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[Sponsored Post] 21. März 2017

VAS: Warum die 5 Flash-Regeln nicht mehr gelten

Evolution des Flash-Speichers: Auf Flash optimierte Speicherarchitektur bricht mit den gängigen Regeln für die Nutzung von Flash.

Im Rechenzentrum schreitet die Entwicklung aller Bestandteile stetig voran, so auch beim Speicher. Insbesondere Flash hat in den letzten 15 Jahren enorm an Bedeutung gewonnen und hat den traditionellen Status des Speichers auf den Kopf gestellt. Ursprünglich nur genutzt, um HDD-Speicher zu beschleunigen, ist Flash heute allgegenwärtig und in vielen Bereichen ökonomisch sinnvoll. Richtig eingesetzt bietet Flash jedoch deutlich mehr, als nur hohe Performance und Datendichte: Richtig eingesetzt kann Flash nicht nur den Speicher beschleunigen, sondern die komplette Virtualisierungs-Plattform optimieren. Insbesondere das Aufkommen von VAS, also VM-zentrischen Speichers, hat die Spielregeln geändert.

Virtualisierung stellt Speicher vor fundamentale Herausforderung

Einer der wichtigsten Vorteile der Virtualisierung ist die höhere Flexibilität, die die dynamische Bereitstellung und Platzierung von VMs möglich macht. Gleichzeitig tritt durch die gemeinsame Verwendung der Storage-Ressourcen der I/O-Blender-Effekt auf, der Performanceprobleme und Zugriffskonflikte auf Speicherressourcen verursacht. Das Aufkommen von Flashspeicher half dabei, diese Probleme zu kaschieren, die grundlegenden Herausforderungen wie das Mapping von LUNs und Volumes bleiben jedoch aufgrund der Architektur von Legacyspeicher bestehen. Einzig eine auf VMs optimierte Flash-Architektur kann dieses grundlegende Problem lösen – und bricht mit den bisher gültigen Annahmen beim Einsatz von Flashspeicher. Hier sind fünf bisher gültige Flash-Regeln und warum diese in der Ära des VM-zentrischen Speichers nicht mehr gelten.

Veraltete Regel #1:
Der Controller bestimmt die Performance des Flash-Arrays

Früher hatten HDD-Controller jede Menge technologische Tricks auf Lager, um Daten richtig zu platzieren. Wobei ein großer Teil der Bandbreite eines HDD-Controllers verbraucht wurde, um die in der Technologie begründeten Lese- und Schreibvorgänge zu verarbeiten und die hohe Latenz zu maskieren. Klar ist, dass derartige Controller für traditionelle HDD-Architektur nur eine suboptimale Flash-Performance erzielen können. Weil Flash generell eine höhere Performance und eine geringe Latenz bietet, kann er die einst nötigen Tricks des Controllers eliminieren und einen Flaschenhals auf Controller-Ebene vermeiden. Die volle Performance und IOPS aus Flash kann jedoch nur mit einem auf Flash optimierten Controller erreicht werden.

Neue Regel: Alle Ansätze auf HDD-Strukturen verschwenden Performance. Einzig auf Flash optimierte Architekturen vermeiden die Fallgrube Controller, indem sie veraltete HDD-Strukturen komplett über Bord werfen.

Veraltete Regel #2:
Inline-Kompression nicht auf Missions-kritischen Workloads

Zu Beginn der Flash-Revolution wurden Technologien zur Datenkomprimierung meist nur bei nicht missionskritischen Anwendungen eingesetzt, weil sie inline passierten und damit einen starken Effekt auf die Latenz hatten. Weil auf Flash nahezu sofort zugegriffen werden kann, wurde Datenreduzierung einfach hinzugefügt und wird mittlerweile als Funktion erwartet. Das bedeutet, dass Technologien für Inline-Datenreduktion für alle All-Flash-Arrays heutzutage zum Standard gehören.

Neue Regel: Inline-Datenreduktion gehört zum Standard.

Veraltete Regel #3:
Die Integration mit Cloud-Management Orchestrierungs-Plattformen ist unwichtig

Die beste Verwaltung für ein virtuelles System wird durch eine solide Integration mit einem Hypervisor erreicht, wie beispielsweise VMware vSphere. Doch die Unterstützung von Schnittstellen von beispielsweise VAAI, VCAI oder SIOC ist nur der erste Schritt einer sinnvollen Integration. Das wahre Potenzial zeigt sich, wenn Storage in einem Orchestrierungs-Workflow gar keinen Storage zur Verwaltung anbieten muss. Und stattdessen für den bereitzustellenden Service relevante Eigenschaften bereitstellt, wie z. B. Performance oder Protection direkt auf Ebene der VM. Erst der Verzicht auf Hardware-nahe Hilfskonstrukte wie zum Beispiel Storage-Klassen ermöglicht tatsächlich die Definition per Software.

