Flash-Storage gestern, heute und morgen

Data & StorageStorage

Festplatte und Tape sind die letzten mechanischen Engpässe in der Rechenkette. Bei der Datennutzung werden dadurch oft noch Kompromisse erforderlich. Flash Storage ändert die Spielregeln entscheidend – und das nicht nur für besonders anspruchsvolle Workloads.

Markus Wolf (Bild: Pure Storage)
Markus Wolf, der Autor dieses Gastbeitrags für silicon.de, ist Manager Systems Engineering DACH bei Pure Storage. (Bild: Pure Storage)

Unabhängig davon, ob es sich bei einer Infrastruktur um Public Cloud, Private Cloud, SaaS oder – am wahrscheinlichsten – eine Hybrid-Umgebung handelt: Daten bedeuten Wettbewerbsfähigkeit und Differenzierung. Gleichzeitig stellt die Datenspeicherung in den meisten Rechenzentren den größten Engpass dar. Festplatte und Speicherband sind die letzten mechanischen Tore in der Rechenkette. Und bei der Datennutzung werden heute oft noch Kompromisse gemacht, insbesondere wie viele Daten gespeichert und analysiert werden können und wie lange man auf Antworten warten muss.

Als im Jahre 2009 erstmals Flash-Storage-Systeme auf den Markt kamen, erwies sich die NAND-Flash-Technologie als Gelegenheit, um das Thema Datenspeicherung völlig neu anzugehen. Aufgrund der geringeren Zahl an Datenleitungen benötigt NAND-Flash weniger Platz in der Hardware und bietet damit mehr Speicherressourcen im Rechenzentrum auf kleinerer Standfläche. Flash als Speichermedium bot somit die Chance, eine neue Klasse intelligenter Speicherlösungen (“Smart Storage”) aufzubauen, die sich auf drei Schlüsselbereiche konzentriert:

  • Verfügbarkeit kostengünstiger All-Flash-Storage-Systeme. Durch weiterentwickelte Speichersoftware in Kombination mit Flash konnte All-Flash als Speicherlösung gegenüber herkömmlicher Speicherhardware mit höherer Performance und Effizienz punkten.
  • All-Flash-Storage sollte einfach und “selbstfahrend” werden. Hierzu musste zuerst eine grundlegend einfachere, automatisierbare und immer verfügbare Speicherplattform aufgebaut werden. Diese sollte dann mit SaaS-basierten Management-, Orchestrierungs-, Analytik- und Predictive-Support-Technologien kombiniert werden.
  • Flash bot die Chance, den drei- bis fünfjährigen “Forklift-Upgrade”-Zyklus, der das herkömmliche Storage-Geschäftsmodell dominierte, von vornherein zu vermeiden. Möglich macht dies eine softwarebasierte Speicherarchitektur, die kontinuierlich Upgrade-fähig ist und attraktive Konditionen für die Kunden erlaubt.

Acht Jahre später ist Flash im Storage-Markt fest etabliert. Während im ersten Quartal 2016 der Absatz von All-Flash-Speicher-Arrays nur 10 Prozent des gesamten Enterprise-Storage-Markts ausmachte, ist All-Flash aber das Marktsegment, das das größte Wachstum erzielte, berichtete IDC. Der Umsatz stieg im ersten Quartal 2016 um 87,4 Prozent gegenüber dem Vergleichsquartal im Jahr 2015. Aktuell dürfte der All-Flash-Marktanteil noch höher liegen.

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Wem und wofür Deutsche persönliche Daten preisgeben

Durch Digitalisierung und Internet der Dinge (IoT) eröffnen sich Firmen umfangreiche Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Die meisten davon basieren auf der Auswertung von Daten. Es ist daher entscheidend zu wissen, wie groß die Bereitschaft zur Preisgabe dieser Daten ist.

Die Erfolgsstory von Flash Storage geht also weiter. Künftig geht es darum, aus den gespeicherten Daten möglichst großen Wert zu ziehen. Flash Storage soll als Datenplattform dienen, die es Unternehmen ermöglicht, neue Anwendungen zu realisieren und neue Erkenntnisse aus Daten zu gewinnen. Um dies zu erreichen gilt es, neue Arten von Daten einzubeziehen, Integrationen mit Anwendungen und Plattformen der nächsten Generation zu vertiefen und die Storage-Lösungen an die Bedürfnisse der Entwickler von Clouds und Anwendungen von morgen anzupassen.

Daraus lassen sich die folgenden Innovationsansätze für die nächsten Jahre ableiten:

  • Den Einsatz von Flash auf großvolumige, unstrukturierte Daten ausdehnen und Performance-optimierten Object-Storage mit Cloud-Schnittstellen bereitstellen.
  • Die Speicherung von Anwendungsdatentransformieren mit dem neuen Schnittstellenprotokoll NVMe.
  • Die Bereitstellung der konvergenten Infrastruktur der nächsten Generation, optimiert für Cloud- und “New Stack”-Anwendungen.
  • Anwendungsentwicklung und Datensicherung in der Cloud-Ära so einfach wie möglich zu machen.

