Definition

Storage

Unter Storage (oder Datenspeicher) versteht man alle Methoden und Technologien, mit denen digitale Informationen auf elektromagnetischen, optischen oder siliziumbasierten Speichermedien erfasst und aufbewahrt werden. Storage wird in Büros, Rechenzentren, Edge-Umgebungen, an entfernten Standorten, in der Cloud und zu Hause eingesetzt. Es ist zudem eine wichtige Komponente in mobilen Geräten wie Smartphones und Tablets. Verbraucher und Unternehmen verlassen sich auf Storage, um Informationen von persönlichen Fotos bis hin zu geschäftskritischen Daten zu speichern.

Der Begriff Storage oder im Deutschen „Speicher“ wird häufig für Geräte verwendet, die entweder direkt oder über ein Netzwerk mit einem Computer verbunden sind und die Übertragung von Daten durch Input/Output-Prozesse (I/O) unterstützen. Zu den Speichergeräten gehören Festplattenlaufwerke (HDDs), Flash-basierte Solid-State-Laufwerke(SSDs), optische Laufwerke, Bandsysteme und andere Medientypen.

Warum Storage wichtig ist

Mit dem Aufkommen von Big Data, fortschrittlichen Analysen und der Fülle von Geräten im Internet der Dinge (IoT) ist Storage wichtiger denn je, um die wachsenden Datenmengen zu bewältigen. Moderne Speichersysteme müssen auch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI), maschinellem Lernen und anderen KI-Technologien unterstützen, um all diese Daten zu analysieren und ihren maximalen Wert abzuleiten.

Die heutigen anspruchsvollen Anwendungen, Echtzeit-Datenbankanalysen und High Performance Computing (HPC) erfordern auch hochdichte und skalierbare Speichersysteme, sei es in Form von Storage Area Networks (SANs), Scale-Out- und Scale-Up-Network-Attached-Storage (NAS), Object-Storage-Plattformen oder konvergenten,hyperkonvergenten oder composable Infrastrukturen.

Laut einem Bericht des IT-Analystenunternehmens IDC werden bis 2025 voraussichtlich 163 Zettabyte (ZB) an neuen Daten generiert werden. Diese Schätzung stellt eine potenzielle Verzehnfachung gegenüber den 16 ZB dar, die bis 2016 erzeugt wurden. IDC berichtet außerdem, dass allein im Jahr 2020 64,2 ZB an Daten erstellt oder repliziert wurden.

Funktionsweise von Storage

Der Begriff Storage kann sich sowohl auf die gespeicherten Daten als auch auf die integrierten Hardware- und Softwaresysteme beziehen, die zur Erfassung, Verwaltung, Sicherung und Priorisierung dieser Daten verwendet werden. Die Daten können aus Anwendungen, Datenbanken, Data Warehouses, Archiven, Backups, mobilen Geräten oder anderen Quellen stammen und in den eigenen Räumlichkeiten, in Edge-Computing-Umgebungen, in Colocation-Einrichtungen, auf Cloud-Plattformen oder einer beliebigen Kombination davon gespeichert sein.

Die Anforderungen an die Speicherkapazität legen fest, wie viel Speicherplatz für diese Daten benötigt wird. So brauchen einfache Dokumente vielleicht nur Kilobytes an Kapazität, während grafikintensive Dateien wie digitale Fotos Megabytesund eine Videodatei Gigabytes an Speicherplatz einnehmen können.

Bei Computeranwendungen werden in der Regel die Mindest- und empfohlenen Kapazitätsanforderungen angegeben, die für den Betrieb erforderlich sind, aber das ist nur ein Teil der Wahrheit. Storage-Administratoren müssen auch berücksichtigen, wie lange die Daten aufbewahrt werden müssen, welche Vorschriften gelten, ob Datenreduzierungstechniken verwendet werden, welche Anforderungen an ein Disaster Recovery(Notfallwiederherstellung) gestellt werden und alle anderen Aspekte, die die Kapazität beeinflussen können.

Dieses Video von CHM Nano Education erklärt die Rolle des Magnetismus bei der Datenspeicherung.

