Teil 1: SSD ist nicht gleich SSD

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Flash-Speicher richtig einsetzen

Immer mehr IT-Manager von Cloud-Providern und Rechenzentren profitieren von den Vorteilen des Flash-Einsatzes in deren Server-Umgebungen. Wenn Flash-Speicher richtig eingesetzt werden, bieten sie eine sofortige Performance-Steigerung für unternemhenskritische Anwendungen, dank ihrer Fähigkeit, eine äquivalente zufällige (random) IOPS-Rate zu liefern, wie Tausende von HDDs. Da jedoch mehr und mehr Rechenzentren Flash-Speicher einsetzen, wächst auch die Erkenntnis, dass der Einfluss von Flash auf Unternehmens-Anwendungen im Wesentlichen davon abhängt, in welcher Art und Weise die Flash-Speicher im Rechenzentrum eingesetzt werden.

Wenn Flash-Speicher nicht entsprechend optimal für Enterprise-Umgebungen eingesetzt werden, wird der IT-Manager schnell feststellen, dass seine Anwendungen nicht den vollen Performance-Nutzen erhalten, welcher von den Flash-Speichern geliefert wird. Wenn es um den bestmöglichen Einsatz von Flash-Speichern in ihren Umgebungen geht, müssen IT-Manager deshalb die beste Technologie für die jeweiligen spezifischen Anwendungen berücksichtigen, damit diese in vollem Umfang in den Genuss der Flash-Beschleunigung gelangen.

Hypothetisch profitieren alle Anwendungen, die von einem schnellen Datenzugriff abhängig sind, von der Flash-Implementierung. Flash beschleunigt Daten und per Definition beschleunigt sich alles dank der physikalischen Unterschiede der beiden Speichermedien, ob Windows- oder Linux-basierend oder virtualisiert mit VMware. Aber unterschiedliche Anwendungen benötigen unterschiedliche Implementierungen. Aufgrund der Komplexität braucht eine virtualisierte Umgebung einen ausgeklügelten Management-Layer, welcher nicht „einfach nur“ beschleunigt, sondern auch Daten so verwaltet, dass Anwendungen optimiert werden, wann und wo immer sie gebraucht werden.

Die passende Flash-Lösung für Enterprise-Anforderungen

Bis vor kurzem hatten IT-Manager zwei große Flash-Deployment-Optionen für Rechenzentren zur Verfügung:

SAN-Array-basierter Flash-Einsatz: Bei dieser Architektur wird der Flash in Enterprise-SAN-Arrays hinzugefügt. Die SAN-Arrays sind entweder ausschließliche Flash-Arrays oder kombinierte HDD/Flash-Arrays. Der Flash-Speicher ist für alle Server mit Zugriff auf das SAN verfügbar und bietet das Potenzial, Flash-Ressourcen als gemeinsame Netzwerkressource zu nutzen. Da sich der Flash im SAN befindet, verbindet es sich mit Host-basierten Anwendungen in gleicher Weise wie Festplatten-basierte SANs. Dies stellt eine brauchbare Lösung für die erforderliche Allgegenwärtigkeit (Ubiquität) dar, da jede Anwendung, welche sich mit dem SAN verbinden könnte, so auch den darin integrierten Flash-Speicher nutzen kann. Darüber hinaus können alle Storage-Services, welche im SAN zugänglich sind (wie Mirroring und Virtualisierung), auch dem Flash-Speicher zur Verfügung gestellt werden.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch, dass dadurch die Fähigkeit des Flash-Speichers reduziert wird, Host-basierte Anwendungen zu beschleunigen. Die Flash-Ressource wird dem gleichen Netzwerk mit denselben Controller-Engpässen hinzugefügt, welche bereits die HDD-Arrays plagen. Ein grundlegendes Problem bildet hier die unzureichende Leistungsfähigkeit der vorhandenen HDD-Arrays, die in einem solchen Szenario schnell den Flaschenhals bilden und unter der gesteigerten Last durch moderne Flash-Speicher zusammenbrechen.

Die Hochgeschwindigkeits-Vorteile des Flash-Speichers werden irrelevant, wenn der Flash aufgrund von Netzwerkbegrenzungen nicht effizient genutzt werden kann. Darüber hinaus wird es schwieriger, die Flash-Nutzung für Zugriffe auf Host-basierten Anwendungen zu optimieren, wenn sich der Flash-Speicher im SAN befindet. Die Effektivität des Cachings lässt sich massiv verbessern, indem Algorithmen genutzt werden, die basierend auf einer intelligenten Betrachtung der Host-Ressourcen und Anwendungs-Datenzugriff-Parameter selektieren, was zwischengespeichert werden sollte. Diese sind deutlich leichter zu überwachen und es kann besser innerhalb des Hosts darauf reagiert werden, je mehr Informationen über die Zugriffsanforderungen und aktuellen Host-Bedingungen zum Zeitpunkt der Datenzugriffs-Anfrage im SAN zur Verfügung stehen.

Host-basierter Flash-Einsatz mit Caching-Software: In diesem Szenario bildet der Flash-Speicher zusammen mit entsprechender Caching-Software selbst den Host-Server und ist damit deutlich näher an den genutzten Anwendungen. Jedoch bleibt der Zugriff auf den Flash-Speicher hier auf den Host-Server begrenzt. Diese Lösung ist konzipiert, um diese beiden Mängel der SAN-Array-basierten Flash-Architekturen entsprechend zu beseitigen. Durch den Einsatz des Flash-Speichers im Server, buchstäblich direkt neben der CPU, wo die Anwendungen ausgeführt werden, sind zwei wichtige Ziele im Fokus:

• Erstens werden Engpässe entfernt, welche die Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen dem Flash-Speicher und der Host-CPU begrenzen.

• Zweitens können Caching-Entscheidungen nun auf dem Host selbst getroffen werden, einhergehend mit einer engmaschigen Überwachung der Host-Flash-Ressourcen, Host-Anwendungsanforderungen und anwendungsspezifischen Daten-Zugriffs-Mustern.

Wenn jedoch nicht die richtige Software eingesetzt wird, können Host-basierte Flash-Lösungen erhebliche Einschränkungen auf Anwendungen und die genutzten Server verursachen. Wesentliche kritische Daten werden aus dem SAN genommen, wo sie Storage-Services und Netzwerk-Verfügbarkeit genießen, und von diesen zwei kritischen Enterprise-Features isoliert in den Server verschoben. Somit kann auf diese Anwendungen plötzlich nicht mehr von anderen Servern zugegriffen werden und auch eine ordnungsgemäße Wartung ist nicht länger möglich. Während zwar die volle Performance des Flash-Speichers gewonnen wird, verlieren IT-Manager die Möglichkeit, einen flexiblen, fehlertoleranten Service bereitzustellen, der von Kunden gefordert wird. Darüber hinaus wird eine effektive, gemeinsame Nutzung von Ressourcen zwischen Servern unmöglich, wenn Flash-Speicher physisch an den lokalen Host-Server gebunden wird, was wiederum die TCO des Rechenzentrums erhöht.

Wie die dritte Eisatzoption aussieht, lesen Sie auf der nächsten Seite.

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