All-Flash Array Storage

Ein Plus an Performance nutzt jedem Unternehmen, auch wenn es diese Leistung vielleicht nicht direkt benötigt. Die gängigste Methode, die Leistung für Anwendungen zu erhöhen, die durch die Lese- und Schreibzeit des Speichers verlangsamt werden, sind All-Flash Arrays (AFA). Die Ergebnisse sind beeindruckend, und Endnutzer bemerken die Verbesserung sofort.

All-Flash Array Storage, kurz AFA, ist eine Speicherlösung, die nur Flash-Speicherlaufwerke umfasst, keine rotierenden Plattenlaufwerke. All-Flash-Laufwerke haben eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu traditionellen mechanischen Laufwerken:

• Keine beweglichen Teile
• Über 50-mal mehr IOPS
• Reaktionszeiten von unter einer Millisekunde, 10- bis 20-mal schneller
• Geringerer Stromverbrauch
• Weniger Wärme- und Geräuschentwicklung

Einer der wichtigsten Gründe, warum Flash-Laufwerke beliebter als traditionelle Laufwerke sind, ist die Ausfallquote der internen beweglichen Teile. Bei rotierenden Plattenlaufwerken fallen diese im Laufe der Zeit schnell dem normalen Verschleiß zum Opfer. Und noch weitere Faktoren beschleunigen den Ausfall rotierender Laufwerke, beispielsweise Kühlung, Feuchtigkeit und Arbeitslast.

Ein weiterer wichtiger Grund dafür, dass Plattenlaufwerke immer häufiger durch Flash-Speicher ersetzt werden, ist die Leistung. Bei rotierenden Laufwerken wird die Leistung anhand der Umdrehungen pro Minute (UpM) gemessen, die das Laufwerk aushält. Bei zwei identisch konzipierten Plattenlaufwerken mit gleicher Flächendichte liefert ein auf 7200 UpM ausgelegtes Laufwerk die Daten rund 33 % schneller als ein Laufwerk mit 5400 UpM. Es gibt zwar auch Laufwerke mit 10.000 UpM und 15.000 UpM, doch darüber hinaus gibt es nichts mehr. Darum kann Flash die Leistung im Vergleich zu einem Laufwerk mit 15.000 UpM um das 50-Fache erhöhen.

Vor dem Einzug der Flash Arrays setzten die Anbieter auf Hybrid Arrays, eine Kombination aus Solid-State Drives (SSD) und Hard Disk Drives (HDD). Hybrid Arrays verdanken ihre Beliebtheit der Kombination aus Leistung, Kapazität und moderaten Kosten.

In den Anfängen dieser Technologie waren die hohen Kosten ein echter Nachteil der All-Flash Arrays. Doch in den letzten Jahren sind die Preise drastisch gesunken, sodass AFA-Lösungen für bestimmte Anwendungsfälle attraktiver geworden sind. Wie Flash-Anbieter ihre Preise gestalten, ist teils nur schwer nachzuvollziehen, je nachdem, ob sie Deduplizierung und Komprimierung einbeziehen. Sie sollten sich die Datenblätter gründlich durchlesen, um zu verstehen, wie Anbieter IOPS, Latenz und Durchsatz messen.

Nicht alle All-Flash Arrays sind gleich. Denken Sie daran, dass All-Flash Arrays Hardwarekomponenten sind, für deren Verwaltung eine Software nötig ist, um Speicherdienste für Unternehmen bereitzustellen. Was nutzt die Kraft eines Flash Arrays, wenn es dem System an der Intelligenz mangelt, Ihre Daten zu verwalten?

Flash-Arrays sind jedoch nicht die Antwort auf jedes Leistungsproblem. Bei manchen Anwendungen hapert es an I/O, nicht an der Lese-/Schreibgeschwindigkeit des Laufwerks. Bei anderen ist die Netzwerklatenz der Hemmschuh. In diesen Fällen nutzt ein Flash-Speicher nichts. In jedem System müssen alle Komponenten verbessert werden, und Flash ist nur ein Rädchen im Getriebe. Sie müssen auch die Geschwindigkeit der Netzwerkverbindung, erweiterte Caching-Strategien,Parallel I/O und mehr berücksichtigen.

All-Flash-Lösungen gibt es in verschiedenen Paketen, je nach Anwendungsfall. Am beliebtesten sind AFA SAN Appliances und AFA Hyperconverged Appliances. Jede Lösung hat eigene Vor- und Nachteile, auf die wir gleich noch eingehen werden.

Weitere beliebte Anwendungen sind die x86-serverseitigen internen All-Flash-Laufwerke und die softwaredefinierten AFA-Lösungen. Beide Optionen bieten individuelle Vorteile, die SDS-Option hat von den vier AFA-Optionen jedoch das beste Preis-Leistungs-Verhältnis.