Eine Festplatte ist eine kreisförmige Platte, die mit einer dünnen Schicht aus magnetischem Material beschichtet ist. Die Platte wird in eine Spindel eingesetzt und dreht sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 15.000 Umdrehungen pro Minute (U/min). Während der Drehung werden die Daten mit Hilfe von magnetischen Aufzeichnungsköpfen auf die Plattenoberfläche geschrieben. Ein Hochgeschwindigkeits-Aktuatorarm positioniert den Aufzeichnungskopf auf den ersten freien Platz auf der Platte, so dass die Daten kreisförmig geschrieben werden können.

Auf einer elektromechanischen Festplatte, wie einer HDD, werden Datenblöcke in Sektoren gespeichert. In der Vergangenheit wurden auf Festplatten 512-Byte-Sektoren verwendet, doch mit der Einführung des Advanced Format, das 4.096-Byte-Sektoren unterstützen kann, hat sich dies geändert. Das Advanced Format erhöht die Bitdichte auf jeder Spur, optimiert die Datenspeicherung und verbessert die Formateffizienz, was zu einer höheren Kapazität und Zuverlässigkeit führt.

Bei den meisten SSDs werden die Daten auf gebündelte NAND-Flash-Chips geschrieben, die entweder Floating-Gate-Zellen oder Charge-Trap-Zellen verwenden, um ihre elektrischen Ladungen zu behalten. Diese Ladungen bestimmen den binären Bitstatus (1 oder 0). Eine SSD ist technisch gesehen kein Laufwerk, sondern eher eine integrierte Schaltung, die aus millimetergroßen Siliziumchips besteht, die Tausende oder sogar Millionen von Nanotransistoren enthalten können.

Viele Unternehmen verwenden ein hierarchisches Speicherverwaltungssystem (HSM), um ihre Daten auf Festplattengeräten zu sichern. Die Sicherung von Daten – Backup – gilt als bestes Verfahren, wenn Daten geschützt werden müssen, zum Beispiel wenn Unternehmen gesetzlichen Vorschriften unterliegen. In einigen Fällen schreibt ein Unternehmen seine Sicherungsdaten auf Magnetbänder und verwendet diese als tertiäre Speicherebene. Dieser Ansatz wird jedoch seltener praktiziert als in den vergangenen Jahren.

Ein Unternehmen kann auch eine virtuelle Bandbibliothek (Virtual Tape Library, VTL) verwenden, bei der überhaupt kein Band verwendet wird. Stattdessen werden die Daten sequenziell auf Festplatten geschrieben, behalten aber die Merkmale und Eigenschaften von Bändern bei. Der Wert einer VTL liegt in ihrer schnellen Wiederherstellung und Skalierbarkeit.

Messung von Speichermengen

Digitale Informationen werden mit Hilfe von Softwarebefehlen auf Zielspeichermedien geschrieben. Die kleinste Maßeinheit in Storage ist ein Bit, das einen binären Wert von 0 oder 1 hat. Der Wert des Bits wird durch die Höhe der elektrischen Spannung in einem einzelnen Kondensator bestimmt. Acht Bits bilden ein Byte.

Computer-, Speicher- und Netzwerksysteme verwenden zwei Standards für die Messung von Speichermengen: ein Dezimalsystem zur Basis 10 und ein Binärsystem zur Basis 2. Bei kleinen Speichermengen machen die Unterschiede zwischen den beiden Standards in der Regel kaum einen Unterschied. Mit zunehmender Speicherkapazität werden diese Diskrepanzen jedoch sehr viel ausgeprägter.

Die Unterschiede zwischen den beiden Standards lassen sich sowohl bei der Messung von Bits als auch von Bytes feststellen. Die folgenden Messungen zeigen zum Beispiel die Unterschiede in den Bit-Werten für verschiedene gängige Dezimal- (Basis-10) und Binärwerte (Basis-2):

  • 1 Kilobit (Kb) entspricht 1.000 Bits; 1 Kibibit (Kib) entspricht 1.024 Bits
  • 1 Megabit (Mb) entspricht 1.000 Kb; 1 Mebibit (Mib) entspricht 1.024 Kib
  • 1 Gigabit (Gb) entspricht 1.000 Mb; 1 Gibibit (Gib) entspricht 1.024 Mib
  • 1 Terabit (Tb) entspricht 1.000 Gb; 1 Tebibit (Tib) entspricht 1.024 Gib
  • 1 Petabit (Pb) entspricht 1.000 Tb; 1 Pebibit (Pib) entspricht 1.024 Tib
  • 1 Exabit (Eb) ist gleich 1.000 Pb; 1 Exbibit (Eib) ist gleich 1.024 Pib

