SSDs
Solide Argumente
Mit ständig wachsenden Datenspeichervolumen und der Notwendigkeit einer schnelleren Datenverarbeitung, verlangen viele Unternehmen bessere Speicher-Ressourcen, um diese Anforderungen zu erfüllen. SSDs wurden entwickelt, um Daten viel schneller zu schreiben und zu lesen als herkömmliche rotierende Festplatten. Um die Frage "Wann und wo SSDs in einer SAN-Umgebung Sinn machen" zu beantworten, sind zuerst einige allgemeine Hintergrundinformationen über SSDs zu begutachten.
Der offensichtliche Unterschied zwischen den SSDs und klassischen Festplatten (HDDs) ist, dass die rotierende Scheibe der Festplatten und deren magnetischer Kopf nach einer bestimmten Position suchen, um die angeforderten Daten zu verarbeiten, während das physikalisch viel schnellere Medium der Flash-Technologie nicht die Last von beweglichen Teilen zu tragen hat. Dadurch ist eine SSD perfekt dafür geeignet, zufällige (Random) Daten zu lesen und zu schreiben, wohingegen HDDs die physikalische Limitierung beim Zugriff auf zufällige Positionen hat, was wiederum schwerwiegende Engpässe im System verursacht, insbesondere da die Anzahl der I/O-Befehle steigt.
Sequentiell- versus Random-Data
Die Kombination einer Enterprise-SSD mit Caching-Software bietet die grundlegenden Bestandteile für eine erfolgreiche Flash-Integration in das Rechenzentrum. Die SSD-Hardware wirkt sich typischerweise auf die Geschwindigkeit aus, mit der die Anwendung auf die kritischen Daten zugreifen kann, indem sie die viel niedrigere Latenzzeit adressiert, während eine HDD auf die Bearbeitung sequentieller Schreib- und Lesezugriffe konzipiert ist. Wenn die Daten jedoch über die physikalische HDD verteilt werden, wird eine Defragmentierung erforderlich, um die offenen Lücken zu schließen und somit wieder eine normale Geschwindigkeit zu erreichen.
Moderne Betriebssysteme verarbeiten komplexe Daten mit mehr und mehr zufälligen Lese- und Schreibzugriffen. Eine HDD kämpft mit der Verarbeitung der Daten, während eine SSD darauf gut vorbereitet ist und problemlos mit sowohl sequentiellen als auch zufälligen Daten zurechtkommt. Aber es gibt noch mehr: die Zugriffszeit einer SSD ist sehr viel schneller und die I/O-Reaktionsfähigkeit kann die einer HDD um das 1000fache übersteigen.
Adressierung des I/O-Blender-Effekts
In einer Serverumgebung laufen viele Anwendungen zusammen. Seit die IT-Administratoren massiv auf Virtualisierung setzen, ist die Zahl der Anwendung pro Server zudem drastisch gestiegen. Daraus resultiert, dass der Virtualisierungs-Layer alle Datenzugriffe in einem Datenstrom zusammenfasst. Dieses Phänomen ist als „I/O-Blender-Effekt“ bekannt. Alle sequentiellen Befehle werden in einen großen Datenpfad zufälliger Daten integriert, die um den Zugriff auf das SAN wetteifern. Aus diesem Grund erfordert die Server-Virtualisierung einen starken Direktzugriff.
SAN-Arrays sind in den letzten Jahren enorm in ihrer Größe gewachsen, nicht nur um die wachsenden Datenbank-Anforderungen zu unterstützen, sondern auch aufgrund des gestiegenen Bedarfs an I/O-Performance. Wofür früher eine große Menge an HDDs mit niedriger I/O-Leistung in einem SAN gebraucht wurde, um alle I/O-Nutzer- Anfragen in einem kontinuierlichen Datenstrom bedienen zu können, wurde dies mit SSDs radikal geändert: Eine SSD kann Hunderte von HDDs ersetzen – doch ist weiterhin zu beachten, dass die gesamte SAN-Infrastruktur, inklusive Server, all seiner Verbindungen und Zugriffspunkte, nur so schnell ist, wie das langsamste Element. Daher ist es nicht immer die effizienteste Lösung einfach eine HDD mit einer SSD zu ersetzen. Betrachtet man dies aus der Sicht des Nutzers, ist der einzige Faktor, der wirklich zählt die Anwendungs-Performance; „Wie schnell bekomme ich die Daten für meine Anwendung?“ Da der Engpass der Serverzugriff auf das SAN sein könnte, wäre es möglicherweise nicht die effizienteste Lösung das HDD-Array zu ersetzen. Ein effizienterer Ansatz könnte darin bestehen, eine SSD in den Server hinzuzufügen und sie als Beschleuniger fungieren zu lassen, indem sie die am häufigsten verwendeten (‚Hot‘) Daten zwischenspeichert.
Innerhalb jedem Anwendungsdatenzugriffsprofil gibt es normalerweise eine Untergruppe an Daten, die häufig angefordert wird. Diese ‚Hot Data‘ können auf der SSD im Server zwischengespeichert werden, was die Problematik Flaschenhals bei SAN-Zugriffen als auch Serverengpässe beseitigt. Addiert man diese Ebene von Flash-Caching zur Infrastruktur, werden nicht nur die Gesamtinvestitionen gesenkt, indem nur in ein paar SSD-Flashlaufwerke investiert wird, sondern auch die Performance lässt sich deutlich steigern. Vom Bereitstellungsstandpunkt aus gesehen, kann dieses Feature leicht in die meisten modernen Server installiert werden und ist derzeit eine der kostenbewusstesten und effektivsten Lösungen.
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