Die ersten einfachen Flashlösungen, die nur schnellen Flash ohne tiefe Integration bieten, schöpfen das Potenzial von Flash nicht aus, weil sie sich nicht ausreichend in die höhere Instanz, den Hypervisor, integrieren.

Neue Regel: Als Faustregel gilt, dass man generell mehr sparen kann, umso mehr Integration eine Lösung unterstützt. Die Tiefe der Integration in eine oder mehrere Cloud-Orchestrierungsplattformen ist enorm wichtig, damit durch Flash ein höheres Level an Performance und Datenreduktion erreicht werden kann.

Veraltete Regel #4:
Flash-Storage muss teuer und maßgeschneidert sein, um volle Performance zu bieten

Die meisten der heute genutzten Flash-Architekturen können in zwei unterschiedliche Kategorien eingeteilt werden. Die eine besteht aus maßgeschneiderter Hardware und verbindet Flash, um jedes mögliche Prozent an Performance aus der Technologie herauszukitzeln – natürlich zu einem relativ hohen Preis. Die andere baut auf einer Plattform aus relativ günstigem Flashspeicher und Standardhardware auf, unterstützt von einer robusten Architektur und Datendiensten. In der Praxis hat sich dieser Ansatz für die meisten Anwendungsfälle, wie etwa Virtualisierung, VDI, Cloud-Computing sowohl für Object- als auch für File-Storage, als die ökonomisch deutlich bessere Option herauskristallisiert.

Neue Regel: Für die meisten Anwendungsfälle bietet günstiger Flash-Speicher auf robuster Standardhardware die ökonomisch beste Option.

Veraltete Regel #5:
Flash ist nur ein hoch performantes Speicherziel

Historisch gesehen war der Fokus und die Differenzierung von Speicherprodukten meist auf der Hardwareseite angesiedelt. Speicher war im Prinzip nur eine dumme Speicherdestination und proprietäre Controller waren die Basis für einfache Dateisysteme.

Die Vorteile von Flash bei Performance und Latenz machen jedoch Raum für äußerst nützliche Innovationen auf der Softwareseite, die Flash nicht mehr nur als hoch performantes Speicherziel nutzen. Neue Funktionen können beispielsweise die Performance von einzelnen VMs garantieren und bieten Quality of Service und Echtzeitanalysen auf VM-Ebene. Außerdem wird eine enge Integration mit virtuellen Applikationen und dem Cloud-Ökosystem erreicht – wodurch aus Cloning, Thin Provisioning und fortschrittlichem Datenmanagement der größtmögliche Nutzen gezogen werden kann.

Neue Regel: Flash kann mehr als nur schnell sein. Neue, auf Flash aufbauende Funktionen und Integration mit Hypervisoren und dem Cloud-Ökosystem bringen den Nutzen von Speicher auf eine komplett neue Ebene.

Es wird nach neuen Regeln gespielt

Flash an sich ist nützlich und kann jede Infrastruktur verbessern. Wie groß die Vorteile letzten Endes sind, hängt grundsätzlich davon ab, wie weit entwickelt der genutzte Flashspeicher ist. Wer Flashspeicher nach den bisher gültigen Regeln einsetzte, gewann lediglich einige Prozentpunkte an Performance, ließ zahlreiche weitere Chancen, die Flash bieten kann, jedoch liegen. Richtig eingesetzt kann Flash nicht nur den Speicher beschleunigen, sondern die komplette Virtualisierungs-Plattform optimieren.

Insbesondere das Aufkommen von VAS, VM-zentrischem Speicher, hat die Spielregeln bei Flash geändert. VAS löst die fundamentalen Herausforderungen, die die Virtualisierung mit sich bringt, indem es veraltete HDD-Strukturen komplett über Bord wirft und sich tief in zahlreiche Hypervisoren integriert. Mit auf Flash aufbauenden Funktionen erreicht diese modernste Art von Flashspeicher, dass nicht nur die Performance stimmt, sondern dass die Vorteile von Flash auch auf Virtualisierungsebene genutzt werden können.

Schlussendlich ersetzt VM-zentrischer Speicher auch die oberste veraltete Regel von Flash: Aufbauend auf günstigem Flash-Speicher und Standardhardware und innovativen Verwaltungsfunktionen ist diese Art von Speicher unter dem Strich auch die ökonomisch beste Option.

Autor

Christopher Knörle

Christopher Knörle ist Senior Systems Engineer bei Tintri. Der Experte für Datenspeicherung für Unternehmen und virtualisierte Umgebungen ist seit 2016 im Unternehmen. Nach ersten Stationen in der IT-Branche arbeitete er beim...
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