Die Unterschiede zwischen der Dezimal- und der Binärnorm lassen sich auch bei einigen gebräuchlichen Byte-Abmessungen erkennen:

  • 1 Kilobyte (KB) entspricht 1.000 Byte; 1 Kibibyte (KiB) entspricht 1.024 Byte
  • 1 Megabyte (MB) entspricht 1.000 KB; 1 Mebibyte (MiB) entspricht 1.024 KiB
  • 1 Gigabyte (GB) entspricht 1.000 MB; 1 Gibibyte (GiB) entspricht 1.024 MiB
  • 1 Terabyte (TB) entspricht 1.000 GB; 1 Tebibyte (TiB) entspricht 1.024 GiB
  • 1 Petabyte (PB) entspricht 1.000 TB; 1 Pebibyte (PiB) entspricht 1.024 TiB
  • 1 Exabyte (EB) entspricht 1.000 PB; 1 Exbibyte (EiB) entspricht 1.024 PiB

Storage-Messungen können sich auf die Kapazität eines Geräts oder auf die Menge der auf dem Gerät gespeicherten Daten beziehen. Die Mengen werden oft mit dezimalen Bezeichnungen wie Kilobyte, Megabyte oder Terabyte angegeben, unabhängig davon, ob die Mengen auf dem Dezimal- oder Binärstandard basieren.

Glücklicherweise unterscheiden viele Systeme heute zwischen den beiden Standards. So kann ein Hersteller beispielsweise die verfügbare Kapazität eines Speichergeräts mit 750 GB angeben, was auf dem Dezimalstandard basiert, während das Betriebssystem die verfügbare Kapazität mit 698 GiB angibt. In diesem Fall verwendet das Betriebssystem den binären Standard, wodurch die Diskrepanz zwischen den beiden Messungen deutlich wird.

Einige Systeme können Messungen auf der Grundlage beider Werte liefern. Ein Beispiel hierfür ist IBM Spectrum Archive Enterprise Edition, das sowohl dezimale als auch binäre Einheiten zur Darstellung des Datenspeichers verwendet. So zeigt das System beispielsweise einen Wert von 512 Terabyte als 512 TB (465,6 TiB) an.

Nur wenige Firmen benötigen ein einzelnes Storage-System oder ein verbundenes System, das ein Exabyte an Daten erreichen kann, aber es gibt Speichersysteme, die auf mehrere Petabytes skalieren. In Anbetracht der Geschwindigkeit, mit der die Datenmengen wachsen, könnte Exabyte-Storage irgendwann zum Alltag gehören.

Abbildung 1: Die Unterschiede zwischen dem binären und dezimalen System im Überblick.
Abbildung 1: Die Unterschiede zwischen dem binären und dezimalen System im Überblick.

Was ist der Unterschied zwischen RAM und Speicher?

Der Arbeitsspeicher (Random Access Memory, RAM) ist eine Computerhardware, die Daten vorübergehend speichert, auf die der Prozessor des Computers schnell zugreifen kann. Zu diesen Daten können Betriebssystem- und Anwendungsdateien sowie andere Daten gehören, die für den laufenden Betrieb des Computers wichtig sind. RAM ist der Hauptspeicher eines Computers und ist viel schneller als herkömmliche Speichergeräte wie HDDs, SSDs oder optische Festplatten.

Der Arbeitsspeicher eines Computers sorgt dafür, dass die Daten dem Prozessor sofort zur Verfügung stehen, sobald sie benötigt werden.

Das größte Problem bei RAM ist, dass es flüchtig (volatile) ist. Wenn der Computer nicht mehr mit Strom versorgt wird, gehen alle im RAM gespeicherten Daten verloren. Wenn ein Computer ausgeschaltet oder neu gestartet wird, müssen die Daten neu geladen werden. Das ist ein großer Unterschied zu der Art von dauerhaftem Speicher (persistent Storage), die SSDs, Festplatten oder andere nichtflüchtige (non-volatile) Geräte bieten. Auch bei einem Stromausfall bleiben die Daten erhalten.

