Effizienter Einsatz von Flash-Technologien im Data Center Herbert Bild Solution Marketing Manager Georg Mey Solutions Architect 1
Der Flash-Hype 2
Drei Gründe für den Hype um Flash: 1. Ungebremstes Datenwachstum gepaart mit hohen Anforderungen an Performance 2. Traditionelle Festplatten werden langsamer 3. Die Markt-Preise für Flash sinken 3
1. Ungebremstes Datenwachstum Weltweites Datenwachstum (Kapazität in ZettaByte) 9 8 8 7 6 6.25 5 4.5 4 3 2.75 2 1 0 2012 2013 2014 2015 Quelle: IDC Worldwide Big Data Technology and Services 2012-2015 Forecast Quelle: Deutsches Wikipedia 4
2. Festplatten werden langsamer Kein Verbesserung bei Zugriffszeit & Umdrehungszahl Kontinuierliche Kapazitätserhöhung IOPs/GByte fällt Ein Beispiel: 120% 100% 80% 60% 100% 82% Vergleich eines Daten-Pools mit 600GB SAS versus SATA Diese Performance-Lücke kann geschlossen werden durch: Mehr Spindeln - oder 40% 26% Flash 20% 13% 9% 0% 15K 3.5" SAS 10K 2.5" SAS 1TB 3.5" SATA 2TB 3.5" SATA 3TB 3.5" SATA 5
3. Die Markt-Preise für Flash sinken 6
3. Die Markt-Preise für Flash sinken 7
3. Die Markt-Preise für Flash sinken Der Preis der USB-Sticks war zur Zeit der Beschaffung ähnlich! 128MB 265MB 512MB 2GB 4GB 8GB 16GB Quelle: Georg Mey s Schreibtischschublade 8
Poll 1 9
Flash-Technologien im Überblick 10
Zwei verschiedene Konzepte Flash als weiterer Cache-Layer Flash als DAS/HDD-Ersatz DAS = Direct Attached Storage HDD = Hard Disk Drive 11
Architekturüberblick Optionen im Server kein Flash SSD als DAS oder Cache Flash als DAS oder Cache Optionen im Array Flash Controller Cache SSD Controller Cache reine SSD 12
Storage Array Server Latenzen aus Sicht der Applikation Array HDD Latenz Array SSD Array Cache Server Cache IO Stack Applikation Grosser Unterschied von Flash zu HDD Kleiner Unterschied zwischen Array und Server Cache Die Applikationen verwenden die durchschnittliche Latenz für einen Zugriff als Metrik 13
Storage Tiering Ansätze klassisches Storage Tiering SSD Data migration Fast HDD Capacity HDD Zusätzlich CPU/Disk Cycles Keine Echtzeit Kapazitäts-Reserven je Tier notwendig In der Regel große Copy-Chunks 14
Storage Tiering Ansätze klassisches Storage Tiering NetApp Virtual Storage Tiering Data migration SSD Fast HDD Controller Memory Flash Cache Block caching Capacity HDD Capacity HDD Fast HDD Zusätzlich CPU/Disk Cycles Keine Echtzeit Kapazitäts-Reserven je Tier notwendig In der Regel große Copy-Chunks Keine Migration von Daten notwendig Dynamisches Cachen von Blöcken Keine zusätzliche Kapazitäten 15
Virtual Storage Tiering Virtual Storage Tier Granular Echtzeit Selbst-verwaltend Array Flash Server Flash Intelligente Ablage von heissen Daten auf dem schnellsten Medium in Echtzeit Einfaches Setup Kein zusätzliches Management Caching vs. Daten Migration Entlastet Festplatten 4k Block granular Beschleunigung in Echtzeit HDD Storage 16
Flash-Technologien im Detail 17
Flash als reine SSD-Bereiche im Array Persistente Daten auf SSD-Laufwerken Pros: Geringe Latenz Kein Rewarming Volles Daten Management des Arrays SSD = super-schnelle HDD Cons: Hoher /GB Preis versus HDDs Platzierung der Daten (Hotspots?) ggf. häufige Migration von Daten 18
NetApp All-Flash-FAS Systeme Eine Erweiterung zu den schon unterstützten SSD-Aggregaten Verfügbar mit Data ONTAP 8.1.1 Bis zu 240 SSD-Laufwerke je System Keine HDDs für das Root-Aggregat (außer FAS6280) Alle Data ONTAP Features werden unterstützt 19
Flash als Cache Layer im Array Agiert als Erweiterung des Controller Caches Verwendung für: Read-Daten, (Write-Daten) Meta Daten Basiert auf Flash-Modulen im Controller oder SSDs Pros & Cons hängen stark von der Implementierung ab 20
Flash als Cache Layer im Array Pros: Performance-Gewinne ohne Änderungen an Hosts oder Applikationen Effizienz der Flash-Technologie ist höher (keine Hardware liegt brach) Transparent für alle Protokolle und Umgebungen Cons: Die Applikation muß durch den ganzen IO-Stack durch (Protokoll, Netzwerk, ) Sizing und Konfiguration muß gut durchdacht sein 21
