Fachartikel

Das bringt 2020 für Flash-Speicher

In diesem Jahr wird Flash für noch mehr Workloads eingesetzt, die bisher auf HDD- oder Hybridsystemen betrieben wurden. Dazu gehören Tier-2-Anwendungsfälle, Big-Data-Analytik und die schnelle Wiederherstellung von immer größer werdenden geschäftskritischen Systemen und Datenbanken. Flash gewinnt außerdem in Hybrid-Cloud-Szenarien und als Scale-Out-Speicherlösung mit Datei- und Objektspeicherung an Bedeutung. Wir geben einen Ausblick darauf, mit welchen Neuerungen im Bereich Flash 2020 zu rechnen ist.
Nicht zuletzt durch Technologien wie QLC und NVMe-oF dürfte Flash-Speicher auch 2020 weiterhin Gas geben.
Laut dem "All-Flash-Array Market 2020 Report" von 360 Market Updates wird der globale All-Flash-Array-Markt im Jahr 2020 mit 13.350 Millionen US-Dollar bewertet und soll bis Ende 2026 62.150 Millionen US-Dollar erreichen, was einer kontinuierlichen jährlichen Wachstumsrate von 24,3 Prozent in den Jahren 2021 bis 2026 entspricht.

QLC erhöht Speicherkapazität
Einer der wichtigsten Geschäftsfaktoren für die Umstellung auf All-Flash-Systeme ist der Preisverfall von NAND-Flash, aber auch die Verfügbarkeit von billigeren NAND-Medien mit hoher Speicherdichte, die mit Quadruple-Level-Cell (QLC) erreichbar ist. Mit QLC erhöht sich die Speicherkapazität von NAND-Chips erheblich. QLC verspricht somit geringere Kosten pro GByte.

Insbesondere im Tier-2-Workload-Markt lässt sich mit enormen Speicherdichten zu einem geringeren Preis im Vergleich zu Tier-1-Flash-Systemen eine konstante Leistung erzielen. QLC wird das heute im Tier-1-Bereich eingesetzte Triple-Level-Cell-NAND (TLC) aber zunächst nicht vollständig ersetzen können, da der Kostenvorteil von QLC gegenüber TLC zu gering ist.

SCM zieht in Storage-Systeme ein
Eine weitere Innovation ist Storage Class Memory (SCM), das als Cache-Schicht für Hochleistungs-Workloads in Speichersystemen oder sogar als persistentes Speichermedium für Hochleistungsanforderungen Verwendung finden kann. SCM fungiert als neue Speicherschicht zwischen DRAM (Dynamic Random Access Memory) und NAND-Flash. Im Vergleich zu NAND-Flash ist SCM sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben wesentlich schneller, aber auch wesentlich widerstandsfähiger gegen Überschreiben und hat im Allgemeinen eine höhere Belastbarkeit. Im Vergleich zum herkömmlichen DRAM-Speichertyp behält SCM die geschriebenen Daten auch dann bei, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

Zu den interessantesten Workloads gehören OLTP (Online Transaction Processing), OLAP (Online Analytical Processing) und In-Memory-Datenbanken, die von der deutlich geringeren Latenzzeit, dem zusätzlichen Durchsatz und der CPU-Last profitieren. Mit SCM lässt sich die Cache-Leistung erhöhen, um eine maximale Beschleunigung für SAP HANA, Oracle, SQL Server und andere latenzempfindliche Anwendungen wie Finanzsoftware und Analysen zu erreichen. Aufgrund der höheren Kosten im Vergleich zu NAND-Flash dürfte der Gesamtanteil von SCM am Flash-Markt jedoch vorerst stabil bleiben.
Neuer Standard bei Speichersystemen: NVMe-oF
Das volle Potenzial von SCM in Speichersystemen wird durch den Einsatz von NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF) ermöglicht. Als Protokoll für Flash-Medien ist NVMe dabei, sich als Standard in Speichersystemen zu etablieren. Nicht nur in High-End-Speichersystemen kommt NVMe zum Einsatz, sondern auch in Systemen in den zugrundeliegenden Speicherklassen. SAS und SATA werden somit als Protokolle für den Anschluss von Flash-Speichern in Speichersystemen ersetzt.

Dadurch kann eine breite Zielgruppe von den Vorteilen von NVMe, das heißt hohe Parallelität, mehr Warteschlangen und damit höhere Packungsdichte und Leistung, profitieren. Mit der Anbindung von Hosts über NVMe und NVMe-oF werden auch die Anforderungen an End-to-End NVMe erfüllt. Neue Arten von dichten Medien, einschließlich QLC, lassen sich mit Modulen für die direkte Kommunikation zwischen dem Speicherbetriebssystem und Raw-NAND besser nutzen.
4.03.2020/ln/Markus Grau, Principal Systems Engineering bei Pure Storage

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