Ein technologischer Durchbruch beim Aufbau von Flash-Speicherchips sorgt dafür, dass All-Flash-Arrays immer günstiger und deswegen populärer werden. Huawei nutzt die neue Technik bei seinem OceanStor Dorado V3 Speichersystem und glänzt mit Leistungsdaten der Spitzenklasse.

Flash-Speicher werden langsam aber sicher zum Mainstream. Gartner prognostiziert, dass sich der Markt für All-Flash Arrays (AFA) im Jahr 2019 bei etwa 7 Milliarden Dollar einpendeln wird. Das Wachstum hat seine Ursachen in den sinkenden Preisen für Solid State Drives (SSDs), die inzwischen gegenüber herkömmlichen Festplatten (HDDs) wettbewerbsfähig sind. Ein weiterer kräftiger Schub ist mit der Umstellung der SSD auf neue Speicherchips zu erwarten, die statt der bisherigen 2D- eine 3D-Architektur verwenden.

Bei der 3D-NAND-Technologie werden Flash-Speicherzellen in mehreren Schichten übereinander gepackt und an verschiedenen Stellen über Durchbrüche miteinander verbunden. Dieses vertikale Stapeln der Zellen bietet mehrere Vorteile. Im Vergleich zum klassischen Chip, bei dem nur ein Layer eingebettet ist, bietet das Vorteile in Sachen Performance und Speicherdichte. Außerdem sind die Kosten der Produktion pro Gigabyte geringer.

Mehr Leistung mit Flashlink

Huawei dürfte von diesem technologischen Durchbruch am meisten profitieren, denn er ist der einzige Anbieter, der durch die Herstellung eigener SSDs und fast aller anderen Komponenten durchgängige Optimierungen in seinen Systemen vornehmen kann. Der Schlüssel zu der hohen Leistung bei seinem All-Flash-System OceanStor Dorado V3 ist die von Huawei selbst entwickelte Flashlink-Technologie. Die eigenproduzierten SSDs werden mit einem proprietären Controller auf ARM-Basis und einem darauf optimierten OceanStor-Betriebssystem verwendet.

Flashlink deckt dabei drei Funktionsebenen ab: Auf der untersten Ebene stellt die Technologie RAID-Funktionen auf Basis von Huaweis RAID 2.0+ mit Block-Virtualisierung und RAID-TP für einen rasanten Rebuild eines Arrays bereit. Darüber liegt ein Data-Distribution Layer, der sich um eine effiziente Verteilung der Daten kümmert und Verschleiß minimiert. Dazu kommt schließlich ein Data-Service-Level, der das physikalische Schreiben der Daten und das I/O-Scheduling übernimmt.

Schnellere Zugriffe, höhere Zuverlässigkeit

Die Leistung ist für viele Kunden der erste entscheidende Faktor, wenn es sich um die Auswahl eines All-Flash-Arrays dreht. Bei der Betrachtung der Performance ist jedoch der wichtigste Indikator, abgesehen von IOPS, die Latenzzeit. Flash-Arrays, die auf der Basis konventioneller Designs optimiert wurden (HDD-Laufwerke, die durch SSDs ersetzt wurden und Optimierungen in Steuerungssoftware beinhalten), können in den meisten Fällen nur eine Latenzzeit von weniger als 1 Millisekunde erreichen, da das Design ja immer noch auf herkömmlichen Platten basiert. Wenn solche „optimierten“ All-Flash-Arrays jedoch stark ausgelastet sind oder die Inline-Deduplizierung und -Komprimierung aktiviert ist, steigt die Latenz oft auf 3 Millisekunden oder mehr. Im Gegensatz dazu ist der Huawei OceanStor Dorado V3 von Grund auf so konzipiert, dass er alles unterstützt, was die SSD in einem All-Flash-Array zu bieten hat und gleichzeitig die Latenz auf 0,5 Millisekunden reduziert.

