DirectFlash: Die neue Generation Flash-Speicher

DirectFlash: Die neue Generation Flash-Speicher

Flash-Medien erlauben es Unternehmen On-premises schnellen Speicher zur Verfügung zu stellen. Dies kann besonders bei Hybrid-Architekturen hilfreich sein. Prozesse, die einer geringen Latenz und hohen Bandbreite bedürfen, werden vor Ort mit Hilfe von Flash-Speicher gehostet. Weniger anspruchsvolle Anwendungen mitsamt der “kalten” Datensätze in die Cloud verlagert.
Pure Storage hat nun eine neue Generation von Flash Arrays konzipiert, die die volle Power von Flash-Speichermedien entfachen. Lesezeit 3 Minuten


Mehr ist nicht immer besser

Es hat eine lange Zeit gedauert – und dieser Wandel ist bei Weitem noch nicht abgeschlossen – bis sich SSDs als Speichermedien in IT-Architekturen etablieren konnten. Obwohl die Entwickler es geschafft haben die Dichte von SSDs um ein Vielfaches zu erhöhen, zeichnet sich ein Problem ab, was auch schon den traditionellen HDDs zu schaffen gemacht hat: Die Kapazität nimmt zu, nicht aber die Geschwindigkeit, sodass die Leistung pro TB sogar abnimmt.

Zusätzlich dazu werden die zunehmend speicherstärkeren SSDs mit Hilfe eines einzigen SAS-Steckers verbunden. Das führt zu einem Bottleneck bei der Datenübertragung sowie I/O-Operationen.

Es gibt einen weiteren Kritikpunkt, der mehr Folgen hat, als man zunächst glauben mag: Die Software, die das Management der SSD übernimmt, ist auf einem Controller Chip innerhalb der SSD lokalisiert. Das bedeutet, dass ein Teil der Speicherkapazität für den Chip bereitgestellt werden muss und dass jede SSD eines All-Flash Array individuell gesteuert wird. Das führt zu zwei Software-Ebenen inmitten eines Arrays. Die übergeordnete, welche das gesamte Array verwaltet, und die untergeordnete der einzelnen SSDs. Diese Schichten kommunizieren aber kaum miteinander. Da SSDs je nach Auslastung eine stark fluktuierende Latenz haben können, wäre aber gerade hier Kommunikation essenziell.

Ein zentrales Gehirn

Pure Storage hat eine elegante Lösung für diese Probleme vorgestellt: DirectFlash. Die Hardware von DirectFlash besteht aus Flash-Modulen ohne Controller oder Software, also hundertprozentige Kapazitätsnutzung. Es gibt kein lokales Management. Viel mehr wird das gesamte Array global mit Hilfe der DirectFlash-Software verwaltet. Dadurch entfällt die Unberechenbarkeit des intransparenten Micro-Management der einzelnen SSD-Controller.

Die Kommunikation mit den Flash-Medien läuft zu hundert Prozent über NVMe. Non-Volatile Memory Express (NVMe) ist eine Schnittstelle, um über Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) auf nichtflüchtigen Massenspeicher (Non-Volatile Memory) zuzugreifen. Verbindungen über NVMe weißen eine höhere Bandbreite sowie geringere Latenz als solche über SAS auf.

Das Globale Flash Management ist in drei funktionale Bereiche aufgegliedert:

1 Adaptive I/O Control. Verwalten aller I/O-Vorgänge basierend auf Auslastung der Module. Implementiert QoS.
2 Smart Endurance. Zentralisierte Allokation, Wear Leveling und Garbage Collection. Sorgt für mehr Effizienz und damit eine höhere Lebensdauer.
3 Predictive Resiliency. Monitoring der Module bis auf Flash-Block-Ebene.

Erstmals verbaut ist diese neue Technologie im FlashArray//X. Vom Design her mutet das wie das FlashArray//M an, welches jedoch auf SSDs als Speichermodule zurückgreift. Die erfreuliche Nachricht ist, dass Pure Storage im FlashArray//M in weiser Voraussicht bereits NVMe-Kompatibilität eingebaut hat, sodass die SSDs-Arrays umgerüstet werden können.

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