Flash-Technologie erobert die Rechenzentren
Ob Handy, Tablet oder Digitalkamera – überall ist Flash die bevorzugte Speichertechnologie. Auch in den großen Cloud-Rechenzentren von Facebook, Apple und HP sorgen Flash-Speichereinheiten für Tempo. Mit fallenden Preisen und neuen Leistungswerten hält diese Technologie jetzt auch auf breiter Basis Einzug in anderen Rechenzentren.
Flash für den mobilen Einsatz: Ein Solid State Drive (SSD) für den Einsatz im Ultrabook, aber auch eingebettet in Autos oder Navigationssystemen.
Foto: Intel
Flash-Speicher sind seit Jahren ein fester Bestandteil der Konsumelektronik. Ob USB-Drive, Kameraspeicherkarte oder Smartphone – alle nutzen diese kompakten Halbleiterspeicher, die im Gegensatz zum Arbeitsspeicher ihren Inhalt auch ohne Versorgungsspannung behalten. In PCs und Laptops setzt sich Flash in Form der „Solid State Drives“ (SSDs) ebenfalls immer mehr durch. Und auch in den professionellen Storage-Anlagen der Rechenzentren breitet sich Flash derzeit rasant aus.
Flash bietet gegenüber herkömmlichen Festplatten (Hard Disk Drives: HDDs) viele Vorteile. Als Speicherchips haben sie keine beweglichen Teile, sind schneller (zumindest beim Lesen) und benötigen weniger Strom. Bei den Leistungsdaten gibt es nur einen Wermutstropfen: Die Zahl der Schreibvorgänge ist begrenzt, das heißt, es gibt eine vorbestimmte Nutzungsgrenze. Hauptnachteil für den Einsatz ist aber primär der Preis, der jeweils deutlich über dem von vergleichbaren HDDs liegt.
Preise fallen, Leistungen steigen
Doch wie überall in der IT-Welt fallen auch hier die Preise, während die Leistung ansteigt. So haben viele namhafte Anbieter in jüngster Zeit eine Reihe von neuen Systemen vorgestellt, die schon in Kürze in die Rechenzentren einziehen werden, um dort bestehende Anwendungen zu beschleunigen oder ganz neue Applikationen zu ermöglichen. Beispielsweise hat EMC soeben eine Reihe an Flash-Karten für den PCIe-Bus vorgestellt, deren Spitzenmodell eine Kapazität von 2,2 TByte bietet. Außerdem hat EMC noch drei weitere Modelle mit 350 GByte, 550 GByte und 700 GByte im Angebot.
PCIe-Flash-Karten sind die oberste Leistungsklasse bei den professionellen Storage-Systemen. Sie werden direkt im Server über einen entsprechenden Steckplatz eingebunden. Dieser Speicher lässt sich direkt lokal oder als umfangreicher Pufferspeicher (Cache) nutzen. Am obersten Ende dieser Kategorie befindet sich die ioScale-Karte des Herstellers Fusion-io, die über eine Kapazität von 3,2 TByte verfügt und aufgrund ihrer internen Struktur keinen speziellen Controller mehr benötigt. Die Fusion-io-Karten sind wegen ihren Leistungsdaten und ihrer Packungsdichte vor allem in den High-End-Servern großer Cloud-Provider zu finden. Im jüngsten Quartal machte das Unternehmen die Hälfte seiner Umsätze mit zwei Kunden: Apple und Facebook weitere 19 % gingen an Hewlett-Packard.
Der Storage-Spezialist NetApp hat ebenfalls eine Reihe an neuen Flash-Produkten angekündigt, mit denen sich die Speicher-Performance um 80 % verbessern und die Latency (Wartezeit) um 90 % zurückgehen soll. Hierzu gehört das neue Flash-Array EF540, basierend auf 2,5-Zoll-SSDs. Bis zu 24 davon finden in einem Einschub Platz, was einer Kapazität von 19,2 TByte entspricht. Die Vorteile eines All-Flash-Arrays sind vor allem die Leistungsdaten: So schafft das EF540 eine kontinuierliche Eingabe-/Ausgabe-Leistung (I/O) von 300 000 pro Sekunde mit einer Latency kleiner 1 ms.
Mit Flash-Arrays lassen sich vor allem transaktionsorientierte Anwendungen und Datenbanken von SAP, Microsoft, Oracle oder Sybase deutlich beschleunigen. Neben All-Flash-Arrays gibt es auch Hybrid-Arrays aus HDD und SSD. Diese bieten einen Kompromiss aus Leistung und Preis und machen daher den größten Teil des Flash-Marktes aus.
Flash-Karten bleiben ein Nischenmarkt
Viele Flash-Anbieter haben sowohl Arrays als auch PCIe-Karten im Angebot. Hierzu gehört neben NetApp und EMC auch die IBM-Tochter Texas Memory Systems. Die Flash-Karten werden aber trotz ihrer unbestreitbaren Vorteile ein Nischenmarkt bleiben. IDC schätzt, dass deren weltweiter Absatz von 880 Mio. $ bis 2015 nur auf 2 Mrd. $ ansteigen wird. Hauptursache für die schwache Marktakzeptanz sind deren Kosten, die nur bei sehr großen Rechenzentren zu rechtfertigen sind.
Der Markt wird daher derzeit eindeutig von den Hybrid-Arrays bestimmt. Laut IDC wurden hiermit im vergangenen Jahr 41 Mrd. $ umgesetzt und bis 2015 sollen es 49 Mrd. $ werden. Die wichtigsten Anbieter sind hier EMC, Dell, HP, Hitachi, IBM und NetApp. Das größte Wachstum wird es allerdings bei den All-Flash-Arrays geben, deren Marktvolumen soll laut Gartner von 740 Mio. $ in 2012 auf 4 Mrd. $ in 2015 anwachsen – ein Plus von 75 %.
Ein Grund für die trotz aller Vorteile dennoch teilweise gebremste Akzeptanz von Flash ist der, dass Flash-Storage nicht unbedingt die universelle Lösung für alle Datenspeicherprobleme ist. „Viele übersehen, dass Flash zwar erhebliche Vorteile bei den Leseoperationen hat, dass aber die Schreiboperationen häufig länger dauern als bei herkömmlichen magnetischen Festplatten“, sagt Patrick Rogers, NetApps Vice President für Solutions & Integrations. Dieses Problem ist allerdings je nach verwendeter Flash-Technologie unterschiedlich stark ausgeprägt.
Rogers widerspricht damit der allgemeinen Annahme, dass sich Flash-Speicher besonders gut für den Server-Teil von virtualisierten Desktop-Umgebungen eigne. „Beim Hochfahren eines Thin-Clients gibt es viele Leseoperationen und da macht sich die Geschwindigkeit von Flash deutlich bemerkbar, doch nach dem Hochfahren werden von den Clients zumeist Daten eingespeist – also Schreiboperationen ausgeführt – und da gibt es kaum Vorteile“, so Rogers weiter.
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