Flash-Storage und die Auswirkungen auf das Netzwerk

Um Bottlenecks mit Flash-Storage zu vermeiden, müssen die Anwender sehr genau zwischen den Netz- und Protokolltypen auswählen.

Wenn sich ein Unternehmen stärker in Richtung Flash-Storage bewegt, sollte es auch einen Blick auf die Entscheidungen für ein Storage-Netzwerk werfen, die schon Jahre zuvor getroffen wurden und die in der Regel von langsameren Disk-basierten Systemen ausgingen.

Flash-Storage erhöht die IOPS-Leistungen bei geringerer Latenz und ermöglicht den IT-Abteilungen, mehr virtuelle Server, Datenbanken und Business-Applikationen auf einem einzigen Array zu konsolidieren. Aber das IT-Management muss dafür Sorge tragen, dass das Bottleneck nicht vom Storage-Backend auf die umgebende Netzwerkinfrastruktur weitergeschoben wird. 

Viele Speicher-Consultants, -Analysten und -Hersteller raten zu einer Minimalgeschwindigkeit von 8 Gigabit pro Sekunde (Gbps) oder nach Möglichkeit zu 16 Gbps (auch als Gen 5 bekannt) in Fibre-Channel-Netzwerken (FC), um Flash-Storage voll auszureizen. Bei Ethernet empfehlen sie 10 Gigabit

Außerdem sollten die Unternehmen ein Auge auf 40 Gigabit Ethernet (GbE) werfen, sobald es von mehr Speichersystemen unterstützt wird. Die Spezialisten gehen auch davon aus, dass das superschnelle, aber nicht so bekannte InfiniBand mit seinen Rohgeschwindigkeiten von 40 Gbps und 56 Gbps etwas mehr Unterstützung finden wird – vor allem bei besonders Latenz-empfindlichen Workloads.

Dennis Martin, President und Gründer von Demartek LLC, einer Analystenfirma mit einem On-Site-Testlabor in Colorado (USA), zieht ein Fazit: „Bezüglich Speicher-Performance gehe ich von der allgemeinen Regel aus, dass man ein Bottleneck in der Mitte der Infrastruktur vermeiden sollte.“

Laut Martin können alle der verschiedenen Typen von Speicher-Switchen und -Adaptern gut mit All-Flash-Arrays (AFAs) zusammenarbeiten, wenn sie die benötigte Bandbreite und Latenz unterstützen. Wie der Experte weiter ausführt, nähern sich die Latenzzeiten von AFAs mit Hunderten von Mikrosekunden denen von Switches und Adaptern mit Latenzen im niedrigen Bereich von zweistelligen Mikrosekunden bis zu Hunderten von Nanosekunden an.

Demartek setzt AFAs mit 8 Gbps und 16 Gbps FC-Switches und 10 GbE-Switches ein. Laut Martin sind sie in der Lage, den Anforderungen von einem oder zwei Host Ports eines Single Servers zu entsprechen, dessen performante Workloads mit den AFAs verbunden sind.

Er empfiehlt Host Bus Adapter (HBAs) und Network Interface Cards (NICs) mit mindestens 8 Gbps für die Verbindung mit All-Flash-Enterprise-Storage. Neben höherer Performance würden die neueren HBA- und NIC-Generationen auch über verbesserte Chipsets und Firmware verfügen als die früheren Generationen.

Mit dem Reifeprozess von Flash wachsen die Anforderungen an Bandbreite

In der Frühzeit von Flash-Storage tendierten die IT-Abteilungen dazu, AFAs für eine einzige IOPS-hungrige Anwendung zu nutzen. Mit dem Einsatz mehrerer Datenbanken und Applikationen auf All-Flash-Arrays werden sie wahrscheinlich die größeren Netzwerkbandbreiten verwenden wollen.

