Definition

Tier 0

Mitarbeiter: Rodney Brown

Tier 0 ist eine Speicherebene, die schneller und möglicherweise teurer ist als jede andere Ebene in der Speicherhierarchie.

Während die CPU-Geschwindigkeiten und Festplattenkapazitäten (HDD) exponentiell gestiegen sind, haben sich die HDD-IOPS nur geringfügig verbessert, was die Anwendungsleistung einschränkt.

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Eine Möglichkeit, wie IT-Administratoren dies kompensiert haben, besteht darin, die Speicherung von Anwendungsdaten auf Ebenen zu verteilen und schnellere, teurere HDDs für essentielle Apps und langsamere, weniger teure HDDs für andere zu verwenden. Dies wird als hierarchisches Storage-Management (HSM) oder Storage Tiering bezeichnet. Das Ziel von HSM ist es, die Service-Levels für kritische Anwendungen und Datensätze zu erhöhen und gleichzeitig die Gesamtkosten der Datenspeicherung zu senken.

Im Allgemeinen gilt: Je niedriger die Zahl der Ebene (Tier) in einer Tiered-Storage-Hierarchie, desto teurer sind die Speichermedien und desto weniger Zeit wird benötigt, um Daten auf dieser Ebene abzurufen. Ein Unternehmen, in dem auf ausgewählte Anwendungen sehr schnell zugegriffen werden muss, kann sich für den Einsatz von teurem Solid-State-Speicher in seinem schnellsten Tier entscheiden, den einige Datenspeicherexperten als Tier 0 bezeichnen.

Das Hinzufügen von Tier 0 zur Datenspeicherhierarchie bedeutet einen Wechsel von der Verlagerung weniger aktiver Daten auf langsameren, kostengünstigeren Speicher zu einer Konzentration auf die Verlagerung aktiverer Daten auf schnelleren, teureren Speicher.

Abbildung 1 zeigt ein Beispiel dafür, wie eine Speicherhierarchie mit Tier 0 aussehen könnte.

 Abbildung 1: Beispieldarstellung einer Storage-Tier-Hierarchie und wie die Tiers genutzt werden können.
Abbildung 1: Beispieldarstellung einer Storage-Tier-Hierarchie und wie die Tiers genutzt werden können.

Geschichte der Storage-Tiers

Vor der verbreiteten Verwendung von Solid-State-Laufwerken (SSDs) verwendete Tier 0 eine RAM-Disk oder wies einen Block an Server-RAM zu, der als virtuelles Laufwerk fungierte. Die Verwendung von System-RAM für diese Aufgabe nimmt jedoch den für die Berechnungen verfügbaren RAM-Speicher in Anspruch. Die ersten SSDs waren zwar viel teurer als die heutigen Produkte, aber die Kosten pro Gigabyte waren immer noch niedriger als die des System-RAM, und sie ermöglichten größere Speichermengen für einen schnelleren Zugriff als die in Tier 1 verwendeten HDDs. RAM-Disks benötigen auch konstante Stromzuführung, während SSDs aus nichtflüchtigem Flash-Speicher bestehen und Daten auch bei Stromausfall vorhalten.

Eines der frühen Produkte auf dem Markt war das ioDrive, eine separate Karte, die in einen Server von Fusion-io eingesteckt wurde und dem Speichersystem Flash-Speicher zur Verfügung stellte, der als SSD erschien. Automated Storage Tiering (AST)-Software wird heute üblicherweise in hybriden Speicher-Arrays mit SSDs und HDDs eingesetzt. AST-Software sorgt dafür, dass die am häufigsten abgerufenen Daten, die so genannten Hot Data, in das schnelle Tier 0 verschoben werden. In großen Unternehmensspeichersystemen können ganze All-Flash-Arrays als Tier 0-Speicher zugewiesen werden, wobei Hybrid-Arrays als Tier 1, HDD-Arrays als Tier 2 und Band oder langsamere, kostengünstige HDD-Arrays (Nearline) als Tier 3 fungieren.

Abbildung 2: Anwendungsbeispiele für Storage Tiers.
Abbildung 2: Anwendungsbeispiele für Storage Tiers.

Performance ist wichtig - Kosten sind es auch

Zwar kann jedes Speichersystem von der Geschwindigkeitssteigerung von Tier 0 profitieren, aber den größten Bedarf findet es in allem, was auf High Performance Computing (HPC) angewiesen ist. Zu den typischen HPC-Anwendungen, die Datenbanken mit hohen Transaktionen nutzen, gehören medizinische Forschung, Sicherheitsanalysen, Finanzdienstleistungen und Big Data Analytics.

Wäre die Leistung der einzige Faktor, den es zu berücksichtigen gilt, hätten Unternehmen nichts anderes als All-Flash-Arrays in ihren Datenspeicherstrukturen. Aber auch die Kosten sind ein Thema, und genau hier wird HSM zu einem wichtigen Akteur. Durch den Aufbau einer abgestuften (tiered) Hierarchie für welche Speicherart wie oft benötigt wird, kann das kostengünstigste Speicherprodukt für jede Stufe implementiert werden. Zur Kostensenkung trägt auch die AST-Software bei, mit der ein Unternehmen bestimmen kann, wie viele häufig abgerufene Daten als „hot“ bezeichnet werden müssen und wie viel Tier-0-Speicher es benötigt.

Diese Definition wurde zuletzt im Juni 2020 aktualisiert

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