Obwohl die meisten Storage-Geräte viel langsamer sind als RAM, sind sie aufgrund ihrer Nichtflüchtigkeit für die Durchführung alltäglicher Vorgänge unerlässlich.

Speichergeräte sind außerdem billiger in der Herstellung und können viel mehr Daten speichern als RAM. Die meisten Laptops sind beispielsweise mit 8 oder 16 GB RAM ausgestattet, können aber auch Hunderte von Gigabyte oder sogar Terabyte an Speicherplatz bieten.

Beim Arbeitsspeicher geht es vor allem darum, einen sofortigen Zugriff auf Daten zu ermöglichen. Beim Speicher geht es zwar auch um die Leistung, aber letztlich geht es darum, dass die Daten sicher gespeichert und bei Bedarf zugänglich sind.

Evaluierung der Storage-Hierarchie

Unternehmen verwenden zunehmend Tiered Storage, um die Datenplatzierung auf verschiedenen Speichermedien zu automatisieren. Die Daten werden auf der Grundlage von Kapazität, Leistung und Konformität in eine bestimmte Schicht eingeordnet. Im einfachsten Fall werden die Daten zunächst als primär oder sekundär eingestuft und dann auf dem für die jeweilige Ebene am besten geeigneten Medium gespeichert, wobei berücksichtigt wird, wie die Daten verwendet werden und welche Art von Medium sie benötigen.

Die Bedeutung von Primär- und Sekundärspeicher hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt. Ursprünglich bezog sich der Begriff Primärspeicher auf RAM und andere eingebaute Geräte wie den L1-Cache des Prozessors, während sich der Begriff Sekundärspeicher auf SSDs, HDDs, Bänder oder andere nichtflüchtige Geräte bezog, die den Zugriff auf Daten durch I/O-Operationen unterstützten.

Der Primärspeicher ermöglichte im Allgemeinen einen schnelleren Zugriff als der Sekundärspeicher, da er sich in der Nähe des Computerprozessors befand. Auf der anderen Seite konnte der Sekundärspeicher viel mehr Daten speichern, und er konnte Daten auf Backup-Systeme replizieren und gleichzeitig sicherstellen, dass aktive Daten hochverfügbar blieben. Außerdem war er billiger.

Obwohl diese Verwendungszwecke immer noch bestehen, haben die Begriffe Primär- und Sekundärspeicher eine etwas andere Bedeutung angenommen. Heutzutage bezieht sich der Begriff Primärspeicher - manchmal auch als Hauptspeicher bezeichnet - im Allgemeinen auf jede Art von Speicher, der die täglichen Anwendungen und Geschäftsabläufe effektiv unterstützen kann. Primärspeicher stellt den kontinuierlichen Betrieb von Anwendungs-Workloads sicher, die für die tägliche Produktion und die Hauptgeschäftsbereiche eines Unternehmens von zentraler Bedeutung sind. Zu den primären Speichermedien können SSDs, HDDs, Storage Class Memory (SCM) oder andere Geräte gehören, die die für die Aufrechterhaltung des täglichen Betriebs erforderliche Leistung und Kapazität bieten.

Im Gegensatz dazu kann der Sekundärspeicher so ziemlich jede Art von Storage umfassen, die nicht als Primärspeicher gilt. Sekundärspeicher kann für Backups, Snapshots, Referenzdaten, archivierte Daten, ältere Betriebsdaten oder jede andere Art von Daten verwendet werden, die für den primären Geschäftsbetrieb nicht entscheidend sind. Der sekundäre Speicher unterstützt in der Regel Backup und DR und umfasst oft auch Cloud-Storage, das manchmal Teil einer Hybrid-Cloud-Konfiguration ist.

Die digitale Transformation von Unternehmen hat auch dazu geführt, dass immer mehr Unternehmen mehrere Cloud-Speicherdienste nutzen und so eine Remote-Ebene hinzufügen, die den Sekundärspeicher erweitert.

