Digitales Universum

ITM: Herr Breinbauer, wie gestaltet sich das derzeitige Interesse der Mittelständler an Flash-Storage?
Bernd Breinbauer: Das Interesse von mittelständischen Unternehmen an dieser Technologie ist sehr groß. Der Grund ist, dass sich mithilfe von Flash-Storage-Systemen Daten deutlich schneller transferieren lassen und der Nutzer zu besseren Ergebnissen kommt. Allerdings sind es vor allem spezielle Anwendungen, die Flash-Storage für Anwender interessant machen. Dazu zählen Virtualisierung, Cloud-Applikationen, dialogorientierte Echtzeitapplikationen sowie Big Data und die Auswertung solch großer Datenbestände. Hinzu kommen die Bereiche High Performance Computing (HPC) und Web-Hosting. Neben diesen Einsatzgebieten im Unternehmensumfeld spielt Flash-Speicher als Speichermedium in mobilen Systemen eine zentrale Rolle. Wegen der hohen Verkaufszahlen bei Tablet-Rechnern, Smartphones und Notebooks ist dies ein wichtiger Markt.

ITM: Welche Vorteile bringen Flash-Speicher gegenüber herkömmlichen Festplatten mit sich?
Breinbauer: Ein maßgeblicher Vorteil sind die kürzeren Latenzzeiten (Latency) beim Zugriff auf Daten. Dadurch weisen flashbasierte Speicher einen deutlich höheren Datendurchsatz auf.

ITM: In welchen Punkten hinken die Flash-Speicher eher hinterher bzw. schwächeln ein wenig?
Breinbauer: Es ist immer eine Kosten-Nutzen-Frage. Es gibt Anwendungen, bei denen der Einsatz von Solid State Drives (SSDs) nur bedingt oder gar keinen Sinn macht. Ein Beispiel aus der Unternehmens-IT ist die Archivierung von Daten. Dort sind schnelle, aber im Vergleich zu Festplatten immer noch kostspielige SSDs fehl am Platz. Auch private Anwender müssen sich überlegen, ob sie für das Geld, das eine SSD kostet, nicht besser eine deutlich größere konventionelle Festplatte kaufen sollten.

Bei professionellen Anwendungen ist es ratsam, vor der Beschaffung eines Flash-Speichers zu prüfen, wie das Nutzungsprofil des Systems aussieht. Denn Flash-Speicher haben die Eigenschaft, dass sie nur bedingt oft beschrieben werden können. Man könnte es so formulieren: Sie haben nur eine begrenzte „Haltbarkeit“. Diese Haltbarkeit wird in DWPD (Drive Writes per Day) oder TBW (Terabytes Written) ausgedrückt. Eine weitere Maßzahl für die Haltbarkeit einer SSD sind W/E-Cycles (Write/Erase). Dieser Wert beschreibt, wie oft Elektronen beim Lesen und Schreiben durch die Floating-Gates einer Speicherzelle geschickt werden können. Jeder W/E Cycle führt zu leichten Schäden an den Flash-Zellen.

ITM: Wie gestaltet sich konkret die Energieeffizienz beim Einsatz von Flash-Storage?
Breinbauer: Es gibt eine Korrelation zwischen Leistungsaufnahme (Watt) und Performance. Rechenzentrumsverantwortliche sprechen gerne von „IOPS per Watt“ (Input/Output Operations Per Second). Der Hintergrund sind die Energiekosten, die in großen Rechenzentren eine zentrale Rolle spielen. Außerdem gibt es eine Begrenzung der zur Verfügung stehenden Leistung pro PCI-Slot von 25 Watt. Ist mehr Leistung erforderlich, muss eine zusätzliche Stromversorgung installiert werden.

ITM: Inwiefern sind die Flash-Speicher an sich zu differenzieren?
Breinbauer: Systeme für geschäftskritische Anwendungen sollten Übertragungsraten zwischen 12 GBit/s und 48 GBit/s unterstützen, und dies über zwei Vollduplex-Ports. Außerdem sind zwei gleichzeitig nutzbare Kanäle und „breite“ Ports (x2 und x4) wünschenswert. Weitere Kriterien sind ein mehrstufiger Storage Expander für große Topologien, eine Reichweite von bis zu 100 Metern und eine durchgängige (End-to-End) Datensicherheit.

Bei der Auswahl eines Flash-Speichersystems sollten Unternehmen zudem prüfen, ob eine Fehlerkorrekturfunktion vorhanden ist, beispielsweise IOECC (Input/Output Error Correction Code) und ob sich die Module im laufenden Betrieb austauschen lassen (Hot-Plug). Wünschenswert sind außerdem eine professionelle Batch-Befehlsverkettung von 128 bis 256 sowie ein SCSI-Befehlssatz, der keine Einschränkungen aufweist. Weitere Kennwerte sind eine variable Sektorengröße der Speicherzellen und ein hoher Signalpegel von 1,2 Volt.