Flash-Einsatz auf großvolumige, unstrukturierte Daten ausdehnen

Bisher baute der Erfolg von Flash auf die Unterstützung von Kerngeschäftsanwendungen und der Cloud auf, um diese Anwendungen schneller und effizienter zu betreiben. Dabei wurde aber die Mehrheit der Daten ignoriert: die riesigen Pools von unstrukturierten Daten, die in der heutigen Welt von digitalen Sensoren maschinell generiert werden und möglichst schnell analysiert werden sollen.

Diese Datenpools werden heute in Kapazitätsoptimierten Systemen gespeichert, welche zwar viel Kapazität, jedoch nur geringe Performance bieten. Erste bereits verfügbare “FlashBlades” sollen die Big-Data-Probleme von morgen lösen und neue Möglichkeiten zu erschließen. Der hoch performante Zugriff auf unstrukturierte Daten über Cloud- beziehungsweise objekt-basierte Protokolle ist hierbei ein wichtiger Baustein.

Die Speicherung von Anwendungsdaten transformieren – mit NVMe

Bei aller Flash-Euphorie stellte sich heraus, dass Überreste der Festplatten-Ära weiterhin in der Speicherarchitektur erhalten sind, auch wenn keine Festplatten mehr genutzt werden. Altgediente Protokolle, vor allem SCSI, bestimmen nach wie vor die Kommunikation mit Speichermedien, sowohl zu Festplatten als auch zu Flash.

Daten (Shutterstock/BeeBright).

Das Aufkommen der neuen Schnittstellenprotokolle NVMe und NVMe/F sorgt für schnellere, parallele SCSI-freie Verbindungen zwischen Servern und Storage-Arrays, so dass diese für Server als „lokal“ erscheinen. Dies ermöglicht es, die Vorteile aus zwei Welten zu nutzen: lokale Storage-Performance mit der Effizienz und Verwaltbarkeit von Networked Storage. NVMe und NVMe/F haben folglich großes Potenzial erschließen, es bestehen jedoch die gleichen Herausforderungen wie bei Flash vor einem Jahrzehnt: Kosten, Komplexität und Interoperabilität. Die frühen Versuche von NVMe konzentrieren sich erneut auf das Ultra-High-End-Segment des Marktes, was das Marktpotenzial begrenzt. Der bessere Ansatz wäre eine Reihe von NVMe-fähigen Produkten für eine breite Palette von Anwendungsfällen.

Bereitstellung der konvergenten Infrastruktur der nächsten Generation

Storage existiert nicht als Insel, es wird in Kombination mit Computing, Networking und Virtualisierung eingesetzt, und all dies erfolgt letztlich im Dienste der Anwendungen und Benutzer. Vor knapp einem Jahrzehnt ist das Konzept der “konvergierten Infrastruktur” entstanden – ein Versuch, den Kunden die Möglichkeit zu geben, in jeder Schicht Best-of-Breed-Technologien einzuführen, aber die Vorteile eines durchgängig getesteten “Stacks” zu nutzen.

Pure Storage Flashblade (Bild: Pure Storage)
Flash-Storage-Produkte wie die Reihe “FlashBlade” von Pure Storage eröffnen sich jetzt neue und weitreichender Einsatzbereiche (Bild: Pure Storage)

Pure Storage und Cisco Systems kündigten vor kurzem eine Erweiterung ihrer Zusammenarbeit rund um FlashStack an, um neue Lösungen für Datenbanken, Virtualisierung, SAP HANA und VDI zu realisieren. FlashStack wird weiterentwickelt, um neue Anwendungsfälle zu unterstützen, insbesondere als zuverlässige, leistungsfähige und agile Basis für die private Cloud. Die nächste Vision wäre es, die Grenzen zwischen Datenbanken, analytischen Speichern und Datenspeichern neu zu definieren. Dabei geht es stets um die Interaktion mit Daten – und diese Interaktion sollte möglichst nahtlos sein.

Einfache Anwendungsentwicklung und Datensicherung in der Cloud-Ära

Heute bereits besteht die Möglichkeit, vor Ort eingesetzte Storage-Arrays und die darauf abgebildeten Workflows für Anwendungsentwicklung, DevOps und Datensicherung nahtlos mit der Public Cloud zu verknüpfen. Dies sorgt für mehr Geschwindigkeit und Agilität in der Anwendungsentwicklung und ermöglicht es Kunden, bedarfsgerecht ihre Arbeitslasten zwischen privaten und öffentlichen Clouds zu verschieben.

Flash überzeugt bei gezielten Anwendungen

Big Data wird in Zukunft noch größer werden – und das Handling dieser Daten muss schneller werden, sei es für Datenanalyse, wissenschaftliche Zwecke oder maschinelles Lernen. Immer mehr Unternehmen erkennen die Vorteile von Flash in diesen spezifischen Anwendungsfällen. Sie entscheiden sich für Flash nicht nur wegen der höheren Performance und weil es nun erschwinglich ist, sondern weil sie diese zeitgemäße Speichertechnologie für gezielte Anwendungen nutzen. Das kann die Umsetzung von DevOps-Initiativen sein, Big-Data-Analyse oder die Echtzeit-Auswertung von Sensordaten aus dem Internet der Dinge (IoT).