Ersetzt Solid State Memory die Festplatte?

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1 Dr. Axel Koester Technologist IBM Systems & Technology Group Ersetzt Solid State Memory die Festplatte?

2 Wird Speicher weiterhin billiger? Ersetzt Flash Memory die Festplatte? Quo vadis, Virtualisierung? 2

3 Wie kann Speicher weiterhin billiger werden? 3

4 Moderner Schreib/Lesekopf für senkrechte Bits Senkrechte Bitstruktur = Höhere Bitdichte, allerdings mit längerer Verweildauer zur "Tief"-Magnetisierung Große, langsamere Platten 4 (!) Drehzahl & Thermische Bitstabilität

5 Moderner Chipwafer (30cm Ø, 45 nm Struktur) Freiheitsgrade zur Vergünstigung des Preises von Chip-Speicher: 1. Größere Waferdurchmesser 2. Feinere Lithografie 3. Mehr Bits/Transistor (!) Durchmesser (!) Ausschuss (!) Lithografiefortschritt < 40nm 5 Quelle: Intel

6 Speicherdichten-Trends : Disk ---- Chip % p.a % p.a. 1 Gbit / inch² 0,1 0,01 0, % p.a. +25% p.a. Transistoren / inch² 0,0001 0,00001 Moore'sches Gesetz 0, Grochowski & Halem Produktionsjahr Gordon Moore, April 1965 : Verdopplung der Transistordichte alle 1,5 2 Jahre 6

7 Werden Festplatten von Flash Memory verdrängt? 7

8 Flash Vorteile überwiegen bei mobilen Geräten Flash Verzicht auf Mehrkapazität Disk 8

9 Online-Bandbreite fördert Flash in PCs DSL Fotos, Video, Audio Verzicht auf tragbare Kapazität mit Festplatte: Kapazität Fotos, Video, Audio, Präsentationen, Dokumente, Software mit Flashdrive: Low Power Verzicht auf Kapazität Auslagerung auf Homeserver 9

10 Speicherklasse "Flash" im Rechenzentrum SAN Hochdynamische Datenbanken Flash SSD Tape FC 15K Insellösungen, Temporärdaten, Infocubes, Media SATA Server attach 10

11 Disk Technologiegrenzen 11

12 Festplatten-Datenrate *pro Gigabyte* fällt dramatisch 12

13 Neu: Intelligent Write Caching (seit IBM DS8000 R4.2) Write I/O Schreibcache Destage Data Stream sortieren nach Kopfposition Wise Order Sorted Read data, write here Read data, write here PHYSICAL DISK Optimiert für minimale Kopfbewegungen Verringerter Schreib-Overhead durch Ausnutzung der aktuellen Kopfposition "Wise Order Writes" 13

14 Intelligent Write Caching = Turbo für Datenbanken Benchmark DS8000, 96 Drives 15% 2 70/30/50 test 4K Write Miss no IWC IWC RAID 10, 15K RPM, mix of 146, 300 and 450 GB (64) (16) (16) 14

15 Bessere Verfügbarkeit trotz größerer Kapazität 15 Skip

16 Klassischer RAID Schutz bei Terabyte-Platten Wiederherstellung auf 1 Spare Platte Declustered RAID: parallele Wiederherstellung der Redundanz Jede Platte handhabt 1/10 der Wiederherstellungs-Arbeit in 1/10 der Zeit Schneller, umso mehr Platten involviert sind 16

17 Das Redundanzprinzip des IBM XIV Speichersystems 1 Node Redundanzdaten jeder Platte sind auf allen übrigen Platten in anderen Nodes verteilt. Paralleler Rebuild-Prozess auf allen Platten zugleich (180 pro Rack, abzgl. 12) Redundanz kann mehrfach hintereinander wiederhergestellt werden. Platten- und Node-Redundanz nutzen denselben Mechanismus. "Worst case" Rebuild Zeit für 1TB 30min. 30 min 17

18 Chip Technologiegrenzen 18

19 Flash-Memory = Viele EEPROM-Blöcke EPROM (1970) EEPROM Flash Memory : UV.... Löschen mit UV, programmieren mit 12 V Löschen mit 12V, programmieren mit 5 V Blockweise Löschen : (max ) 19

20 Kein Schreiben ohne Löschen Löschimpuls = Alterung Schreiboperationen nur auf gelöschte Blöcke Flash-Datenblock Alte Blöcke bleiben bis zum Löschimpuls gesperrt Löschimpulse je Block möglich, daher optimal streuen Völlig andere optimale Cache Algorithmen (Lebensdauer!) 20

21 Garbage Collection: verlängert die Lebensdauer Löschbezirk (1 EEPROM = 4096 Blöcke oder mehr) Löschbezirk 2 (3,4,5 ) : : : : : : : : Seltener löschen = längere Haltbarkeit, bessere Performance Im Vergleich zu DRAM aufwändiges wear levelling Verfahren Viel Overprovisioning = höherer Preis 21

22 Speicherklassen im Rechenzentrum was ist zu erwarten? Non-volatile RAM Flash 3D Chip- Memory Tape FC 15K SAS 15K SATA 22

23 Speicherklassen im Rechenzentrum Heute: 1 Anwendung auf 1 Speicherklasse Non-volatile RAM Bald: Auto-Mobile LUNs Zukunft: Teile jeder LUN optimal platziert Tape FC 15K SAS 15K 3D Chip- Memory Automatische Zuordnung Flash LUN Emulation SATA 23

24 SAN Volume Controller R5: QoS Virtualisierung Preview Applikationen Tape SVC Speicherklassen SATA FC 15K SAS 15K 3D Chip- Memory Dynamische Zuordnung (QoS-basiertePlatzierung) Flash SVC R5.1 Q Speicherklasse Flash SVC R5.x QoS Virtualisierung 24

25 Screenshot: SVC auto-tiering Software Alle großen, Gold-Klasse VDisks mit geringer Last. Per drag'n'drop in die optimale Klasse ziehen. SVC erledigt den Rest unterbrechungsfrei. 25

26 "Auto-tiering" Valet Parking, gesehen in SAN Francisco 26

27 27

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