Arten von Storage-Geräten und -Medien

Im weitesten Sinne kann sich der Begriff Storage-Medium auf eine Vielzahl von Geräten beziehen, die unterschiedliche Kapazitäten und Geschwindigkeiten bieten. Dazu gehören beispielsweise Cache-Speicher, dynamischer Arbeitsspeicher(DRAM) oder Hauptspeicher, Magnetbänder und Magnetplatten, optische Datenträger wie CDs, DVDs und Blu-rays, Flash-basierte SSDs, SCM-Geräte und verschiedene Varianten von In-Memory-Speichern. Wenn jedoch der Begriff Datenspeicher verwendet wird, beziehen sich die meisten Menschen auf HDDs, SSDs, SCM-Geräte, optische Speicher oder Bandsysteme, um sie vom flüchtigen Speicher eines Computers zu unterscheiden.

Bei rotierenden Festplatten werden übereinander gestapelte Platten (Platters) verwendet, die mit magnetischen Medien beschichtet sind und über Festplattenköpfe verfügen, die Daten auf den Medien lesen und schreiben. HDDs sind in Personalcomputern (PC), Servern und Unternehmensspeichersystemen weit verbreitet, werden aber zunehmend von SSDs verdrängt, die eine höhere Leistung, eine längere Lebensdauer, einen geringeren Stromverbrauch und eine kleinere Stellfläche bieten. Außerdem erreichen sie allmählich die Preisgleichheit mit HDDs, obwohl sie noch nicht so weit sind.

Die meisten SSDs speichern Daten auf nichtflüchtigen Flash-Speicherchips. Im Gegensatz zu Festplattenlaufwerken haben SSDs keine beweglichen Teile und werden zunehmend in allen Computertypen eingesetzt, obwohl sie teurer sind als HDDs. Einige Hersteller bieten auch Speichergeräte an, die Flash-Speicher auf der Rückseite und Hochgeschwindigkeits-Cache wie DRAM auf der Vorderseite verwenden.

Im Gegensatz zu Festplatten sind Flash-Speicher nicht auf bewegliche mechanische Teile angewiesen, um Daten zu speichern, was einen schnelleren Datenzugriff und eine geringere Latenzzeit als bei Festplatten ermöglicht. Flash-Speicher sind wie Festplatten nicht flüchtig, so dass die Daten auch bei einem Stromausfall des Speichersystems im Speicher verbleiben, aber Flash hat noch nicht die gleiche Lebensdauer wie die Festplatte erreicht, was zu hybriden Arrays führt, die beide Medientypen integrieren. (Die Kosten sind ein weiterer Faktor bei der Entwicklung von Hybrid-Speichern.) Bei der Ausdauer von SSDs können jedoch auch die Art der Arbeitslasten und die NAND-Bausteine eine wichtige Rolle spielen, und in dieser Hinsicht können sich SSDs von einem Gerät zum nächsten erheblich unterscheiden.

Seit 2011 haben immer mehr Unternehmen All-Flash-Arrays auf Basis der NAND-Flash-Technologie implementiert, entweder als Ergänzung oder als Ersatz für Festplatten-Arrays. Unternehmen beginnen auch, sich SCM-Geräten wie Intel Optane SSDs zuzuwenden, die höhere Geschwindigkeiten und geringere Latenzzeiten als Flash-basierte Speicher bieten.

Abbildung 2 zeigt Intels Optane-SSD, die auf 3D XPoint-Technologie basiert.
Abbildung 2 zeigt Intels Optane-SSD, die auf 3D XPoint-Technologie basiert.

Früher waren interne und externe optische Speicherlaufwerke in Verbraucher- und Unternehmenssystemen weit verbreitet. Auf den optischen Datenträgern konnten Software, Computerspiele, Audioinhalte oder Filme gespeichert werden. Sie konnten auch als Sekundärspeicher für alle Arten von Daten verwendet werden. Die Fortschritte in der HDD- und SSD-Technologie haben jedoch - zusammen mit dem Aufkommen von Internet-Streaming und USB-Flash-Laufwerken - die Abhängigkeit von optischen Speichern verringert. Dennoch sind optische Datenträger viel haltbarer als andere Speichermedien und kostengünstig in der Herstellung, weshalb sie immer noch für Audioaufnahmen und Filme sowie für die Langzeitarchivierung und Datensicherung verwendet werden.

