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Zwei Storage-Tiering-Strategien für moderne Medien

Intrasystem-Tiering benutzt verschiedene Medien im gleichen Speichersystem, während sich Intersystem-Tiering Daten je nach Tier auf unterschiedliche Systeme verschiebt.

Die jüngsten Medienlaufwerke für Storage bieten zahlreiche Auswahloptionen, beispielsweise leistungsstarken Storage Class Memory (SCM) mit geringer Latenz, NVMe-Flash-SSDs oder schreiboptimierte 3D QLC Flash-SSDs und Festplatten mit hoher Dichte. Aus diesen verschiedenen Performance- und Preispunkten Vorteile zu erzielen, hat von Neuem das Interesse auf Storage-Tiering-Strategien gelenkt.

Es gibt offensichtlich zwei Arten von Storage Tiering: Intrasystem-Tiering und Intersystem-Tiering. Intrasystem-Tiering erlaubt es, verschiedenen Klassen von SCM, Flash-SSDs und sogar Festplatten, effizient im gleichen Speichersystem anzulegen und zu nutzen. Intersystem-Tiering ist komplizierter, besonders wenn die involvierten Systeme aus verschiedenen Typen von Storage, Herstellern, Rechenzentren, Technologien und Clouds bestehen. Aber Intersystem-Tiering, also ein systemübergreifendes Tiering, kann eventuell zu geringeren Kosten und höherer Flexibilität führen.

Die Intrasystem-Strategie von Storage Tiering

Intrasystem-Tiering wurde populär, als Flash-SSDs in das Speicher-Ökosystem eingeführt wurden. Flash-SSDs sind Speichermedien mit hoher Performance und niedrigen Latenzen – in der Regel um das Mehrfache besser als Festplatten. Sie waren auch ziemlich teuer, als sie zuerst auf den Markt kamen. Tiering setzte sich als Methode durch, um SSD-Performance für „heiße“, also viel genutzte, Daten zu bekommen und um sie dann auf Festplatten zu verschieben, wenn sie weniger gebraucht wurden.

Solche Systeme wurden „hybrid Storage“ genannt. Aber als die SSD-Preise stark abstürzten, wurden die Preisunterschiede zwischen Flash-SSDs und Festplatten so geringfügig, dass sich die Vorteile von SSD trotz der noch bestehenden etwas höheren Preise überall auszuzahlen begannen. SSDs wurden zu dem vorherrschenden Speichermedium.

Intrasystem-Tiering erlaubt es verschiedenen Klassen von SCM, Flash-SSDs und sogar Festplatten, effizient im gleichen Speichersystem anzulegen und zu nutzen.

Das war sinnvoll, als ein Speichersystem nur einen einzigen Typus von Flash-SSD kannte. Aber nun gibt es SSDs mit einer Bandbreite an Performance, Kapazität, Verschleiß und Latenzzeiten, und außerdem gibt es eine neue Klasse von SCM-SSDs. Tiered Storage ist somit auch dann nützlich, selbst wenn sich keine Festplatten in dem System befinden.

Best Practices zur Optimierung der Tiering-Strategie von Intrasystem-Storage:

  • Gewährleistet Policy-getriebenes Tiering.
  • Platziert besonders „heiße“ Daten auf den schnellsten Laufwerken wie zum Beispiel SCM und NVMe Flash-SSDs.
  • Verschiebt Daten an langsamere und billigere 3D-Triple-Level Cell-SSDs mit höheren Kapazitäten, sobald sie älter werden und die Zeitspanne seit dem letzten Zugriff oder der letzten Modifizierung größer geworden ist
  • Bei mehr als zwei Tiers werden die Daten ein zweites Mal auf langsamere und billigere, lese-optimierte 3D-Quad-Level Cell SSDs mit höheren Kapazitäten verschoben, wobei die gleichen, oben genannten Kriterien angewandt werden.

Die Intersystem-Strategie von Storage Tiering

Intersystem-Storage-Tiering wurde in der Vergangenheit nicht auf breiter Front eingesetzt wegen der arbeitsintensiven manuellen Prozesse, wenn Daten von einem System zu einem anderen verschoben wurden. Doch das Interesse nahm mit dem Aufkommen der Cloud, von Big Data und Data Lake Analytics zu. Frühere Ansätze wie zum Beispiel Hierarchical Storage Management (HSM) und manuell zu bedienende File-Copying-Tools aus der Open-Source-Szene wie rsync und Robocopy werden das Interesse nicht schmälern.

