Ratgeber - SSDs und Festplatten richtig kombinieren

Seitdem die meisten von uns entweder privat oder geschäftlich Computer und Computernetzwerke nutzen, sind wir mit der Speicherung von Informationen auf traditionellen Festplatten (HDDs) vertraut. Ja, diese antiquierten Speichergeräte mit sich drehenden Platten, eingeführt Mitte der 1950er-Jahre, werden immer noch dominierend als Sekundärspeicher in Rechenzentren eingesetzt.

Diese Vormachtstellung fordern aber die Flash-basierten NAND-Speicher (SSDs) zunehmend heraus. Denn SSDs haben in den vergangenen paar Jahren erhebliche Fortschritte gemacht und liefern deutlich schnellere Daten-I/O-Zugriffe und eine beschleunigte Server-Anwendungs-Performance, was die Investitionskosten CAPEX, die Betriebskosten OPEX und die Gesamtbetriebskosten TCO in den Unternehmen reduziert hat.

Die Verwendung von HDDs und SSDs im Rechenzentrum muss nicht immer eine "Entweder-oder"-Entscheidung sein. Eine Koexistenz kann sogar für eine optimale Balance aus Leistung, Kapazität und Kosteneffizienz sorgen, vor allem für jene weit verbreiteten Enterprise-Anwendungen wie hierarchisches Speichermanagement "Tiered Storage" und Virtualisierung.

Der Hybrid-Ansatz vereint die Performance-Vorteile von SSDs mit den kosteneffizienten Kapazitätsvorteilen der HDDs.

Grenzen der HDDs im Enterprise-Umfeld

Basierend auf ihrem mechanischen Innenleben, haben HDDs sowohl mit Performance als auch mit physikalischen Einschränkungen zu kämpfen, die verhindern, dass sie mit den wachsenden Server-Workloads Schritt halten können.

Während Basic-Server bereits Millionen von Input/Output-Operationen pro Sekunde (IOPS) bearbeiten können, liefert eine traditionelle HDD typischerweise eine Leistung zwischen 200 und 350 IOPS. Für jede Anfrage, bei der Daten von einem anderen Ort auf der Festplatte benötigt werden, muss sich der mechanische Kopf der Festplatte bewegen, was sich allein durch die physikalische Beschaffenheit auf die Lesegeschwindigkeit für zufällige Daten auswirkt.

HDDs sind für einfache Datenströme konzipiert, die sequentielle Lese-und Schreibvorgänge beinhalten, die physisch auf der gleichen Spur abgelegt werden. Da moderne Betriebssysteme immer mehr komplexe und multiple Daten beinhalten, kommen auch immer mehr Random-Lese-und -Schreibvorgänge vor, sodass HDDs mit den wachsenden Server-Workloads einfach nicht mehr Schritt halten können.

Obwohl HDDs eine niedrige I/O-Leistung haben und physikalisch bedingt anfälliger für Fehler sind, liegt ihr Nutzen für Unternehmen in der großen Speicherkapazität, basierend auf grundlegenden Terabyte-Konfigurationen, die weit über den typischen Kapazitäten von SSD-Flash liegen.

Performance jenseits der Disk

NAND-Flash-Zellen in einer SSD sind im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten viel dichter, und es werden keine rotierenden Scheiben oder magnetischen Köpfe für die Suche von bestimmten Orten verwendet, um auf die Daten zuzugreifen oder sie zu verarbeiten.

Der Controller hat die erforderlichen Datenstandorte bereits zur Verfügung, was zu kürzeren Lese- und Schreibzugriffszeiten führt und keine beweglichen Teile beinhaltet, die kaputt gehen oder für Fehlfunktionen sorgen könnten, und somit mühelos einen I/O- Zugriff auf zufällige Daten mit geringer Latenz begünstigt.

Tatsächlich kann eine einzelne Flash-basierte SSD so viele Random-IOPS liefern wie vergleichsweise ein großes SAN-Array mit Tausenden von HDDs. Mit einem Flash-Translation-Layer (FTL) erscheint der SSD-Flash-Speicher für das Betriebssystem als Laufwerk, was eine schnelle und einfache Integration ins Enterprise-Umfeld ermöglicht, insbesondere im Rahmen vorhandener HDD-Implementierungen.

SSDs sind als HDD-Ersatz im Rechenzentrum selbst dann wirksam, wenn die Anwendung nur noch 50 Prozent des tatsächlichen Speichers zur Unterstützung des bestehenden SAN benötigt. Wird die Hälfte der Festplatten mit vergleichsweise performanten SSDs ersetzt, reduziert dies nicht nur den Platzbedarf bei geringeren Investitionen, sondern auch die SAN-Leistung wird zusätzlich noch dramatisch verbessert. Dieser hybride Ansatz ist für jene IT-Manager sehr interessant, die ein Gleichgewicht aus Leistung, Kapazität und Kosteneffizient anstreben, vor allem für so weit verbreitete Anwendungen wie Tiered Storage und Virtualisierung.