All-Flash Storage – nur Spiel oder Speed?

Artikel in ICT kommunikation 24.6.2016

Elektronik sticht Mechanik aus. Vor allem, wenn‘s um Leistung geht. Das gilt selbst dann noch, wenn Elektronik wie SSD über den Umweg einer auf Rotation ausgelegten Schnittstelle (SAS, SATA) zwar betrieben, aber nur zu einem Bruchteil ausgenutzt wird.

ABC NVMe OCZ

Um das Potenzial der SSD jedoch abzurufen und auszuschöpfen, bedarf es schnellerer Schnittstellen. Diese verzichten einerseits auf zeitraubende Protokollkonversionen. Andererseits nutzen sie via PCIe kurze aber breite Kommunikationswege.

Seit gut drei Jahren können SSD im Server ihr Leistungspotenzial über den PCIe-Bus entfalten. NVMe erschliesst nun auf demselben Weg via 2.5"-Diskkanister zusätzlich die Hot-Swap-Fähigkeit. Jede SSD wird mit PCIe x4 bedient. Bereits ein 1U-Server mit 10x NVMe stellt so die gewaltige Bandbreite von rund 40GB/s bereit. 2U-Server gibt’s bereits mit 24x und 48x NVMe! Selbst für PCs, Notebooks etc. steht mittlerweile für eine SSD bis zu PCIe x4 Bandbreite via die m.2 Schnittstelle zur Verfügung, d.h. knapp 4 GB/s Durchsatz.

Die klassischen Speichersysteme werden hingegen erst Ende 2017 durchgängig mit 12Gb/s SAS anstelle 6Gb/s ausgerüstet sein. Für rotierende Disks mögen eine oder wenige 1.2GB/s Leitungen genügen, ebenso wie Zeit bleibt, das SAS-Protokoll abzuarbeiten. Wenn jedoch nur schon eine einzelne SSD über 3GB/s Durchsatz liefern kann, wird rasch klar, dass klassische Storagesysteme selbst mit der 12Gb/s SAS-Schnittstelle mit Flash Speicher höchstens spielen können.

Die adäquate Nutzung bleibt somit den neuen, schlanken Serverarchitekturen mit NVMe vorbehalten. Sie sind die Basis für Software Defined Storage und den Converged Approach von Storage und Server in einem. Damit können klassische Storagelösungen weder leistungs- noch kostenmässig im Geringsten mehr mithalten.

Aber auch noch aus einem wichtigen anderen Grund. Denn die guten alten Storagesysteme sind nicht mehr in der Lage, die für eine Speicherspiegelung benötigte Bandbreite für SSD auch nur ansatzweise bereitzustellen. Ein Server lässt sich kostengünstig mit 56 oder gar 100Gbps Infiniband oder Ethernet ergänzen. Ein klassischer Storage verfügt bestenfalls über ein paar 16- oder 32Gbps FC-Ports nach aussen, mehr nützt in Anbetracht der intern bereitgestellten Bandbreite ohnehin nichts.

Bereits 2018 werden in nur einem 19"-Rack 40-Petabyte-Flashspeicher verfügbar sein. – Natürlich mit entsprechender Server-basierter Architektur. Um diese Daten nach klassischem Design von autonomen Storagesystemen transportieren zu können, wären Wege für rund 5TB/s Bandbreite vorzusehen. Dazu würde ein eigenes Rack mit über 1‘500 Switchports à 32Gbps Fibre Channel benötigt! Die Speicherwelt wird sich so grundlegend verändern und neue, faszinierende Perspektiven eröffnen.

Bei konzeptionellem Einsatz lässt sich schon heute nicht nur Speed, sondern die ganze Architektur optimieren, um mit geringem Mitteleinsatz ungeahnte Leistungsfelder zu erschliessen.

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24.06.2016 / ictk