Bei den Schnittstellen stehen in der Regel Serial-Attached SCSI (SAS) und Sata zur Auswahl. In unternehmenskritischen Speichersystemen in Rechenzentren, bei denen eine hohe Performance und Zuverlässigkeit gefragt sind, bietet sich der Einsatz von SSDs mit SAS-Schnittstellen an. Typische Einsatzgebiete sind die Servervirtualisierung, Onlinetransaktionen (Online Transaction Processing, OLTP), das Hochleistungs-Computing sowie anspruchsvolle Datenanalysen, Stichwort Big Data. SSDs mit Sata-Schnittstelle eignen sich dagegen eher für den Einbau in Client-Rechnern und mobilen Systemen wie Notebooks. Zudem können sie in NAS-Systemen (Network-Attached Storage) eingesetzt werden, die eine besonders hohe Performance bieten sollen. Allerdings sind bei NAS-Systemen immer noch Festplatten im Format 3,5 Zoll oder 2,5 Zoll erste Wahl, die Kapazitäten von 1 TB oder mehr bereitstellen.

Zur Standardausstattung von SSDs der Enterprise-Klasse gehören zudem ausgefeilte ECC-Fehlerkorrekturverfahren (Error Correction Code), Algorithmen für die Garbage Collection, also die Speicherbereinigung, sowie ein dynamisches oder statisches Wear-Leveling. Diese Technik stellt sicher, dass die Speicherzellen möglichst gleichmäßig beschrieben werden. Dies verhindert eine einseitige Abnutzung.

ITM: Welche Daten sollten auf einem Flash-Storage gespeichert werden, welche nicht?
Breinbauer: Dies sollte ein Unternehmen zusammen mit dem Hersteller der Flash-Speicherkomponenten bzw. des Storage-Systems klären. Denn auch Speichersysteme, in denen Solid State Drives eingesetzt werden, müssen für den jeweiligen Einsatzzweck optimiert werden. Eine fundierte Beratung ist daher unabdingbar.

ITM: Worauf sollten Unternehmen bei der Auswahl von Storage-Anbietern und entsprechenden Flash-Speichern achten?
Breinbauer: Wichtig bei Storage-Systemen mit Flash-Speichern sind Faktoren wie die Langlebigkeit bzw. Haltbarkeit der Speicherzellen sowie die Ausfallsicherheit bei einer Stromunterbrechung (Power-Loss Function). Ein weiteres Kriterium sind die Schnittstellen, über welche die Flash-Speicher-Komponenten angebunden sind, und deren Bandbreite. Zur Wahl stehen beispielsweise Serial-Attached SCSI, Sata und PCI Express (PCIe). Generell sollten Anwender jedoch die Auswahl eines Systems und eines Herstellers davon abhängig machen, welche Aufgaben sie mithilfe von Flash-Storage-Systemen bewältigen möchten. Für Unternehmen, die Standorte in mehreren Ländern unterhalten, ist zudem ein weltweiter technischer Support wichtig.

ITM: Mit welchen Kosten ist die Anschaffung verbunden?
Breinbauer: Das kann man nicht pauschal beantworten. Die Antwort hängt von vielen Faktoren ab, etwa welche Funktionen ein Flash-Storage-System bieten soll und wie haltbar die Speicherzellen sein müssen.

ITM: Wie gestaltet sich die Integration der Flash-Speicher in die IT-Landschaft eines Unternehmens? Mit welchen Herausforderungen ist zu rechnen? Was sind häufige Stolpersteine?
Breinbauer: Meist ist es bei Enterprise-Anwendungen nicht mit dem Kauf eines Flash-Speichersystems getan. Vielmehr muss im Vorfeld geklärt werden, welche Vorteile die Anschaffung eines solchen Systems bringen soll. Das kann ein höherer Datendurchsatz sein, eine hohe Verfügbarkeit oder eine bessere Verfügbarkeit von Daten, auf die Anwender häufig zugreifen. Auch Kosteneinsparungen kommen in Betracht, etwa wenn SSDs statt neuer Harddisks eingesetzt werden. Auch die Energieeffizienz und der geringere Stromverbrauch von Solid State Drives können eine Rolle spielen.

ITM: Welche Zukunft sagen Sie der Flash-Technologie voraus?
Breinbauer: Sowohl für flashbasierte Storage-Systeme als auch solche mit Festplatten sind die Aussichten gut. Einer Studie von IDC zufolge wird das „digitale Universum“ im Jahr 2020 ein Volumen von rund 40 Zettabyte haben. Dies sind alle Daten, die erzeugt, repliziert und konsumiert werden. Es ist absehbar, dass datenintensive Technologien und Dienste weiter an Boden gewinnen. Dazu gehören das Internet der Dinge, auf das 2022 an die 3 Zettabyte Daten entfallen sollen, und Anwendungen auf mobilen Geräten. Hinzu kommen traditionelle Speicherlösungen wie Datenbanken sowie das Speichern von hochauflösenden Videos und Fotos auf Onlineplattformen. Dies bietet genügend Raum für den Einsatz von flashbasierten Speichern und konventionellen Festplatten.