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Auch die Blockgröße bestimmt HDD- und SSD-Performance

Speichermedien wie Festplatten oder SSDs werden nach Performance-Anforderung gewählt. Allerdings spielt ein weiterer Faktor eine wichtige Rolle für die Performance.

HDDs sind die bevorzugte Wahl, wenn es um die Speicherung großer Datenmengen geht. Applikationen, bei denen es auf eine höhere Performance ankommt, profitieren hingegen von SSDs – so die allgemeine Einschätzung. Allerdings greift diese Sichtweise zu kurz, denn auch die Blockgröße ist für die HDD- und SSD-Performance entscheidend.

Prinzipiell haben Solid-State Drives (SSDs) kurze Datenzugriffszeiten; damit sind sie hinsichtlich Input/Output Operations Per Second (IOPS) bei Applikationen wie Datenbanken, für die die Random-Performance das entscheidende Kriterium ist, um ein Vielfaches schneller als Hard Disk Drives (HDDs). Und im Hinblick auf Applikationen wie Videostreaming, bei denen die sequenzielle Performance wichtig ist, bieten SSDs mindestens die doppelte Performance von HDDs, gemessen in Megabytes pro Sekunde (MBytes/s). Allerdings sind SSDs pro Kapazitätseinheit wesentlich teurer, etwa um den Faktor 10. Wenn eine Applikation nur einen relativ geringen Speicherbedarf hat und die Performance das Hauptkriterium ist, sind SSDs auf jeden Fall die naheliegende Wahl, zum Beispiel bei Boot-Laufwerken oder Tier-0-Storage-Anwendungen.

Erfordern Applikationen aber größere Datenspeicherkapazitäten, müssen entweder mehrere SSDs oder HDDs in einer Storage-Lösung kombiniert werden. Unter Verwendung von Software-defined-Storage-Systemen ist es inzwischen möglich, kostengünstige, aber relativ langsame HDD-Komponenten so zusammenzustellen, dass sie nahezu die Performance von Lösungen mit einigen wenigen High-Speed-Komponenten erreichen können. Als positiver Nebeneffekt ist die verfügbare und nutzbare Speicherkapazität dann wesentlich größer – und zwar zu den gleichen Kosten.

Wenn es um die konkreten Anforderungen hinsichtlich Kosten-pro-Kapazitätseinheit und Performance geht, könnte eine zugespitzte Frage lauten: Kann ein Array mit mehreren Enterprise-HDDs sogar besser geeignet sein als eine Lösung mit wenigen Enterprise-SSDs? Und die Antwort ist „ja“, wie ein Vergleich einer typischer SSD-Storage-Konfiguration mit acht SATA-Enterprise-SSDs und einer HDD-basierten Konfiguration mit 24 SAS-Enterprise-HDDs zeigt. Die HDD-Architektur bietet dabei die dreifache Nettokapazität der SSD-Umgebung, wobei die Anschaffungskosten nahezu identisch sind.

Bei der Ermittlung der konkreten Performance-Werte muss berücksichtigt werden, dass bei kleinen Blockgrößen und damit einem hohen Anteil an Datensuchprozessen die Geschwindigkeit durch die IOPS dominiert wird, so dass eine SSD-Lösung die erheblich bessere Performance bietet. Je mehr die Blockgröße aber zunimmt, desto mehr dominiert die sequenzielle Performance ein Testergebnis.

Bei Workloads mit kleineren Blockgrößen zwischen 4kB und 32kB ist die SSD-Lösung im Testaufbau schneller. Dieses Workload-Profil zeigt sich typischerweise bei Applikationen wie Datenbanken, hochperformanter Analytik oder Finanztransaktionen. Die benötigte Speicherkapazität ist bei diesen Applikationen im Allgemeinen sehr gering. Sie beträgt oft kaum mehr als ein paar Terabyte, so dass auch die Kosten der SSD-Technologie durch den Performance-Gewinn gerechtfertigt sind.

Bei gemischten Workloads oder Workloads, bei denen Blockgrößen von 64kB oder mehr dominieren, sind hingegen die 24 parallel genutzten HDDs, also die Multi-Spindel-Lösungen, mit höherer Kapazität schneller als die SSD-Konfiguration. Die meisten Workloads in Bereichen wie Web- und E-Mail-Hosting, Cloud Storage, Dokumentenmanagement, Backup und Archivierung fallen unter diese Kategorie.

Rainer Kaese, Toshiba Electronics Europe

„Für 2019 ist davon auszugehen, dass im typischen Rechenzentrum 90 Prozent der Kapazität weiterhin durch Festplatten – und gegebenenfalls durch Tapes – abgedeckt wird und lediglich 10 Prozent durch SSDs.“

Rainer Käse, Toshiba Electronics Europe

Da in realen Applikationslandschaften der tatsächliche Workload üblicherweise aus einem Mix von kleineren und größeren Block- und Dateigrößen besteht, kann also eine reine HDD-Konfiguration durchaus von Vorteil sein. Deshalb wird die HDD-Nutzung auch noch lange nicht der Vergangenheit angehören. Für 2019 ist davon auszugehen, dass im typischen Rechenzentrum 90 Prozent der Kapazität weiterhin durch Festplatten – und gegebenenfalls durch Tapes – abgedeckt wird und lediglich 10 Prozent durch SSDs.

Über den Autor:
Rainer Käse ist Senior Manager Business Development Storage Products bei Toshiba Electronics Europe.

Die Autoren sind für den Inhalt und die Richtigkeit ihrer Beiträge selbst verantwortlich. Die dargelegten Meinungen geben die Ansichten der Autoren wieder und entsprechen nicht unbedingt denen von ComputerWeekly.de.

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