Alles andere als eine Eintagsfliege

Es gibt eigentlich bloß zwei Arten von Speichergeräten: solche, die schon mal ausgefallen sind, und solche, die kurz vor einem Ausfall stehen. Diese Ansicht herrscht in den meisten Rechenzentren vor, wobei die traditionell mechanischen Geräte auch gerne abwertend als „spinning rust“ (rotierender Rost) bezeichnet werden. Alle Laufwerke versagen irgendwann – wobei der Ausfall bei billigen Laufwerken normalerweise eher früher als später auftritt.

Wenn eine Festplatte im Durchschnitt nach etwa fünf Jahren ausfällt, reicht es, gelegentlich Backups für Laptops zu erstellen. Ein durchschnittliches Unternehmen verfügt jedoch über 100 oder 1.000, wenn nicht sogar 10.000 oder 100.000 Einzellaufwerke. Da sind Ausfälle an der Tagesordnung bzw. ereignen sich zum Teil stündlich – dies ist nun mal das größte Manko mechanischer Geräte.

Und jeder Ausfall ist mit einem potenziellen Datenverlust verbunden. Es bringt also nichts, Standardfestplatten zu verwenden, um Ihrem Chef 500.000 US-Dollar einzusparen, wenn er letztendlich eine Geldstrafe von 50.000.000 US-Dollar zahlen muss, weil er gegen Datenspeicherungsgesetze verstoßen hat. Börsengeschäfte, medizinische Bilder oder auch Filme – einige Daten müssen einfach perfekt sein. Nicht eine Dezimalstelle oder ein Pixel darf fehlen.

Genau deswegen hat Sun bereits vor Jahren eine Speicherplattform namens ZFS entwickelt. ZFS basiert auf der wichtigen Annahme, dass ein zuverlässiges System aus unzuverlässigen Einzelteilen bestehen muss. Durch die Nutzung von Überkapazitäten bei Rechenzyklen ist ZFS in der Lage, permanent Integritätsprüfungen durchzuführen, sodass jegliche fehlerhafte Daten gleich festgestellt werden. Dank ZFS können Kunden die preisgünstigsten Festplatten und einfachsten Systeme einsetzen und trotzdem von bestmöglicher Datenintegrität sowie von massiven Kosteneinsparungen und geringerer Systemkomplexität profitieren.

Mittlerweile gibt es jedoch eine neue Möglichkeit, die viele von Ihnen bereits aus den Speicherkarten von Mobiltelefonen, iPods oder Digitalkameras kennen: den sogenannten Flash-Speicher. Ähnlich wie DRAM (die Speicherchips in Ihrem Computer) kann Flash-Speicher Daten schnell lesen und schreiben. Preislich gesehen ist Flash zwischen DRAM und herkömmlichen Festplattenlaufwerken anzusiedeln. Im Gegensatz zu den beiden Alternativen benötigt Flash-Speicher jedoch keinen Strom, um sich Daten zu „merken“. Angesichts der weltweit drastisch steigenden Stromkosten kostet Sie die Anschaffung von Speicher unter Umständen genauso viel wie der Betrieb von 10.000 Laufwerken mit einer Geschwindigkeit von Tausenden von Umdrehungen pro Minute. Im Hinblick auf kapazitätsstarke Hardware hat sich Strom zu einem ausschlaggebenden Faktor entwickelt, und wir können davon ausgehen, dass Flash-Speicher die Branche aufwirbeln wird.

Bislang gab es zwei Hindernisse, was den Einsatz von Flash-Speicher in Unternehmen betrifft.

Das erste Hindernis sind die Kosten. Flash-Speicher ist pro Gigabyte teurer als ein vergleichbares Festplattenlaufwerk. Doch mit jedem Anstieg der Stromkosten (und jeder Senkung des Preises von Flash-Speicher) verringern sich die mit Flash-Speicher verbundenen relativen Kosten pro verfügbares Gigabyte. Und bedenken Sie auch, dass Festplattenlaufwerke nur zur Verfügung stehen, wenn sie eingeschaltet sind. Ein Gigabyte einer mechanischen Festplatte kostet Sie unter Umständen weniger als ein Gigabyte Flash-Speicher, wobei Flash-Speicher Daten deutlich schneller lesen und schreiben kann. Die Kosten pro verarbeitetes Gigabyte sind dadurch außerordentlich gering.

Es ist jedoch nicht wünschenswert, Flash als weitere Speicherschicht im Rechenzentrum einzuführen, denn dies bringt neue Kosten und Verwaltungsaufgaben mit sich. Um eine grundlegende Veränderung der Branche zu erzielen, müsste der Flash-Speicher sowohl für Benutzer als auch für Bediener transparent sein, und zwar ohne Umstellungs- oder Betriebskosten. Und genau dieses Ziel verfolgen wir mit ZFS. ZFS integriert Flash-Speicher auf transparente Weise in die Speicherhierarchie eines aktiven Systems und nutzt dabei zunächst den Mikroprozessor-Cache für verarbeitungsintensive Aufgaben, danach DRAM, dann Flash-Speicher und schließlich die Festplatte (und ganz am Ende Bandspeicher). Mithilfe von ZFS wird ein hybrider Speicher-Pool geschaffen, der die gleichzeitige Verwendung von Flash-Speicher, DRAM und Standard-Festplatten ermöglicht. Dieser Pool wird von ZFS automatisch dazu verwendet, die bestmögliche Preis-, Leistungs- und Energieeffizienz zu erzielen. Einfach ausgedrückt: Unsere Speicher- und Serversysteme arbeiten deutlich schneller – ohne dass ein Upgrade des Mikroprozessors erforderlich wäre. Auf diese Weise ist das Hinzufügen von Flash-Speicher vergleichbar mit dem von DRAM. Ist der Speicher erst mal integriert, fallen keine neuen Verwaltungsaufgaben an, dafür ergeben sich jedoch bislang unbekannte Fähigkeiten.