Sehen wir uns die einzelnen Optionen einmal an:

AFA SAN Appliance

All-Flash SAN Appliances werden sowohl von etablierten Unternehmen wie HP, IBM, Dell/EMC, NetApp und Hitachi als auch von Neulingen wie Pure Storage, Tegile, Nimble, Tintri, Kaminario, NexGen und SolidFire angeboten. Einige dieser Newcomer sind mittlerweile jedoch von den Großen aufgekauft worden, und neue Start-up-Unternehmen kurbeln den Wettbewerb auf dem All-Flash-Markt weiter an.

In puncto Kapazität hängt die Wahl eines AFA-Modells von einem dieser Anbieter völlig davon ab, wie viele Terabyte an Daten Ihre Organisation nutzt. Die All-Flash SAN Appliances dienen als Bausteine – Sie können mit einem Baustein beginnen und weitere hinzufügen, wenn Ihre Datenmenge wächst. Dieser Ansatz ist zwar einfach umzusetzen, doch geraten Sie damit am Ende in die Herstellerabhängigkeit. Das bedeutet, dass Sie bei Preisverhandlungen für Verlängerungen oder Erweiterungen nur wenig Kontrolle haben.

Denken Sie daran, dass jeder Hersteller unterschiedliche Modelle mit bestimmten Speicherkapazitäten anbietet. Das Modell X10 von Pure Storage bietet beispielsweise 55 TB Kapazität. Wenn Sie eine große 250-TB-Umgebung haben, kaufen Sie einfach fünf X10 AFA SAN Appliances. Oder Sie entscheiden sich für das Modell X20, das 275 TB Kapazität bietet. Ganz einfach.

Der größte Vorteil der All-Flash Arrays ist die Leistung. Dafür muss man unter Umständen auf andere Funktionen der Enterprise-Klasse verzichten, beispielsweise hohe Verfügbarkeit, Replikation, Metro-Cluster, Cloud-Integration etc. Darüber hinaus müssen Sie den Umgang mit einer neuen Benutzeroberfläche lernen, Ihre IT-Mitarbeiter darin schulen und möglicherweise auch zertifizieren. Auch hier sind Features und Anforderungen von Fall zu Fall unterschiedlich. Daher sollte man seine Hausaufgaben machen, bevor man seine Kaufentscheidung nur von der Leistung abhängig macht.

Aus dem aktuellen Magic Quadrant for Solid-State Arrays (SSA/AFA) von Gartner erfahren Sie mehr über diese Gruppe von All-Flash SAN-Herstellern.

AFA HCI Appliance

All-Flash hyperkonvergierte Infrastruktur-Appliances erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie zwei wichtige Vorteile bieten, die Unternehmen schätzen: Konsolidierung und hohe Performance. Da diese Art von Infrastruktur noch keine zehn Jahre alt ist, gibt es im Vergleich zu All-Flash SAN Appliances nur eine Handvoll Anbieter. Doch die wachsende Akzeptanz der All-Flash hyperkonvergierten Infrastruktur zwingt die HPs und IBMs der Welt, ihre eigene HCI Appliance zu innovieren oder sich einen der neu gegründeten Anbieter von All-Flash Appliances einzuverleiben.

Die gängigsten Namen, die hier gehandelt werden, sind Nutanix, HPE Simplivity, Pivot3, Dell/EMC VxRack, NetApp HCI und Cisco HyperFlex. Diese einsatzfertigen Lösungen können Sie blockweise stapeln und nach Bedarf erweitern. Allerdings sind Komfort und Leistung ziemlich teuer. Wenn Ihr Unternehmen über das entsprechende Budget verfügt, sind die Möglichkeiten grenzenlos.

Zu den wichtigsten Vorteilen der All-Flash hyperkonvergierten Lösungen zählen Deduplizierung und Kompression. Diese Features können dazu beitragen, die hohen Kosten der All-Flash-Speicher zu mindern. Die Deduplizierungs- und Kompressionsverhältnisse reichen von 1,5-zu-1 bis 5-zu-1 – in seltenen Fällen sogar bis 8-zu-1. Die Dateneffizienz hängt in jedem Fall von der Art der von Ihnen gespeicherten Daten und der Blockgröße dieser Daten ab. Je höher die I/O-Blockgrößen, umso kleiner das Verhältnis.

Doch auch hier ist nicht alles Gold, was glänzt – auch All-Flash HCI Appliances haben ihre Grenzen. Einer der wesentlichen Nachteile ist die Abhängigkeit von einem Hersteller, die Unternehmen angesichts des Wettbewerbs im Markt am liebsten vermeiden. Hat man sich erst einmal auf eine bestimmte HCI-Lösung festgelegt, sind die bei einer Umstellung entstehenden Kosten immens. Aus diesem Grund sind Software-HCI-Lösungen umso attraktiver, da man die zugrunde liegende Hardware jederzeit wechseln kann, ohne an einen bestimmten Hardware-Anbieter gebunden zu sein.

