minimum reduziert werden, um eine möglichst lange Nutzungsdauer zu erhalten. Schreibvorgänge mit nur wenigen Daten in unterschiedlichen Bereichen gilt es zu vermeiden. Stattdessen können zu speichernde Informationen in einem Zwischenspeicher gesammelt werden, bis die Menge für einen ganzen Block erreicht ist. Denn das Löschen und Schreiben kann aus technischen Gründen nur blockweise (Löschen) oder seitenweise (Lesen, Schreiben) erfolgen.

Nachfrage steigt mit sinkendem Preis

„In den letzten Jahren hat ein Umdenken bei Storage-Anbietern stattgefunden. Sie haben ihr Disk-Array-Portfolio um Flash-Modelle erweitert. Dadurch stieg die Akzeptanz auf Kundenseite, und auch die Verfügbarkeit von hochwertigem Enterprise-Flash-Speicher hat sich verbessert“, schildert Markus Wolf.

Der Bedarf nach hochperformanten Speichersystemen steigt also auch im Mittelstand. „Die Kapazitäten müssen jedoch steigen und der Preis pro Gigabyte muss sinken, um Flash weiter zu verbreiten“, beschreibt Klaus Kupfer aktuelle Hemmnisse.

Mit steigender Nachfrage nach SSDs werden die Preise vermutlich sinken und es wird sich ein Leistungs-Kosten-Niveau einpendeln, das die Verbreitung in einem breiten Markt ermöglicht. „Warum sollten Unternehmen nicht auf Flash setzen? Zumindest wenn es auf Leistung ankommt, gibt es kein Argument mehr dafür, drehende Festplatten einzusetzen. Flash-Systeme sind leistungsfähiger, zuverlässiger, einfacher zu skalieren und zu verwalten – und das bei nahezu identischen Kosten“, schließt Markus Wolf.

Bildquelle: Porsche

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