Aus diesem Grund sind wir so begeistert von Flash-Speicher. Die Kosten pro verfügbares, verarbeitetes Gigabyte (also die Gesamtbetriebskosten für Speicher) sinken deutlich, wenn Flash im Spiel ist, insbesondere bei daten- oder leistungsintensiven Anwendungen (z. B. MySQL, Postgres, Oracle oder SQL Server). In Kombination mit dem richtigen Systemdesign bietet Flash die Möglichkeit erheblicher Kosten- und Leistungsvorteile. Mit der Einführung von Suns xVM-Hypervisor können wir diese Leistungsvorteile auf jedem beliebigen Host-Betriebssystem ermöglichen (beim Einsatz auf xVM können die Vorteile von ZFS und Flash auch unter Windows genutzt werden).

Das zweite Hindernis lässt sich nicht ganz so leicht bewältigen: Flash-Speicher kann zwar unendlich viele Male gelesen werden, aber mehrere Hunderttausend Schreibvorgänge hinterlassen Abnutzungserscheinungen. Die meisten Menschen erreichen normalerweise keine 500.000 Schreibvorgänge bei ihrer Digitalkamera. In einem Unternehmen ist dies jedoch keine Seltenheit. Die Lösung?

Auch in diesem Fall schafft ZFS Abhilfe.

ZFS behandelt Flash-Speicher wie jedes andere Speichermedium – bedenken Sie in diesem Zusammenhang, dass alle Speichergeräte früher oder später ausfallen – und verwaltet die Datenintegrität unabhängig davon, ob der Ausfall auf einen schlechten Festplattenmotor, Schreibabnutzung oder eine Bohrmaschine zurückzuführen ist. Zudem sorgen immer ausgereiftere „Wear Leveling“-Algorithmen für ein gleichmäßigeres Abtragen des Speichers. So wird zum einen die Lebensdauer von Flash-Speicher verlängert, zum anderen werden Hotspot-bezogene Ausfälle durch ausgewogenere Schreibvorgänge vermieden. Kurzum: Bei Verwendung von ZFS ist die Abnutzung kein Problem mehr (weder bei Festplatten noch bei Flash-Speicher – letztendlich gibt es bei beiden Beschränkungen durch Abnutzungserscheinungen).

Das ist die Prämisse, die bei allen Sun-Systemen in Bezug auf Open Storage zum Tragen kommt. Wir integrieren ZFS, Flash-Speicher und einige außergewöhnliche Hardware-/Prozessor-Innovationen, um eine bessere Leistung, geringeren Stromverbrauch, Allzweckspeicher und Server-Appliances zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise kann jede Software, die auf unseren SPARC- oder x86-Systemen läuft, schneller ausgeführt werden (insbesondere MySQL-Benutzer werden eine deutliche Verbesserung feststellen). Und zwar zu einem Bruchteil der Kosten herstellerspezifischen NAS-Speichers. Unsere ersten Flash-Systeme werden voraussichtlich gegen Ende dieses Kalenderjahres auf den Markt gebracht.

Wie Sie sich vermutlich denken können, werden ZFS und die gesamte zugrundeliegende Software kostenlos und ohne kommerziellen Support zur Verfügung gestellt. OpenSolaris, ZFS, MySQL und Postgres sind bereits erhältlich (klicken Sie auf das Bild links, um eine kostenlose LiveCD zu erhalten oder sehen Sie sich die ZFS-Version von Apple für Mac OSX an). Die Softwareeinnahmen ergeben sich durch jene Unternehmen, die bei missionskritischen Implementierungen den technischen Support von Sun in Anspruch nehmen möchten. Was die Hardware anbelangt, können Partner und Kunden dank der Try and Buy-Programme von Sun eine kostenlose Testversion eines unserer Systeme bestellen und das betreffende System 60 Tage lang ausprobieren. Wenn Sie zufrieden sind, können Sie das Produkt kaufen. Anderenfalls tragen wir die Kosten für die Rücksendung.

Um das Ganze noch mal auf den Punkt zu bringen: Wir halten Flash-Speicher für alles andere als eine Eintagsfliege. Angesichts der steigenden Stromkosten und sinkenden Flash-Preise wird die Kombination aus Flash, ZFS und echter Systeminnovation unserer Meinung nach einen noch größeren Einfluss auf die Rentabilität von Rechenzentren haben als Virtualisierung.

Es ist wirklich eine große Sache!

UPDATE: Möglicherweise ist Ihnen bereits aufgefallen, dass wir der Liste von Unternehmen, die Solaris (und somit ZFS) unterstützen, neben unseren OEM-Partnern Intel, IBM und Dell heute Morgen auch noch offiziell Fujitsu-Siemens hinzugefügt haben. Herzlichen Glückwunsch an alle Beteiligten!

Posted on 02:00AM Jun 10, 2008 |

Share this post  | | | | | |