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Storage

Enterprise-SSDs

10. April 2015, 11:38 Uhr | Martin Larsson, Vice President Toshiba Electronics Europe, Storage Products Division

Auch 2015 wird wieder viel Bewegung im Storage-Markt sein. Neue Technologien und Schnittstellen sowie fallende Kosten pro Gigabyte werden Einsatz von Enterprise-SSDs („eSSDs“) in Unternehmen weiter fördern.

NAND-Flash-basierte Speicherlösungen dominieren mittlerweile den Consumer-Storage-Markt, zum Beispiel in Notebooks, Tablets, Smartphones oder Kameras. In Unternehmen hingegen, in denen die Speicherkapazität eines einzigen Servers im Terabyte- bis Petabyte-Bereich liegt, werden nach wie vor hauptsächlich Hard-Disk-Drives (HDDs) eingesetzt – aufgrund der geringeren Kosten pro Gigabyte und der Verfügbarkeit von Laufwerken mit höherer Kapazität.

Diese Situation ändert sich langsam, weil neue Enterprise-SSDs (eSSDs) inzwischen auch zu akzeptablen Kosten pro Gigabyte verfügbar sind. Die Kostenreduzierung ist vor allem auf die Nutzung optimierterer Speicher-Technologien wie den Wechsel von SLC (Single-Level-Cell) auf MLC (Multi-Level-Cell) bei NAND-Flashspeichern und auf höhere Bit-Dichten der Chips zurückzuführen, und natürlich auch auf die Skaleneffekte bei den Herstellern aufgrund der steigenden Nachfrage nach solchen Lösungen. Enterprise-SSDs wurden ursprünglich vor allem bei Cache-Anwendungen und Transaktionssystemen genutzt, die besonders von der im Vergleich zu HDDs höheren Random-Access-Performance des NAND-Flashspeichers profitieren. Allerdings ist bei solchen Anwendungen eine hohe Anzahl von Schreib-/Löschzyklen zu berücksichtigen. Hier liegt der DWPD-Wert (Drive-Write-Per-Day) oft bei über zehn, das heißt, die Gesamtkapazität der eSSDs muss täglich über zehnmal komplett überschrieben werden können (10 DWPD). Das machte bisher den Einsatz teurer SLC-Flashtechnologien erforderlich. Dadurch war die Kapazität der verwendeten Laufwerke auf einige wenige 100 Gigabyte pro System limitiert, was ausreichend für Cache-Applikationen und Transaktionsabwicklungen ist, nicht aber für größere Datenmengen. Bei eSSDs, die einen DWPD-Wert von 10 oder mehr bieten, kommen heute eSSDs mit speziell selek-tierten „Enterprise“-MLC-NAND-Flashspeichern, Over-Provisioning-Features und optimierten Fehlerkorrektur-Technologien zum Einsatz.

Einsatzspektrum von eSSDs erweitert sich

Im Hinblick auf 2015 und die kommenden Jahre werden Content-Delivery-Networks, die Musik, Video und Spiele zum Download sowie Streaming-Applikationen anbieten, eine höhere Performance bei Lesegeschwindigkeiten erforderlich machen. Da es bei den Inhalten selten Updates gibt, ist auch die Frequenz der Schreib-/Lösch-zyklen geringer. Um diese Anforderungen zu erfüllen, haben eSSD-Hersteller Laufwerke auf Basis einer höheren Bit-Dichte der NAND-Flashspeicher entwickelt, die bis zu 3 DWPD bieten. Im Vergleich zu 10-DWPD-Laufwerken sind diese Enterprise-SSDs zu einem geringeren Preis pro Gigabyte verfügbar. Darüber hinaus bieten sie ein höheres Maß an Over-Provisioning als Client-SSDs, Wear-Leveling-Algorithmen, eine robuste Fehlerkorrektur-Technologie sowie Schutz gegen unerwarteten Spannungsverlust („Power-Loss-Protection“). Die Nachfrage nach solchen eSSDs wird steigen, auch mit der verstärkten Einführung von SSDs, die eine Speicherkapazität im Terabyte-Bereich bieten.

Es ist zudem davon auszugehen, dass auch bei Applikationen mit moderaten Schreib-Workloads und in Bereichen, in denen ein Caching der Random-Write-Work-loads in größeren sequenziellen Blöcken vor dem Datentransfer zur SSD erfolgt, künftig SSDs mit hoher Kapazität zum Einsatz kommen. Zu nennen sind beispielsweise virtualisierte Umgebungen wie Virtual-Desktop-Infrastructures (VDI) oder virtuelle Server.

Darüber hinaus sind eSSDs durch ihre hohe Performance im Hinblick auf die Random-Input/Output-Operations-Per-Second (IOPS) natürlich auch für einen Einsatz bei Datenbanken und bei Applikationen für die Online-Transaktionsverarbeitung prädestiniert. Allerdings fällt bei diesen Anwendungen eine sehr hohe Workload an, der die Write-Endurance von NAND-Flashspeicherzellen an ihre Grenzen bringt, das heißt, entweder müssen „High-DWPD“-eSSDs oder mehrere 15.000-rpm-HDDs in einer RAID-Konfiguration genutzt werden. Welche Lösungsvariante ein Unternehmen wählt, hängt dabei von einer Abwägung der Aspekte Kosten, Performance und Implementierungsrisiko ab.

Da die Kosten pro Gigabyte von NAND-Flashspeichern fallen, wird ihre Attraktivität weiter zunehmen. Wenn es vor allem auf die IOPS/Random-Performance ankommt, könnte ein RAID-1-Setup mit zwei Highend-eSSDs mit einer 12-GBit/s-SAS-Schnittstelle und 400.000 IOPS bis zu 2.000 Festplattenspindeln von 10.000/15.000-rpm-Laufwerken ersetzen, die erforderlich wären, um dasselbe IOPS-Level zu erreichen. In solchen Fällen würde der höhere Preis von eSSDs mit einem DWPD-Wert von mindestens zehn auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten noch Sinn machen.