Russ Fellows, Senior Partner und Analyst bei der Evaluator Group, glaubt, dass die minimale Geschwindigkeit für User von Flash-Storage variieren kann. Ein Wechsel zu 4 Gbps Fibre Channel würde zum Beispiel genügen, wenn ein Unternehmen vorher 1 GbE genutzt hatte.

Fellows erklärt: „Es macht keinen Sinn, All-Flash mit einem 1-GbE-Interface einzusetzen. Es ist aber womöglich auch nicht sinnvoll, von 8 Gbps FC zu 16 Gbps FC aufzurüsten, um ein einziges Flash-System anzuschließen – besonders dann, wenn das Speichernetzwerk keine Bottlenecks erzeugt.“

Für Scott Sinclair, Speicheranalyst bei der Enterprise Strategy Group, können die Anzahl und die Besonderheiten von Anwendungen einen Einfluss auf das Speichernetzwerk haben. Er empfiehlt den Unternehmen, zunächst in Tools für Performance Monitoring zu investieren, um sich mehr Klarheit über die Netzwerkinfrastruktur und mögliche Bottlenecks zu verschaffen, bevor sie zu einer Netzwerktechnologie mit höheren Geschwindigkeiten übergehen.

Alan Weckel, Vice President bei der Dell’Oro Group, geht davon aus, dass Flash-Storage heute in den meisten Fällen mit 8 Gbps FC und 10 GbE arbeitet. Big Data Analytics sind für ihn eine Anwendung mit besonders hohen IOPS-Anforderungen, die die Anwendung von schnelleren Netzwerktechnologien vorantreiben könnten. An Big Data interessierte Unternehmen seien bereit, mehr in ihre Speicher- und Netzwerktechnologie zu investieren.

Und George Crump, President und Gründer von Storage Switzerland, empfiehlt Unternehmen mit bestehenden FC-Investitionen, für Flash-Systeme weiterhin FC einzusetzen. Laut Crump sollten Ethernet-Anwender ihre Performance-Anforderungen überprüfen, und wenn sie nicht an die Grenzen von 10 GbE stoßen, könnten sie bei iSCSI bleiben. Den restlichen zehn Prozent der Unternehmen, die einen Performance-Bedarf jenseits der 10-GbE-Grenze haben, legt Crump nahe, eine Investition in FC in Betracht zu ziehen oder sich näher mit der neuen Welle von 40-GbE-Technologien zu befassen.

Ferner weist Crump darauf hin, dass die InfiniBand-Technologie zwar „fast perfekt für Flash“ ist, sich aber ohne eine signifikante installierte Basis nur schwer allgemein durchsetzen wird. Für ihn tendieren IT-Abteilungen dazu, ihre Infrastruktur für Speicher-Netzwerke nur in einem sehr langsamen Tempo zu modernisieren.

Crump resümiert: „Der wichtigste Punkt bei einer anstehenden Entscheidung über die Netzwerkprotokolle besteht darin, welche Infrastruktur man aktuell hat und in welchem Ausmaß man damit zufrieden ist.“

Verschiedene Prognosen über die Zukunft von FC

Crump sammelte seine Erfahrungen in FC-Umgebungen und kam zu dem Ergebnis, dass FC und Solid State Storage gut zueinander passen. Für ihn ist FC besser vorbereitet für Flash und unbelastet mit dem Overhead, der mit Ethernet verbunden ist. Crump sagt voraus, sobald 32 Gbps FC verfügbar sein wird, wird diese Technologie mindestens so gut, wenn nicht besser als 40 GbE funktionieren. Und er fügt hinzu, dass Ethernet-Switches und Converged Network Adapters, die mittels Data Center Bridging zu Ethernet-Übertragungen ohne Zeitverluste führen, fast so viel kosten wie eine FC-Netzwerkinfrastruktur.

Marc Staimer dagegen, President von Dragon Slayer Consulting, betont, niemals neue FC-Installationen zu empfehlen, weil es in den Unternehmen allgemein an Expertenwissen über den Einsatz von FC-Netzen mangelt. Er ist außerdem der Ansicht, dass die Stückzahlen von FC-Ports sowie der gesamte FC-Umsatz sich langsam nach unten bewegen. 

