Ratgeber: SSDs in SAN-Umgebungen richtig nutzen

Mit stetig wachsendem Datenspeichervolumen und der Notwendigkeit einer schnelleren Datenverarbeitung benötigen viele Unternehmen bessere Speicherressourcen, um diesen Bedarf zu decken. Auf der Jagd nach der besten Lösung werden sie mehr und mehr mit den Vorteilen der SSD-Technologie vertraut, die sich in heutigen Rechenzentren auf vielfältige Weise zeigen.

Um die Frage "Wann und wo SSDs in einem SAN sinnvoll sind?" zu beantworten, müssen erst die grundlegenden Eigenschaften der Flash-basierten Laufwerke herausgestellt werden. Die SSD ist aus vier wichtigen Elementen aufgebaut: PCB, Controller, Flash-Speicher und Firmware. Die SSD kommt vollständig ohne bewegliche Teile aus.

Die Solid State Disk wurde entwickelt, um Daten viel schneller zu schreiben und zu lesen als die konventionelle rotierende Disk in der Festplatte. Der offensichtliche Unterschied zwischen den beiden ist der Magnetkopf, der auf der Scheibe die spezifische Position suchen muss, um die angefragten Daten der HDD zur Verfügung stellen zu können. Das schnellere Flash-Medium besitzt keine beweglichen Teile, die es bremsen. Der Controller hat bereits die Adressen verfügbar, an denen sich die Daten befinden. Damit ist eine SSD perfekt dazu geeignet, Random-Daten zu lesen und zu schreiben, während die HDD beim Zugriff auf Random-Daten eine physikalische Beschränkung aufweist und damit einen Engpass verursacht. Speziell wenn es darum geht, die Anzahl von Input- und Output-Befehlen pro Sekunde (IOPS) zu erhöhen, stoßen Festplatten schnell an ihre Grenze.

Sequenzielle und zufällige Daten

Eine HDD wurde schon immer für aufeinanderfolgende Datenströme konzipiert, um sequentielle Lese- und Schreibvorgänge zu handhaben. Das bedeutet, dass sequentiell geschriebene oder gelesene Daten physikalisch auf der gleichen Spur erwartet werden. Wenn die Daten über den physischen Datenträger verteilt werden, ist von Zeit zu Zeit eine Defragmentierung notwendig, um die normale Geschwindigkeit der HDD aufrechtzuerhalten.

Allerdings sind moderne Betriebssysteme für eine Simultanverarbeitung ausgelegt und kreieren mit diesen komplexen Daten mehr und mehr Random- (zufällige) Lese- und -Schreibvorgänge. Genau hier schwächelt eine HDD im Gegensatz zur SSD, die problemlos dafür geeignet ist, sowohl sequenzielle als auch zufällige Daten zu verarbeiten. Doch es gibt noch mehr Unterschiede: Nicht nur die Lese- und Schreibgeschwindigkeit einer SSD ist schneller, auch die Zugriffszeiten verringern sich drastisch. Eine HDD braucht zwischen 3 und 20 Millisekunden, wohingegen eine SSD nur zirka 0,02 Millisekunden benötigt, was die 1000-fach verringerte Reaktionsfähigkeit einer HDD bedeutet.

HDD-Array durch SSD ersetzen?

Bei der Analyse einer IT-Infrastruktur wird die gesamte Performance nur so schnell und stabil sein wie das in diesem Umfeld befindliche schwächste Element. Normalerweise ist es das HDD-Array, das durch die Nachteile der Festplatten begrenzt ist.

Mit dieser Erkenntnis im Hinterkopf liegt es nahe, die erste Option zu wählen und das HDD-Array im SAN geradewegs durch SSDs zu ersetzen. Diese würden den HDD-Flaschenhals beseitigen. Wäre die SSD erst einmal im Server eingebaut, könnten Benutzer die Daten viel schneller über die gesamte Infrastruktur verarbeiten. Dies ist der einfachste Ansatz zur Lösung des SAN-Problems. Im Vergleich zu einer SSD hat eine HDD mit zirka 205 bis 350 IOPS eine deutlich geringere I/O-Leistung als eine SSD mit rund 50.000 bis 100.000 IOPS. Solid State Disks sind somit sehr interessant und effizient für Server und SANs.

Aber was wäre, wenn die Datenbank lediglich 50 Prozent des derzeitigen Speichers im existierenden SAN benötigt? Nur die Hälfte der Drives mit SSDs zu ersetzen würde die benötigte Gesamtfläche reduzieren (weniger Investitionen) und trotzdem die SAN-Performance gleichzeitig dramatisch verbessern. Das klingt für jeden Administrator oder IT-Manager interessant, wobei es möglicherweise noch bessere und effizientere Lösungen gibt.