Flash-Speicherkarten sind in Digitalkameras und mobilen Geräten wie Smartphones, Tablets, Audiorekordern und Mediaplayern integriert. Flash-Storage findet sich auch auf Secure-Digital-Karten, CompactFlash-Karten,MultiMediaCard-Karten (MMC) und USB-Speichersticks.

Physische Magnetdisketten (Floppy Disk) werden heutzutage nur noch selten oder gar nicht mehr verwendet. Im Gegensatz zu älteren Computern sind neuere Systeme nicht mit Diskettenlaufwerken ausgestattet. Die Verwendung von Disketten begann in den 1970er Jahren, wurde aber in den späten 1990er Jahren schrittweise eingestellt. Anstelle der physischen 3,5-Zoll-Diskette werden manchmal virtuelle Disketten verwendet, die es dem Benutzer ermöglichen, eine Imagedatei wie ein A:-Laufwerk auf einem Computer einzubinden.

Anbieter von Unternehmensspeichern offerieren integrierte NAS-Systeme an, die Unternehmen bei der Erfassung und Verwaltung großer Datenmengen unterstützen. Die Hardware umfasst Storage-Arrays oder Speicherserver, die mit Festplatten, Flash-Laufwerken oder einer hybriden Kombination ausgestattet sind. Zu einem NAS-System gehört auch die Software des Speicherbetriebssystems, die Array-basierte Datendienste bereitstellt.

Viele Speicher-Arrays für Unternehmen werden mit einer Software für die Verwaltung der Datenspeicherung geliefert, die Data-Protection-Tools für die Archivierung, das Klonen oder die Verwaltung von Backups, Replikationen oder Snapshotsbietet. Die Software kann auch ein richtlinienbasiertes Management zur Steuerung der Datenplatzierung für das Tiering auf sekundärem Datenspeicher oder zur Unterstützung eines DR-Plans oder einer langfristigen Aufbewahrung bieten. Darüber hinaus bieten viele Speichersysteme inzwischen Funktionen zur Datenreduzierung wie Komprimierung,Datendeduplizierung und Thin Provisioning.

Gängige Storage-Konfigurationen

Für viele der heutigen Geschäftsspeichersysteme werden drei grundlegende Designs verwendet: Direct Attached Storage(DAS), Network Attached Storage (NAS) und Storage Area Network (SAN).

Die einfachste Konfiguration ist DAS, bei der es sich um eine interne Festplatte in einem einzelnen Computer, mehrere Laufwerke in einem Server oder eine Gruppe externer Laufwerke handeln kann, die über eine Schnittstelle wie SCSI(Small Computer System Interface), SAS (Serial Attached SCSI), FC (Fibre Channel) oder iSCSI (Internet SCSI) direkt an den Server angeschlossen sind.

NAS ist eine dateibasierte Architektur, bei der mehrere Dateiknoten von den Benutzern gemeinsam genutzt werden, in der Regel über ein Ethernet-basiertes lokales Netzwerk (LAN). Ein NAS-System hat mehrere Vorteile. Es erfordert kein voll funktionsfähiges Storage-Betriebssystem für Unternehmen, NAS-Geräte können mit einem browserbasierten Dienstprogramm verwaltet werden, und jedem Netzwerkknoten wird eine eindeutige IP-Adresse zugewiesen, was die Verwaltung vereinfacht.

Eng verwandt mit Scale-out-NAS ist Object Storage, die ein Dateisystem überflüssig macht. Jedes Objekt wird durch einen eindeutigen Bezeichner dargestellt, und alle Objekte werden in einem einzigen flachen Namensraum präsentiert. Die Objektspeicherung unterstützt auch die umfassende Verwendung von Metadaten.

Ein SAN kann so konzipiert werden, dass es sich über mehrere Rechenzentrumsstandorte erstreckt, die einen leistungsstarken Blockspeicher benötigen. In einer SAN-Umgebung erscheinen die Blockgeräte dem Host als lokal angeschlossener Speicher. Jeder Server im Netzwerk kann auf das gemeinsamen Storage zugreifen, als wäre es ein direkt angeschlossenes Laufwerk.

