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Die Flash-Revolution im Rechenzentrum

17. Juni 2015, 11:53 Uhr | Axel Rosenberg, Solutions Marketing Software und Systeme, Sandisk

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Vorteile von Flash für einzelne Applikationstypen

Besonders klar zeigen sich die Vorteile von Flash in Rechenzentrumsumgebungen, wenn man einzelne Applikationen betrachtet, die konventionelle Festplattentechnologie bisher nur unzureichend unterstützt.

Media-Streaming: Immer mehr Media-Daten, also Videos, Musik oder andere Audio-Files, werden heute von speziellen Providern oder Sendern digital bereitgehalten und über das Internet heruntergeladen. Dabei ist zwar jeder einzelne Zugriff sequentiell, da sich die einzelnen Nutzer aber nicht absprechen, ist die Zugriffscharakteristik in Summe eher zufällig – eine Eigenschaft, mit der Festplatten schlecht fertig werden. Da Lesevorgänge für Flash-Bausteine verschleißfrei sind, eignen sie sich besonders gut für Streaming-Anwendungen, bei denen die Medien in der Regel einmal aufs Speichermedium des Providers geschrieben, kaum je verändert, dafür aber sehr häufig heruntergeladen werden.

Ähnliche Zugriffscharakteristiken und Leistungsanforderungen haben auch Video-Überwachungssysteme oder Anwendungen zum Echtzeit-Mustervergleich.

Big-Data-Analytics und Hochleistungsrechnen: Big-Data bedeutet die Analyse sehr großer Datenmengen aus unterschiedlichen Quellen und in diversen Formaten nahezu in Echtzeit mit neuartigen technologischen Mitteln. Um die gewünschten Geschwindigkeiten zu erreichen, ist es notwendig, Daten in spaltenorientierten Datenbankformaten direkt im Arbeitsspeicher der entsprechenden Rechner (In-Memory) vorzuhalten, statt sie außerhalb zu lagern und jeweils für den Analysevorgang darauf zuzugreifen. Dafür kommt vor allem Flash-Speicher wegen seiner Schnelligkeit in Frage. Neue All-Flash-Gerätearchitekturen sind auf derartige Anwendungen optimiert. Ähnliche Anforderungen stellt auch das Hochleistungsrechnen im wissenschaftlichen Bereich, wie es etwa für Klimamodelle, in der Genomforschung, bei der Suche nach Ressourcen im Erdmantel, in der Biotechnologie oder in technischen Entwurfsprozessen genutzt wird.

VDI-Infrastrukturen: VDI (Virtual-Desktop-Infrastructure) erfreut sich bei Unternehmen im Prinzip steigender Beliebtheit. Die Desktop-Arbeitsumgebung liegt nicht mehr auf dem Endgerät der Nutzer, sondern auf einer gesicherten virtuellen Maschine im Rechenzentrum, auf die über Netzverbindungen zugegriffen wird. Dank der Technologie können Anwender von überall und von allen, auch mobilen Endgeräten aus mit der gewohnten Umgebung arbeiten. Doch VDI-Umgebungen haben erhebliche Tücken. Insbesondere wenn sich morgens viele Mitarbeiter in kurzer Zeit einloggen, kommt es zu Abstürzen oder langen Wartezeiten, weil die Speichermedien und -zugriffswege zu langsam sind. Hier helfen Flash-Lösungen. Ihre Zugriffszeiten sind so gering und ihre Leistungsfähigkeit ist so groß, dass sie mit weitaus höheren Lasten fertig werden. Zudem verbraucht eine Flash-Speicherlösung für eine VDI-Umgebung wesentlich weniger Platz und Strom und ist in der Verwaltung unkomplizierter, entlastet also das Rechenzentrum von Arbeit und Kosten.

E-Commerce und Transaktionsverarbeitung: Immer mehr Menschen kaufen online ein. Ärgerlich ist allerdings, wenn Transaktionen sich hinziehen oder gar abbrechen, weil die angeschlossenen Systeme die notwendigen Daten nicht schnell genug bereitstellen oder verarbeiten können. Dann sind die Kunden, deren Geduld meist nur wenige Sekunden dauert, womöglich schon anderswo. Eine Flash-Infrastruktur erhöht den Komfort der Shop-Besucher, indem sie die Wartezeit für die Anwender signifikant verkürzt, in den Verkaufsprozess eingebundene Medien, etwa Filme, unverzüglich bereitstellt und Transaktionen sicher abschließt. Zudem eignen sich Flash-Systeme zusammen mit entsprechender Software auch als Kurzfrist-Archiv der aktuellen Transaktionen, etwa über die Monate bis zum Jahresabschluss für einen Jahresvergleich (so genanntes aktives Archiv). Ein solches Archivsystem mit einem Volumen von beispielsweise 512 TByte auf Basis rotierender Festplatten kann durchaus einen Strombedarf von 1 kW haben, um die Daten während dieser Zeit ununterbrochen persistent und verfügbar zu halten. Der Strombedarf einer entsprechenden Flash-Lösung läge nur bei 75 bis 100 Watt.

Zudem würde eine Flash-basierende Lösung auch Stromausfälle bis 30 Tage bei Temperaturen bis 40 Grad Celsius Umgebungstemperatur schadlos überstehen, ohne dass dafür zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssten. Nur für die Langzeitarchivierung über mehr als fünf Jahre sollte man derzeit nach wie vor Tape verwenden.

Weitere Vorteile bietet der Flash-Einsatz im Zusammenhang mit quelloffenen Datenbanklösungen. Ein Beispiel dafür sind so genannte Atomic-Writes, also das Schreiben kleinster Veränderungen, wie sie My-SQL verwendet, um die Konsistenz sicherzustellen. Die Technologie ist etwa in Oracles My-SQL-Distribution Percona implementiert. Werden Atomic-Writes zusammen mit einer schnellen Flash-basierenden Speicherinfrastruktur verwendet, braucht man keinen Schreibpufferspeicher mehr, da die Daten schnell genug direkt auf Flash geschrieben werden können.

Fazit

Die Vorteile von Flash gerade bei Zukunftsapplikationen wie Big-Data, Transaktionsverarbeitung und Media-Streaming legen es nahe, dass die Flash-Technologie ihren Siegeszug im Rechenzentrum fortsetzen wird. Vergleicht man die gesamten Kosten einer Infrastruktur auf Basis rotierender Speichermedien mit einer auf Flash-Basis, relativieren sich die Kostenvorteile konventioneller Architekturen inzwischen schnell. Offene Speicherlösungen wie Ceph und neuartige Systemdesigns dürften die Beliebtheit der Flash-Technologie weiter steigern, so dass viele Rechenzentren beginnen dürften, über All-Flash-Architekturen nachzudenken.