Außerdem sollte man wissen, welche Hypervisoren von den einzelnen AFA HCI Appliances unterstützt werden. Falls Sie irgendwann die Hypervisoren austauschen müssen und z. B. von ESXi auf Hyper-V umstellen, müssen Sie vermutlich eine neue HCI Appliance kaufen, die Ihre neue virtuelle Umgebung unterstützt. In diesem Fall kommen ganz erhebliche Kosten auf Sie zu, wenn Ihre AFA HCI Appliance nicht mehrere Hypervisoren unterstützt.

Serverseitiger Flash

Mit dieser Option kann die Leistung isolierter Anwendungen angekurbelt werden, die höhere IOPS benötigen, als Ihr SAN bieten kann. Dieser Ansatz ist sowohl preiswert als auch praktisch, da nicht groß in Appliances investiert werden muss. Sie kaufen einfach die neuesten SSD-Laufwerke, die Ihr Serveranbieter unterstützt, packen sie in freie Festplattenschächte, kombinieren sie mit einem schnellen Controller – fertig. Oder?

Es gibt tatsächlich einen Haken. Sie können diese schnellen SSD-Laufwerke nicht mit Ihren anderen Tier-1-Anwendungen teilen, die auf anderen Servern laufen. Ein weiteres Problem sind die fehlenden nativen Optionen für eine Migration von internen Flash-Arrays auf eine externe All-Flash Appliance, wenn Sie sich doch noch dazu entschließen, auf das All-Flash SAN-Modell umzustellen. Auch wenn diese Lösung preiswert ist, ist sie nur eine Übergangslösung und nicht langfristig skalierbar.

AFA SAN Appliance

Nun, da Sie die Vor- und Nachteile der oben angesprochenen Optionen kennen, wollen wir auf die Vorteile von softwaredefiniertem All-Flash Array Storage eingehen. Softwaredefinierte Speicherlösungen bieten die gleichen Vorteile wie All-Flash Appliances, allerdings ohne die Nachteile. Stattdessen erhalten Sie hohe Flexibilität und Wahlfreiheit, auch bekannt unter der Bezeichnung „All-Flash konvergierte Server”.

Führende All-Flash Software-Defined Storage-Lösungen beinhalten Speicherdienste für Unternehmen für das Datenmanagement, einschließlich Klone, Kompression und Deduplizierung (entweder inline oder nachgelagert), Snapshots, Replikation, Thin Provisioning, Auto-Tiering und Hochverfügbarkeit. Die Software liefert die Intelligenz, während die All-Flash Arrays Muskeln und Tempo beisteuern. Mit dieser optimalen Mischung erzielen Sie die maximale Rendite.

Darüber hinaus können Sie jeden beliebigen x86-Server auswählen und so viele SSD-Laufwerke hinzufügen, wie Sie benötigen. Mit PCIe Flash-Karten können Sie die ganze Sache sogar noch weiter beschleunigen. Ein Beispiel: Sie wählen den neuesten SuperMicro Server mit zwei 24-Port NVMe Backplanes für je bis zu 24x 2,5″ NVMe SSDs. Sie können 48x 3,84 TB SSDs hinzufügen und erhalten dann bis zu 184 TB reinen Flash-Speicher auf einem 2U-Server. Das ist maximale Effizienz auf jeder Ebene. Weniger Platzbedarf für über 100 TB Flash, geringere Kosten als bei vergleichbaren AFA SAN Appliances und höchste Leistung mit besten Enterprise Features durch softwaredefinierten Speicher.

Im Internet finden sich unzählige technische Informationen zu All-Flash Array-Lösungen, zu deren Konzepten wir Ihnen hier die wichtigsten Fakten aufgeführt haben. Sich für eine Möglichkeit zu entscheiden, ist nicht leicht, denn die Auswahl ist groß. Doch nur wenige Optionen erfüllen tatsächlich Ihre Anforderungen. Sie brauchen also Zeit, um sich über alle Fakten zu informieren.

Von den vielen hier vorgestellten Möglichkeiten ist die SDS-AFA-Lösung ideal, wenn Sie nicht von einem Anbieter abhängig sein wollen und Wert auf die Flexibilität legen, uneingeschränkt Hardware von einem beliebigen Hersteller hinzufügen zu können. Während hohe Leistung normalerweise von den All-Flash Arrays geliefert wird, erhalten Sie mit den softwaredefinierten Speicherlösungen von DataCore zwei weitere Features, die die von All-Flash-Laufwerken generierten IOPs verdreifachen können.

Eines dieser Features ist Parallel I/O mit Mehrkern-CPUs und dynamischer Zuweisung der Kerne als I/O-Kanäle, um große Arbeitslasten in Spitzenzeiten zu bewältigen. Die zweite Funktion ist High-Speed Memory Caching für Lese- und Schreibvorgänge mit DDR RAM zur I/O-Beschleunigung. Damit sind Antwortzeiten von sage und schreibe 0,20 Millisekunden möglich. Im Prinzip stapeln Sie drei Layer Hardware (Flash, CPU, Speicher) und die Software erledigt den Rest. Die Software ist das Tüpfelchen auf dem „i“.