NetApp Flash Cache Flash Module als globaler Caching Layer Etablierte NetApp Technologie seit 2009 Beschleunigung aller Daten im Array Kein manuelles Management notwendig Einfaches Setup NetApp Deduplication Unterstützung Daten Management (DR/HA/Backup) seit Data ONTAP 7.3.2 (7/2009) 22
NetApp Flash Pool SSDs als Cache im Array Daten können selektiv beschleunigt werden Kein Rewarming notwendig, damit Persistenz im DR-Fall Read & Write Acceleration Daten Management (DR/HA/Backup) FAS22xx Support seit Data ONTAP 8.1.1 23
Flash im Server als Festplatten-Ersatz Persistente Daten auf dem Server Pros: Geringe Latenz Kein Rewarming nötig Die Lösung für embedded Systems Cons: Hoher /GB Preis versus HDDs Keine großen Kapazitäten abbildbar Kein Daten Management (außerhalb des Betriebsystems) Nur für diesen Server nutzbar SSD oder Flash als DAS Ersatz 24
Poll 2 25
Flash im Server als Cache Flash-basierter Cache-Layer Pros: Geringe Latenz Kein Rewarming nötig Intelligente Kopplung mit dem Backend-Storage bringt zusätzliche Mehrwerte Cons: Hoher /GB Preis In der Regel nur als Read-Cache Nur für diesen Server nutzbar SSD oder Flash als DAS Ersatz 26
NetApp Flash Accel Flash Accel Read Cache für virtuelle Maschinen Geringe Latenz Funktioniert mit SSD und PCI-e Flash* Flash wird partitioniert Protokoll unabhängig Daten Koherenz mit Data ONTAP 0.- Software vsphere VM Flash Accel iscsi/fcp NFS VM Flash Accel Flash Accel VM Flash Accel * NetApp Server Caching Partner Program 27
Und welche Flash-Lösung setze ich nun ein? 28
Grundsätzlich gilt: Flash bringt immer Vorteile: Höhere Performance Flash wird zum Default Alle NetApp Flash Lösungen bieten gleiche Mehrwerte: Höhere IO-Raten als Festplatten Geringere Latenzen als Festplatten Unterstütztung von NetApp Data Management Flash kann eingesetzt werden als: Zusätzlicher Cache-Layer (und das geht immer!) Permanenter Speicher für bestimmte Anwendungsfälle 29
NetApp Flash-Lösungen im Überblick Einsatzbereich HDD- Ersatz Read- Cache Write- Cache SSD-Laufwerke im Server Flash-Module im Server SSD-Laufwerke im Array Flash-Module im Array Basis-Technik 30
NetApp Flash-Lösungen im Überblick SSD-Laufwerke im Server Flash-Module im Server SSD-Laufwerke im Array Flash-Module im Array HDD- Ersatz HW Hersteller HW Hersteller FAS All-SSD Read- Cache Write- Cache 31
NetApp Flash-Lösungen im Überblick SSD-Laufwerke im Server Flash-Module im Server SSD-Laufwerke im Array Flash-Module im Array HDD- Ersatz HW Hersteller HW Hersteller FAS All-SSD Read- Cache Flash Accel Flash Accel Flash Pool Flash Cache Write- Cache 70-80% der IO-Operationen sind READs! 32
NetApp Flash-Lösungen im Überblick HDD- Ersatz Read- Cache Write- Cache SSD-Laufwerke im Server HW Hersteller Flash Accel Flash-Module im Server HW Hersteller Flash Accel SSD-Laufwerke im Array FAS All-SSD Flash Pool Flash Pool Flash-Module im Array Flash Cache 70-80% der IO-Operationen sind READs! Alle Lösungen sind kombinierbar! 33
Wie mach ich s nun Die 70/20/10 Regel (70%) Flash Cache ist immer die erste Wahl: Paßt (fast) überall und hilft immer (20%) Flash Pool ist dann die richtige Wahl: Bei Plattformen ohne Flash Cache Support Für Umgebungen wo ein Cache-Rewarming im Failover-Fall nicht akzeptabel ist Granulare Steuerung des Caching-Verhaltens gefordert (10%) SSDs als Festplatten-Ersatz Geringe Kapazitäten und hohe Schreib/Lese-Performance (100%) Flash Accel für virtualisierte Umgebungen & Windows VMs Echte Hotspots in der Applikation 34
Zusammenfassung Wir werden um Alternativen zur traditionellen Festplatten nicht herum kommen Flash-Technologien bieten schon heute ein ideale Ergänzung zu klassischen Speichermedien Einsatzgebiet und Anforderungen entscheiden welche Flash-Technolgie(n) zum Einsatz kommen aber die Frage Flash Ja/Nein stellt sich nicht mehr 35
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