HSM stützt sich auf Stubs (kleinere Datenfragmente). Wenn Daten von einem System zu einem anderen verschoben werden, wird ein kleiner Stub an Stelle der ursprünglichen Daten zurückgelassen. Wenn Anwendungen oder Anwender Zugang zu den Daten wollen, wenden sie sich in Wirklichkeit an diesen Stub, der dann die Daten wieder zurückholt und in den ursprünglichen Speicherzustand versetzt.

Hierarchien des Storage-Tierings im Überblick
Abbildung 1: Hierarchien des Storage-Tierings im Überblick

Es gibt jedoch Probleme mit HSM, einschließlich steigender Kosten für Cloud Storage. Es ist relativ billig, Daten in der Cloud zu speichern, aber es gibt spezielle, hohe Gebühren, wenn man Daten aus der Cloud zurückholen will, wie es bei HSM geschieht. Und dieser Ansatz ist binär aufgebaut. Wenn die Daten vom sekundären Storage zu einem anderen Storage-System oder in eine andere Cloud verschoben werden, versagt der Stub seinen Dienst, weil er die Daten nicht finden kann.

Heute ist ein besseres Intersystem-Tiering verfügbar. Einige Produkte – wie zum Beispiel ClarityNow von Dell EMC, Hammerspace, Komprise und StrongLink von StrongBox Data Solutions – versehen das primäre Speichersystem mit Administratorrechten. Damit wird die Tiering-Software in die Lage versetzt, alle Daten zu lesen. Gestützt auf bestimmte Regeln kopiert sie dann die Daten zu einem oder mehreren sekundären oder tertiären Speichersystemen, einschließlich Cloud und Tape. Die Regeln erlauben es, die ursprünglichen Daten aus dem Originalspeicher zu löschen, während ein Global Namespace direkten unmittelbaren Zugang zu den Daten garantiert, wo auch immer sie sich befinden – anstelle einer umständlichen Wiederherstellung des ursprünglichen Speicherzustands.

Andere Produkte wie zum Beispiel InfiniteIO befinden sich vor dem Speichersystem – ähnlich wie ein Switch. Daten werden hier anhand von Regeln von einem Storage-System zu einem anderen oder zu einer Cloud bewegt. Dieser Typ von Tiering wird hauptsächlich für unstrukturierte Daten benutzt, die mehr als 80 Prozent aller gespeicherten Daten ausmachen.

Intersystem-Speicher-Tiering nur aus der Hand von einem Hersteller ist dann sinnvoll, wenn alle Speichersysteme von diesem Hersteller bezogen werden. In diesen Fällen funktioniert das Tiering ein bisschen ähnlich wie Intrasystem-Tiering. Die Daten werden zwischen Systemen oder zu einer virtuellen Storage Appliance (VSA) repliziert, die On-Premise oder in der Cloud arbeitet. Einmal repliziert, werden die Daten auf Basis von Regeln an ihrem ursprünglichen Standort gelöscht. Das Zielsystem oder die VSA benützen dann günstigeren Block-, File-, Object- oder Cloud-Object-Speicher.

Best Practices zur Optimierung der Tiering-Strategie von Intersystem-Storage:

  • gewährleistet Policy-getriebenes Tiering
  • Platziert „Cool“ und „cold“ Daten auf billigeren Speichersystemen mit geringerer Performance, wie zum Beispiel Object-, Distributed File-, Cloud- und Tape-Library-Speichersystemen
  • Verschiebt Daten, basierend auf ihrem Alter und der Zeit, seitdem auf sie zuletzt zugegriffen wurde oder sie modifiziert wurden
  • Bei mehr als zwei Tiers, verschiebt es die Daten wieder zu langsameren und billigeren Speichern, wie zum Beispiel „cold“ oder Archivierungsspeicher, „cold“ oder Archivierungs-Cloud und Tape Library-Speicher

Nächste Schritte

Mit voraussagenden Analysen Speicher und Produktion optimieren

Mit Tiering und Cache-Algorithmen zu höhere Storage-Performance

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Artikel wurde zuletzt im Juni 2019 aktualisiert

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