Storage
Flash eliminiert den Flaschenhals
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Flash-Technologieansätze
Die drei meist verbreiteten Technologieansätze für Flash-Storage sind SSDs, All-Flash-Arrays und PCIe-Flashkarten. SSDs (SATA) sind ein vergleichsweise preigünstiger Ansatz, leicht zu integrieren und werfen auch hinsichtlich des Themas Support üblicherweise keine Fragen auf. All-Flash-Arrays stellen noch immer eine erhebliche Investition dar und sind vor diesem Hintergrund nicht für jede performancekritische Kundenumgebung eine ernstzunehmende Option. PCIe-Karten zeichnen sich im Vergleich zu SSDs durch eine extrem geringe Latenz und eine hohe Performance im Hinblick auf Datendurchsatz und IOPS aus. PCIe-Karten sind SSDs im Hinblick auf den I/O-Preis deutlich überlegen. Generell kann der Einsatz von SSDs auch durchaus neue Probleme aufwerfen; bereits eine einzige RAID-Gruppe von SSDs im Speichersystem kann den Storage-Controller komplett auslasten und somit Performance-Probleme verursachen anstatt Sie zu lösen, oder zumindest die Auslatung des Controllers soweit erhöhen, dass ein weiterer Ausbaus des Subsystems nicht möglich ist.
Die PCIe-Karte sitzt unmittelbar an der CPU und umgeht den gesamten Storage-Protocol-Stack, wodurch sich extrem geringe Antwortzeiten ergeben. Es gibt prinzipiell zwei Arten PCIe-Flash einzusetzen: Die Verlagerung von Teilen der Applikation oder ganzer Applikationen auf die Flash-Karte. Bei der Verlagerung von Teilen der Applikation auf die Flash-Karte werden diejenigen Teile der Applikation oder der Daten auf den Flash-Layer verlagert, die einen besonders großen Einfluss auf die Gesamtperformance haben. Hier lässt sich zwischen einem statischen und einem dynamischen Ansatz unterscheiden.Beim statischen Ansatz werden Teile der Applikation oder der Daten auf der Flash-Karte gespeichert und nicht im zumeist HDD-basierten Backend, wie bei einer SQL-Datenbank die "tempDB" oder bei Oracle-Datenbanken die "Redo Logs". Es gibt hier keinen standardisierten Ansatz, die Entscheidung muss abhängig von der verwendeten Datenbank/Applikation und der individuellen Implementierung erfolgen. Beim dynamischen Ansatz wird eine Intelligenz benötigt, die dynamisch entscheidet, welche Daten zu welchem Zeitpunkt sinnvollerweise auf dem Flash-Tier liegen sollten, also eine Caching- oder Autotiering-Engine. Entsprechende Features finden sich als Bestandteil von Betriebssystemen (zum Beispiel "RedHat Cache FS"), als Feature der Speichervirtualisierung (zum Beispiel "DataCore Autotiering"), der Servervirtualisierung (zum Beispiel "VMware vSAN"), als Funktionalität von Datenbanken (zum Beispiel "Oracle Smart Flash Cache") oder als Software des Flash-Herstellers selbst (zum Beispiel "OCZ ZD-XL", "OCZ VXL"). Beiden Ansätzen gemein ist, dass mit geringem Aufwand beziehungsweise dem Einsatz geringer Flash-Kapazitäten und entsprechend geringen Kosten die Applikations-Performance bereits deutlich gesteigert werden kann. Einigen Aspekten sollte man hierbei jedoch ein besonderes Augenmerk widmen. So ist der Einfluss beispielsweise von Caching auf die Performance stark abhängig vom Applikations- beziehungsweise I/O-Profil. Zudem kann es erforderlich sein, das Thema Hochverfügbarkeit in die Planungen einzubeziehen. Sollte die Karte als Read/Write-Cache genutzt, oder Daten darauf abgelegt werden, ist die Flash-Karte gegen Ausfall beziehungsweise Datenverlust zu sichern.
Die Verlagerung ganzer Applikationen auf den Flash hat einen konkreten Vorteil: Es ist bei Verwendung hochwertiger Flash-Medien mit teilweise spektakulären Performance-Ergebnissen zu rechnen. Die potenziellen Nachteile liegen allerdings ebenfalls auf der Hand – die Kosten. Bei einigen hundert Gigabyte ist dieser Punkt für die meisten Anwender weniger relevant. Wenn jedoch viele TByte benötigt werden, kann sich der Unterschied im Preis pro Gigabyte bei der Anschaffung bereits erheblich auswirken. Ein weiterer potenzieller Spielverderber ist das Thema Hochverfügbarkeit. Wer eine wichtige Business-Applikation auf Flash verlagert, erwartet ein zuverlässiges Konzept zur Disaster-Vermeidung. An diesem Punkt sind entsprechende Einsatzszenarien in der Vergangenheit häufig gescheitert; es fehlte schlichtweg an Technologien, um Server-Side-Flash mit überschaubarem Aufwand und zu vertretbaren Kosten in effektive Hochverfügbarkeitskonzepte zu integrieren. Hier hat sich in den letzten zwölf Monaten allerdings einiges bewegt: Vmware legt mit "vSAN" eine Technologie vor, mit der lokaler Speicher über mehrere Server repliziert und abgesichert wird. Auch Hersteller von Flash-Lösungen verfügen inzwischen selbst über ähnliche Ansätze. Die "OCZ VXL VMware Acceleration Software" ermöglicht in Vmware-Umgebungen die synchrone Spiegelung zwischen Flash-Karten in zwei Servern inklusive transparentem Failover im Falle eines Ausfalls und macht die Flash-Volumes auch anderen Servern im Netzwerk verfügbar. Durch die Software (Software-defined) wird so aus lokalen Volumes hochverfügbarer "Shared Storage". Vor dem Hintergrund dieser neuen Möglichkeiten, ist nun die Verlagerung ganzer (performancekritischer) Applikationen aus dem SAN auf den Server ohne Einbußen an Datensicherheit oder Applikationsverfügbarkeit möglich.
- Flash eliminiert den Flaschenhals
- Flash-Technologieansätze
- Server-Side-Flash auf dem Weg zum vollwertigen Storage-Tier
Lesen Sie mehr zum Thema