Seine Prognose: In zehn Jahren wird FC nicht mehr als eine Fußnote in der IT-Geschichte gewesen sein. Flash-Storage könne einen schnellen Niedergang vielleicht etwas aufhalten, aber langfristig sei er nicht zu verhindern.

Staimer legt Kunden, die ein besonderes Problem mit Netz-Latency haben, nahe, Server-basiertes Flash einzusetzen. Bei Storage-basierten Netzwerken empfiehlt er, zuerst Remote Direct Memory Access (RDMA) mit InfiniBand und RDMA over Converged Ethernet einzusetzen, bevor man FC in Betracht zieht.

Staimer begründet seine Position: „Zunächst wird es mehr FC-Upgrades geben, weil es bekannter und leichter zu implementieren ist. Aber später wird man bei fast allen Speichersystemen mit Flash die Unterstützung von Converged Ethernet sehen. Diese Technologie führt sogar zu geringeren Latenzen als bei Fibre Channel.“

Chris DePuy, Vice President bei Dell’Oro, ist der Meinung, dass die Anzahl von Storage-Array-Ports, die bereits 16 Gbps FC unterstützen, noch relativ klein ist. Anwender mit vielen kleinen Files könnten durchaus weiter Ports mit niedrigeren Geschwindigkeiten nutzen und ihre Arrays mit diesen Ports ausrüsten. Schnellere Verbindungen mit 16 Gbps stünden dagegen für große Files zur Verfügung.

„Die 16-Gbps-Ports sind zu 8 Gbps abwärts-kompatibel“, fügt DePuy hinzu. „Anwender können deshalb einen 16-Gbps-Switch nehmen und an ein 8-Gbps-Array anschließen.“

Brocade Communications hat ein Solid State Ready Program für Hersteller von All-Flash- und Hybrid-Arrays vorgestellt, um diese Systeme zusammen mit seinen FC- und Ethernet-Switches zu testen. Brocade behauptet, Kunden haben in vielen Fällen ihre Netzwerke auf 16 Gbps FC aufgerüstet, als sie zu All-Flash-oder Hybrid-Arrays übergegangen sind.

Jack Rondoni, Vice President für Storage Networking bei Brocade, sagt hierzu: „Die meisten Unternehmen, die Flash einsetzen, wollen damit sehr hohe Performance-Niveaus erreichen – hohe IOPS-Werte, sehr niedrige Latenzzeiten –, und 4 Gbps FC reicht dafür bei weitem nicht mehr aus.“ Anwender könnten eventuell mit 8 Gbps FC zurecht kommen, „aber die Mehrheit der Unternehmen, mit denen wir bei diesen Umgebungen in Kontakt sind, zieht 16 Gbps FC vor“.

Auch beim Konkurrenten Cisco setzt man auf 16 Gbps FC. Rajeev Bhardwaj, Vice President Product Management, ist der Ansicht, die Kunden tendieren dazu, Flash in verschiedenen Gehäusen einzusetzen und für die Connectivity 16 Gbps einzukaufen. In der Regel würden sie eine neue Infrastruktur aufbauen, und die dafür benötigte neuere Technologie sei gleich teuer wie die vorherige. Aber Bhardwaj sieht auch noch die Kombination von Flash und 8 Gbps FC im Einsatz, wobei er 8 Gbps als minimale Geschwindigkeit für diesen Zweck empfiehlt.

iSCSI-Ethernet wird bisher laut Bhardwaj erst im mittleren Marktsegment für Flash eingesetzt. Im Enterprise-Segment dominiere dagegen klar Fibre Channel: „Fibre Channel hat sich bewährt. Es ist robust. Es ist eine reife Technologie. Und es gibt ein Ökosystem dafür.“

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Artikel wurde zuletzt im März 2015 aktualisiert

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