HDS setzt bei Flash auf Eigenprodukte und Partner

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Erhöhte Zugriffszahlen machen den Massenspeicher zum Engpass von Serverinfrastrukturen. Nicht nur deshalb wird Flash als Ergänzung von Festplatten und schnellste Speicherschicht immer mehr unentbehrlich. Speicherhersteller wie HDS stellen sich darauf ein, und nutzen neben Eigenentwicklungen auch Technologien von Partnern.

HDS bietet neben Fusion I/O-Technologie auch einen eigenen Flash Accelerator. Dabei handelt es sich um eine Einschublösung für die Virtual Storage Platform VSP von HDS. Quelle: Hitachi
HDS bietet neben Fusion I/O-Technologie auch einen eigenen Flash Accelerator. Dabei handelt es sich um eine Einschublösung für die Virtual Storage Platform VSP von HDS. Quelle: Hitachi

Angesichts der Datenmassen, die erzeugt und beispielsweise bei Big-Data-Applikationen schnell analysiert werden müssen, reicht die Ein-/Ausgabeleistung von Festplatten schlicht nicht mehr aus. Profiteur ist Flash-Speicher, der sich mittlerweile breit durchsetzt. “Flash wird wegen der großen Mengen, die in Consumer-Geräten verbraucht werden, schnell billiger, während der Preisverfall bei Festplatten sowie die gesamte Weiterentwicklung der Technologie sich erheblich verlangsamt – auch deshalb, weil weniger Festplatten gekauft werden“, sagt Hubert Yoshida, CTO von Hitachi Data Systems (HDS) anlässlich des Hitachi Information Forum in Mainz. Die Entwicklung geht aber auch dort weiter: So arbeitet nicht nur HDS an heliumgefüllen und dichter gepackten Festplatten, die sieben statt fünf Platten und entsprechend mehr Köpfe haben.

Doch auch Flash spielt bei HDS inzwischen eine wichtige Rolle. So bietet der Hersteller einen selbst entwickelten Flash-Controller als Subsystem an. Bei Speicher-Komponenten, die direkt im Servern genutzt werden, arbeitet HDS mit dem Spezialisten Fusion-io zusammen.

 

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Die Lösungen unterscheiden sich im Zweck: Flash-Speichersubsysteme beseitigen den I/O-Flaschenhals, der durch viel leistungsfähige Prozessoren gegenüber nur wenig leistungsstärkeren Festplatten hervorgerufen wird. Flash-Module, die über PCIe direkt an den Serverprozessor angebunden werden, verringern dagegen auch die Latenz, die der Weg vom Prozessor zum Speicher verursacht.

HDS` Flash-Controller schaffen bis zu einer Million Ein-/Ausgaben pro Sekunde. “Wir liegen gegenüber anderen MLC-Lösungen bei 40 Prozent weniger Kosten und 39 Prozent weniger Stromverbrauch”, sagt Dr. Georgios Rimikis, Senior Manager Solution Strategy bei HDS.

Hitachi Accelerated Flash Storage, seit November vergangenen Jahres auf dem Markt, basiert auf einem selbst entwickelten ASIC. Der Controller arbeitet mit acht ARM9-CPUs und bietet acht PCIe-Pfade. Die Flash-Module gibt es mit 1,6 bis 6,4 Tbyte Kapaität, sie passen in ein neuartiges, acht Höheneinheiten großes Gehäuse, das in ein HDS VSP (Virtual Storage Platform)-System integrierbar ist. Außerdem bietet Hitachi mit HUS 150 (SSD) seit diesem Frühjahr ein rein Flash-basierendes Speichersystem an. Es umfasst 12 Flash-Module mit je 1,6 TByte, was 19,2 TByte entspricht, und verbraucht zwei Höheneinheiten. Acht dieser Einheiten mit je 12 Modulen lassen sich in einem Rack kaskadieren. 500000 IOPS sind damit bei Antwortzeiten unter einer Millisekunde erreichbar.

Wenn es um die Integration von Flash in Server geht, kommt HDS-Partner Fusion-IO zum Einsatz. Meist werden dessen Karten als Direct Attached Storage verwendet, manchmal auch als Cache oder Shared Storage. Hierfür bietet Fusion-io eine spezielle Software an. “Der erste Zugriff dauert damit lang wie immer, alle weiteren sind erheblich beschleunigt”, erklärt Heiko Schrader, zuständig für den Vertrieb des SSD-Spezialisten im DACH-Raum. Getestet wird derzeit die Integration eines Standardservers mit Fusion-io-Karten, wobei die Komponenten anschließend durch Ion, eine Software des Flash-Spezialisten, zu einem Storage-Target verbunden werden. “Das ist eine spezielle Lösung, die man beispielsweise für bestimmte Aufgaben in Oracle-Umgebungen einsetzen kann”, sagt Schrader.

Der wichtigste Vorteil serverseitiger Flash-Module, wie sie Fusion-io anbietet, liegt darin, dass die Daten näher zum Prozessor kommen, wo sie von den Anwendungen nahezu verzögerungsfrei verarbeitet werden. Ein typisches Anwendungsfeld ist die Beschleunigung von Datenbanken, wobei man auch nur häufig adressierte Teile der Datenbank in den Flashspeicher legen kann. “Für MySQL-Anwendungen bieten wir eine Bibliothek, die die Zahl der Schreibvorgänge halbiert”, sagt Schrader. Auch ansonsten reklamiert er bemerkenswerte Leistungen: Flash vervierfache die Zahl der Desktops auf einem Server bei VDI-Implementierungen. Das Booten einer VDI dauere nicht mehr Minuten, sondern weniger als 30 Sekunden, und Oracle-Anfragen ließen sich in drei Minuten statt zwei Stunden durchführen.

Flash als Wegwerfartikel?

Der Flash-Erfolg hat allerdings Schattenseiten: Denn die meist verwandten MLCs (Multi Level Cells) schaffen nur 5000 Schreibzyklen, was Speicher gewissermaßen zum Verschleißteil macht. Enhanced oder Enterprise MLCs (eMLCs) bewältigen durch Korrektur- und andere Mechanismen immerhin 30000 Zyklen, die erheblich teureren SLCs (Single Level Cells) 100000 Schreibzyklen. Oft werden bei Garantien auf SSD-Module Angaben zur Dauer der Garantie mit solchen zu der Menge der Schreib-/Lesezugriffe kombiniert. Wird dann die angegebene Menge vor Ablauf der Garantiezeit erreicht, ist die Garantie erloschen. SSD sind zudem noch immer weit teurer als Festplatten. Ihr Preis pro Gigabyte liegt laut IDC bei mindestens zwei, bei hochwertigen Flashs bei acht Dollar. Festplatten am oberen Ende kosten bei zwanzig Cent pro Gigabyte. Dennoch gewinnt Flash derzeit Anteile dazu.

Viele Hersteller bemühen sich mit proprietären Mechanismen darum, Lebensdauer und Zuverlässigkeit der
Festplatte anzunähern. HDS garantiert für die eigenen Flash-Produkte fünf Jahre Lebensdauer. Dies ist speziellen Verfahrensweisen geschuldet. Beispielsweise werden normalerweise beim Formatieren eines Speichermediums Nullen geschrieben, worauf HDS verzichtet. Solche und andere “Tricks” reduzieren Schreibzugriffe und verlängern damit das Dasein der schnellen Flash-Speicher. Partner Fusion-io nutzt Firmware auf einem reprogrammierbaren Gate-Array, die Schreib- und Leseprozesse steuert, für den gleichen Zweck.

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