All-Flash auf dem Vormarsch Die Festplatte hat ihren Dienst getan – jetzt heißt es Abschied nehmen

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Festplatten haben jahrzehntelang gute Dienste verrichtet und dominierten unter anderem in Rechenzentren. Spätestens seit Beginn der Big-Data-Analytik stießen sie immer mehr an ihre Grenzen und werden die KI-Revolution nicht mehr überstehen.

In nahezu jedem Unternehmen generieren Mitarbeiter, Kunden und Lieferanten Unmengen unstrukturierter Daten in Form von E-Mails, Bildern, Beiträgen in sozialen Medien, Sprachaufzeichnungen, Videos, PDFs und mehr. Diese unstrukturierten Daten können wertvolle Geschäftsinformationen liefern. Viele Unternehmen haben jedoch mit dem Wachstum dieser unstrukturierten Daten zu kämpfen, die über das Rechenzentrum und darüber hinaus verteilt sind. Viele unstrukturierte Daten werden auf Festplatten gespeichert, teils, weil andere Optionen in der Vergangenheit zu kostspielig waren.

Bei der Speicherung unstrukturierter Daten gibt es zudem besondere Herausforderungen. Die Daten liegen außerhalb einer Datenbank und verwenden Datei- oder Objektspeicherprotokolle, die von der Speicherplattform unterstützt werden müssen. Die Erweiterung der Speicherkapazität ist ebenfalls eine wichtige Anforderung, da unstrukturierte Daten exponentiell wachsen. Mit der Ausweitung der Datenanalyse wird zudem die Verarbeitungsleistung immer mehr zu einer Notwendigkeit, die Festplatten an ihre Grenzen bringt.

Die Festplatte dominierte lange Zeit – trotz Effizienzdefiziten

Während eines Großteils der Digitalisierung wurden Rechenzentren von Festplattentechnologien (HDD) dominiert, konfiguriert als Network-Attached Storage (NAS) und/oder Storage Area Networks (SAN). Die Geschichte des Flash-Speichers reicht aber weiter zurück als vielleicht gedacht, über 50 Jahre. Seit platzsparender NAND-Flash-Speicher in den 1990er-Jahren verfügbar wurde, setzte sich Flash zunächst im Consumer-Markt durch. Für den Unternehmenseinsatz wurde Flash erst vor etwa 20 Jahren langsam interessant. Mit den ersten Solid-State-Laufwerken (SSDs) kamen teure Hochleistungs-Flash-Speicherangebote für Tier-0- und Tier-1-Datenanwendungen auf den Markt. Da rotierende Teile entfielen, punkteten SSDs mit deutlich höherer Geschwindigkeit und höherer Ausfallsicherheit gegenüber herkömmlichen Speichertechnologien.

Bei großen Beständen an unstrukturierten Daten dominiert bislang dennoch nach wie vor die Festplatte, trotz der Herausforderungen bei der Speicherverwaltung, der eingeschränkten Zuverlässigkeit und des erheblichen Energie-, Platz- und Kühlungsbedarfs. Nachhaltigkeitsüberlegungen für Rechenzentren wurden zuletzt angesichts der Auswirkungen von Rechenzentren auf den weltweiten Energiebedarf und die ständig steigende Nachfrage nach Datenspeicherung jedoch immer wichtiger. Neben Servern und Netzwerkkomponenten ist Storage einer der maßgeblichen Stromverbraucher im Rechenzentrum. Laut verschiedenen Datenquellen entfällt zudem ein großer Anteil des Gesamtstromverbrauchs auf die Kühlung der Hardware im Rechenzentrum und damit auch der Speicherkomponenten.

Die Vorteile von All-Flash-Arrays im Rechenzentrum

All-Flash-Speicher verbraucht im Betrieb fünf- bis zehnmal weniger Strom als HDD-Speicher und erzeugt weniger Abwärme, es besteht also ein enormes Potenzial zur Stromeinsparung. Zusätzlich zu den Energieeinsparungen sind die Wartungskosten niedriger und die Zuverlässigkeit besser. KI-Anwendungen können unstrukturierte Daten besser nutzen, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Diese Anwendungen erfordern einen schnellen Zugriff und eine hohe Kapazität für Datei- und Objekt-Workloads wie Data Lakes, Bildspeicher und Videoüberwachung. Die Vorteile von All-Flash sind hier eindeutig: eine größere Kapazität, ein geringerer Energiebedarf und eine höhere Zuverlässigkeit als bei HDD-Speicher.

All-Flash-Arrays (AFA) ermöglichen den Aufbau einer zeitgemäßen Speicherinfrastruktur, die ausschließlich auf Flash-Speicher basiert. AFAs bieten die Geschwindigkeit, Leistung und Agilität für moderne Geschäftsanwendungen. Aktuelle All-Flash-Arrays nutzen NVMe over Fabrics (NVMe oF), um die Datenübertragungsgeschwindigkeiten und Latenzzeiten zu maximieren. Schnellere Lese-Schreib- und Zugriffszeiten führen zu höherer Geschwindigkeit und Leistung der Datenumgebung. All-Flash-Arrays sind zudem deutlich kleiner als HDD-Arrays, woraus ein deutlicher Vorteil hinsichtlich des Platzbedarfs pro Speicherkapazität resultiert. In Bezug auf die Kosten pro Kapazität holt All-Flash-Speicher zudem immer weiter auf.

All-Flash-Arrays für alle Speicherebenen und Anwendungsbereiche

Ein Flash-basiertes Speicher-Array ermöglicht es Unternehmen, mehr aus Daten herauszuholen, ohne die Einschränkungen und Komplexität von Festplatten. Historisch betrachtet, waren All-Flash-Storage-Arrays aufgrund der höheren Kosten von SSDs im Vergleich zu HDDs lange Zeit eine Premium-SAN-Lösung für Tier-0- und Tier-1-Anwendungen. Entsprechend dem Mooreschen Gesetz wurden Flash-Speicher immer kostengünstiger, so dass All-Flash-Versionen von NAS-Geräten und SANs wirtschaftlich machbar wurden. Damit wurde der All-Flash-Einsatz für alle Storage-Tiers möglich.

Moderne All-Flash-Speicher-Arrays bieten viele Vorteile für Unternehmen. Ein leistungsoptimiertes AFA mit End-to-End-NVMe/NVMe oF beispielsweise stellt Blockspeicher für Tier-0- und Tier-1-Anwendungen bereit, während ein kapazitätsoptimiertes NVMe-AFA für Tier-2-Anwendungen geeignet ist. All-Flash-Arrays revolutionieren insgesamt den Speichermarkt, indem sie eine Cloud-ähnliche Anwendungskonsolidierung und beispiellose Flexibilität bieten. Dies sind Eigenschaften, die als Katalysator für die Transformation von IT und Unternehmen dienen, den Energieverbrauch senken, den Betrieb vereinfachen und die zukünftige technologische Roadmap unterstützen.

* Der Autor: Markus Grau, Principal Technologist-Global Strategy & Solutions bei Pure Storage

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