Starnberg, 5. Nov. 2012 – Kann die kostengünstigere Flash MLC Technik im Rechenzentrum bisherige Lösungen auf Basis SLC ersetzen...?
Zum Hintergrund: Neue Anbieter von Solid State Disk - Arrays und Lösungen für hostbasierten PCIe Varianten (Caching) sind im Vormarsch. Sowohl auf der VMword Europe in Barcelona als auch letzte Woche in Frankfurt auf der Storage Networking World Europe (SNW-E) konnte man das gut beobachten. Neben den Lösungen der etablierten Storage-(Subsystem-)Hersteller wie IBM (siehe TMS-Übernahme), NetApp (PAM II Flash Cache, Flash Pool, Flash Accel), EMC (Project Thunder, XtremIO-Aquise), HDS, HP u.a erscheinen immer mehr Drittanbieter mit Komplettlösungen (Controller + Array + Software) am Markt, zum Teil kombiniert mit SAS-SATA-Festplatten. Fusion-IO, X-IO, Violin Memory, WhipTail oder auch ganz neue Firmen wie Atlantis / Software) seien hier beispielhaft genannt.
Aus Preisgründen (Stückkosten / Verkaufspreis / Marge) folgt die Entwicklung nun allerdings einem Trend zu kostengünstigeren Multi-Level-Cell (NAND) FLASH anstelle der bisher (etwa 2 – 3 mal so teuren) Single-Level-Flash (SLC) – Technik. Eine aktuelle Entwicklung ist eMLC: Das „e“ steht für „Enterprise“, soll also eine höhere Zuverlässigkeit gegenüber Consumer MLC’s assoziieren (mehr zur TMS-Aquise unter http://www.storageconsortium.de/content/node/1315).
Einen Überblick zur Technik und den Einsatzempfehlungen von Solid-State-Storage (auch als Cache-System) findet sich unter:
> http://www.storageconsortium.de/content/node/1059
Ist preiswerter "Silicon Storage" – mit Technik aus der Consumer-Industrie - in Bezug auf Ausdauer, Zuverlässigkeit und Leistung im Rechenzentrum genau so gut einzusetzen wie das teure SLC-NAND?
Grundsätzlich gilt: SLC verträgt bis zu rund 100.000 Schreibzyklen, während MLC max. 10.000 Zyklen übersteht. Allerdings gibt es zwischenzeitlich verschiedene technische Maßnahmen, um die Lebensdauer der NAND-Speicherzellen zu verbessern (erweiterter ECC, Kompression, verteilte Schreibdaten, optimierte Controller, Firmware, etc.). Dies gilt allerdings für beide Technologien, so dass sich damit grundsätzlich nichts ändert. Einzige Ausnahme: eMLC wird damit für bestimmte, stark lese-intensive Anwendungen aus Preis-Leistungssicht durchaus interessant, insbesondere in Kombination mit anderen Speichermedien (Tiered Storage). Steht allerdings die Zuverlässigkeit und Leistung für unternehmenskritische Anwendungen mit gemischten Workloads im Vordergrund, ist SLC die erste Wahl.
Die Storage Networking Industry Association (SNIA) arbeitet im Rahmen ihrer Solid State Storage Initiative (SSSI) intensiv an allgemeinverbindlichen Standards, um für Hersteller und Käufer dieser Technologie möglichst vergleichbare Beschaffungskriterien in Bezug auf die jeweiligen Applikationsfelder bereitzustellen.
Wichtig ist aus Anwendersicht vor allem, sich über die IOPS und Verfügbarkeitsanforderungen (Anzahl der tolerierbaren Ausfälle) seiner Anwendungen wie z.B. Datenbanken, VDI, Virtualisierung etc. im Klaren zu sein. Beispiel Schreib-Leseleistung: Hat die Applikation eine (Random) Read-/Write-Ratio von 60:40, so ist der ausschließliche Einsatz von MLC nicht zu empfehlen, da die Schreib-Leistung von MLC-Flash deutlich unter der von SLC liegt. Typischerweise liegt der Unterschied in Schreib-Performance zwischen SLC-und MLC NAND bei einem Faktor x 2-3.
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MLC wird in der Praxis deshalb derzeit nicht in I / O-intensive Datenbanken-Umgebungen eingesetzt. Ein sich abzeichnender Trend ist die Kombination von SLC mit MLC-SSDs innerhalb einer Tiered-Storage-Architektur, vergleichbar bei heutigen SAS-und SATA-Arrays. Wichtig ist dann allerding die entsprechende Software-intelligenz zur Identifikation von Hotfiles inkl. automatisiertem Placement auf das jeweils hierfür optimierte Speichermedien (automated storage tiering).
Ein aktuelles Beispiel für die oben diskutierten Beschaffungskriterien ist die kürzlich erfolgte Ankündigung des Hersteller X-IO, im Rahmen seiner Enterprise Storage Systeme der sog. „Hyper ISE 7“-Serie die MLC Technik der SMART Storage Systems Optimus SSDs einzusetzen:
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Optimus SAS SSD liefert eine Leistungssteigerung von bis zu 300.000 IOPS sowie höhere Verfügbarkeit mit bis zu 10 Drive Writes Per Day (DWPD) mit kostengünstigem Multi-Level Cell (MLC) Flash der Consumer-Klasse. Die Hyper ISE 7-Serie mit den Optimus MLC SSDs ist laut Hersteller für einen Einsatz von fünf Jahren spezifiziert und ist mit einer kostenlosen X-IO - Fünf-Jahresgarantie für Standard Hardware abgedeckt.
Die X-IO Hyper ISE 7-Serie ist eine hybride Speicherlösung, die Anforderungen für Performace-orientierte Unternehmens-Anwendungen erfüllt. Randdaten: 21,6 TB nutzbare HDD- und SSD-Speicherkapazität und maximale Lese-/Schreib-Performance von 1,4 GB/s. Optimus SAS SSD setzt SMART Storage Systems Guardian Technology Platform ein. Konzipiert für das Enterprise-Umfeld, bietet die Optimus SAS SSD laut Hersteller eine (Random)Read/Write Performance von 100K / 50K - IOPS, Transferraten von 500 MB/s (sustained) und ist von 200 GB bis 1,6 TB Kapazität verfügbar (Nutzdaten). Die Guardian Technology Plattform des Herstellers besteht aus Flashguard™, EverGuard™ und DataGuard™: Mit Flashguard kann das MLC Flash eine höhere Nutzungsdauer erreichen und dabei gleichzeitig einen Leistungsabfall über die Lebensdauer des Laufwerks hinweg verhindern. DataGuard- und EverGuard- sollen laut Anbieter dafür sorgen, dass die Datenintegrität und Zuverlässigkeit des Laufwerks im Rahmen von Tier-1-Enterprise-Storage-Anwendungen gewährleistet ist.
Herstellerzitat Steve Sicola, CTO von X-IO:...Die Integration der Optimus SSD in unsere Hyper ISE 7-Serie erhöht die Gesamtleistung, verringert gleichzeitig die Kosten und macht die Hyper ISE 7-Serie zur idealen Storage-Lösung für unsere Kunden. Unsere patentierten CADP Algorithmen in Hyper ISE bieten Echtzeit-Performance 'up-Tiering', ohne die Notwendigkeit für Flash Cache oder einer manuellen Abstimmung für optimale QoS in jeder beliebigen Anwendung.