Moderne Speichertechnologien

Die Fortschritte bei NAND-Flash in Verbindung mit den sinkenden Preisen der letzten Jahre haben den Weg für softwaredefinierten Speicher (Software-defined Storage, SDS) geebnet. Bei dieser Konfiguration installiert ein Unternehmen preisgünstige SSDs auf x86-basierten Servern und verwendet dann Speichersoftware von Drittanbietern oder benutzerdefinierten Open-Source-Code für die Speicherverwaltung.

Non-volatile Memory Express (NVMe) ist ein Industriestandardprotokoll, das speziell für Flash-basierte SSDs entwickelt wurde. NVMe entwickelt sich schnell zum De-facto-Protokoll für Flash-Storage. Mit NVMe-Flash können Anwendungen über Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)-Verbindungen direkt mit einer Zentraleinheit (CPU) kommunizieren, ohne dass SCSI-Befehlssätze über einen Netzwerk-Host-Bus-Adapter übertragen werden müssen.

NVMe kann die Vorteile der SSD-Technologie auf eine Art und Weise nutzen, die mit SATA- und SAS-Schnittstellen, die für langsamere HDDs entwickelt wurden, nicht möglich ist. Aus diesem Grund wurde NVMe over Fabrics (NVMe-oF) entwickelt, um die Kommunikation zwischen SSDs und anderen Systemen über eine Netzwerkstruktur wie Ethernet, FC und InfiniBand zu optimieren.

Ein nichtflüchtiges duales Inline-Speichermodul (NVDIMM) ist ein hybrides NAND- und DRAM-Gerät mit integrierter Notstromversorgung, das in einen Standard-DIMM-Steckplatz an einem Speicherbus eingesteckt wird. NVDIMM-Bausteine verarbeiten normale Berechnungen im DRAM, verwenden aber Flash für andere Operationen. Der Host-Computer benötigt jedoch die erforderlichen BIOS-Treiber (Basic Input Output System), um das Gerät zu erkennen.

NVDIMMs werden in erster Linie zur Erweiterung des System-Memorys oder zur Verbesserung der Speicherleistung und nicht zur Erhöhung der Kapazität eingesetzt. Die derzeit auf dem Markt befindlichen NVDIMMs (Stand November 2021) haben eine maximale Kapazität von 32 GB, aber die Dichte des Formfaktors hat sich in nur wenigen Jahren von 8 GB auf 32 GB erhöht.

Abbildung 3: Die verschiedenen NVDIMM-Typen im Überblick.
Abbildung 3: Die verschiedenen NVDIMM-Typen im Überblick.

Storage-Anbieter

Die Konsolidierung auf dem Unternehmensmarkt hat zu einer Ausdünnung des Anbieterfelds von Primärspeichern geführt. Diejenigen, die mit Festplattenprodukten in den Markt eindrangen, erwirtschaften nun den Großteil ihres Umsatzes mit All-Flash- oder Hybrid-Speichersystemen, die sowohl SSDs als auch HDDs enthalten (Stand Juli 2022).

Zu den bekanntesten Anbietern gehören:

  • Dell EMC
  • Hewlett Packard Enterprise (HPE)
  • Hitachi Vantara
  • IBM
  • Infinidat
  • NetApp
  • Pure Storage
  • Quantum
  • Qumulo
  • Tintri
  • Western Digital

Kleinere Anbieter wie Drobo, iXsystems, QNAP und Synology verkaufen ebenfalls verschiedene Arten von Speicherprodukten. Darüber hinaus bieten eine Reihe von Anbietern jetzt hyperkonvergente Infrastrukturlösungen (HCI) an, darunter Cisco, DataCore, Dell EMC, HPE, NetApp, Nutanix, Pivot3, Scale Computing, StarWind und VMware. Viele Anbieter von Unternehmensspeichern bieten auch konvergente und composable Infrastrukturprodukte unter eigener Marke an.

Abbildung 4: Ein Vergleich traditioneller, hyperkonvergenter, disaggregierter hyperkonvergenter und Composable Infrastrukturen.
Abbildung 4: Ein Vergleich traditioneller, hyperkonvergenter, disaggregierter hyperkonvergenter und Composable Infrastrukturen.

Diese Definition wurde zuletzt im Juli 2022 aktualisiert

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