Anwendungen der Enterprise-Klasse erfordern vom All-Flash-Array höchste Leistung und hohe Zuverlässigkeit. Viele Hersteller von All-Flash-Systemen konzentrieren sich auf Wear Leveling, RAID-Schutz, Write Penalties und andere Probleme. OceanStor Dorado V3 erreicht eine hohe Zuverlässigkeit durch eine active-active Redundanz auf Array-Ebene und durch ein Feature, das die Auswirkungen stummer Datenbeschädigungen minimiert.

Deutlich niedrigere Gesamtkosten

Die Marktforscher der Enterprise Strategy Group haben einen Vergleich der Gesamtkosten (Total Cost of Ownership, TCO) von einem traditionellem Hybridspeicher mit SAS-basierten SSDs und Festplatten, einem All-Flash-Array der ersten Generation (AFAs) und einem Huawei OceanStor Dorado 5000 V3 mit NVMe SSDs angestellt. Dabei erfolgte die TCO-Berechnung anhand eines vereinfachten Modells, das auf Kosten basiert, die über einen Zeitraum von fünf Jahren anfallen würden, ohne dass Kapazitäts- und Leistungssteigerungsanforderungen oder IT-Betriebskosten berücksichtigt werden. In den veranschlagten Kosten wurden Wartungs- und Supportverträge sowie typische Kundenrabatte für Hardware, Software und Wartung berücksichtigt.

Über fünf Jahre liegt die TCO für das hybride Speichersystem bei 697.568 US-Dollar, die durchschnittlichen Kosten und für ein All Flash Array der ersten Generation bei 636.134 US-Dollar, während die Kosten für den OceanStor Dorado 5000 V3 mit lediglich 186.137 US-Dollar zu Buche schlagen. Das entspricht 27 Prozent der Hybridspeicherkosten und 29 Prozent der Kosten eines All-Flash Arrays der ersten Generation. Die Kosteneinsparungen konnten dabei in allen drei Testkategorien – Hardware/Software, Wartung/Support und Strom/Kühlung festgestellt werden und lagen jeweils auf einem ähnlichen Level.

In seinem Testbericht weist das ESG Lab darauf hin, dass die IT-Betriebskosten ebenfalls niedriger liegen dürften, da SSDs in der Regel weniger Speicherfehler hätten. Das wiederum führt zu weniger Aufwand bei Services, wie beispielsweise dem Austausch von Festplatten. Die Tester kommen zu dem Urteil, dass Solid-State-Speicher zu einer wirklichen Option geworden sind, da die SSD-Preise gesunken seien, während ihre Zuverlässigkeit zugenommen habe. Gleichzeitig stiegen die Kosten für den Betrieb und die Wartung einer hybriden SSD + HDD-Umgebung mit der Zeit an, insbesondere wenn sich die Zuverlässigkeit der Festplatte bei fortlaufender Nutzung verschlechtere.

Lob von Gartner  

Die Fortschritte von Huawei im Speicherbereich blieben auch bei Gartner nicht unbemerkt. Im neuesten Bericht der Marktforscher über Mehrzweck-Speicher-Arrays ist Huawei in den oberen rechten Quadranten der Technologieführer (Leaders) aufgestiegen – allerdings nicht nur wegen der neuen All-Flash Arrays. Nach Überzeugung der Analysten vereinfacht das Betriebssystem OceanStor von Huawei das Speicher-Management von Einstiegs- bis zu High-End-Plattformen. Außerdem biete die OceanStor Controller-basierte HyperMetro Active-Active-Architektur eine kosteneffektive Disaster Recovery-Plattform, die Auswirkungen auf die Hochverfügbarkeit habe. Als weiteren Pluspunkt notiert Gartner effiziente Fertigungsprozesse sowie die Huawei-Lieferkette als Schlüssel zum Erfolg bei der kostengünstigen Produktion von Mehrzweck-Speicher-Arrays.

Bildquelle Headerbild: Huawei