Speicher ist im vergangenen Jahrzehnt deutlich wichtiger geworden. Mit der Weiterentwicklung von Computerarchitekturen und Technologie wurde es möglich, immer mehr Speicher in Laptops, PCs, Servern und den High-Performance-Computing-Plattformen unterzubringen, die die Supercomputer der Welt antreiben.
Das Speichersegment zählt zu den dynamischsten Bereichen der IT-Landschaft.
Hier sind fünf der wichtigsten Trends bei Speicher und Speicherverwaltung:
1. Flash zur Ergänzung des Speichers
Flash-Speicher hat die Datenspeicherung im vergangenen Jahrzehnt revolutioniert. Er hat Systeme enorm beschleunigt und den Weg für das rasante Tempo der Technologie geebnet, das wir inzwischen alle erwarten. Im Wesentlichen ist Flash-Speicher ein nichtflüchtiger Speicher.
Festplattenlaufwerke (HDDs) bestehen aus allerlei beweglichen Teilen. Arme, rotierende Platten und Schreib-Leseköpfe unterliegen allesamt Verschleiß und Fehlfunktionen. Daher war es nicht ungewöhnlich, dass eine Festplatte eines Tages einfach nicht mehr funktionierte. Die meisten Ausfälle traten in der Anfangsphase ihrer Lebensdauer oder gegen deren Ende auf. Dennoch hat wahrscheinlich jeder langjährige HDD-Nutzer schon einmal einen HDD-Ausfall erlebt.
Flash-Speicher kommt ohne bewegliche Teile aus und bietet daher ein deutlich höheres Maß an Zuverlässigkeit. Seine elektronisch programmierbaren Speicherzellen werden zur Datenspeicherung verwendet, die wesentlich schneller erfolgt als bei Festplattenspeichern.
Flash gibt es in verschiedenen Formfaktoren wie M.2, U.2 und PCIe-Karten. Ein weiterer Formfaktor, der zunehmend an Popularität gewinnt, ist der Enterprise & Data Center SSD Form Factor (EDSFF). Er nutzt eine x4-Schnittstelle und kann vertikal in einem 1U-Gehäuse untergebracht werden. Das sorgt für größere Flexibilität und Speicherdichte, ermöglicht eine modulare Skalierung und verbessert die Kühleffizienz.
„EDSFF ermöglicht es SSDs, sich von den Einschränkungen herkömmlicher HDD-Formfaktoren zu lösen und neue, für die Zukunft optimierte Formfaktoren bereitzustellen, die eine weitere Steigerung der SSD-Rack-Dichte ermöglichen“, sagte Arthur Lent, SVP of data protection bei Dell Technologies.
2. NVMe zur Erweiterung des Speichers
Non-Volatile Memory Express (NVMe) ist eine Kommunikationsschnittstelle und ein Treiber, der die höhere Bandbreite von PCIe nutzt.
Sie steigert die ohnehin beeindruckende Leistung von Flash weiter. NVMe hilft Solid-State-Laufwerken (SSDs) dabei, über eine schnelle PCIe-Verbindung zwischen der Speicherschnittstelle und der CPU zu kommunizieren. Dabei können sie etwa 25-mal mehr Daten übertragen als herkömmliches SATA. Die IOPS von NVMe übersteigen dank paralleler Datenpfade mit geringer Latenz zu den zugrunde liegenden Medien ebenfalls eine Million.
„NVMe-Flash bietet die höchste Leistung und die niedrigste Latenz, während SAS-Flash eine höhere Kapazität zu geringeren Kosten bietet“, sagte Ian Clatworthy, Senior Product Marketing Manager bei Hitachi Vantara.
„Kunden können mehr Anwendungen auf einer einzigen Architektur konsolidieren und dadurch Verwaltung, Automatisierung und Analysen vereinfachen, ohne sich Gedanken über die Anwendungsleistung machen zu müssen.“
Das hat zur Entwicklung von NVMe über das Transmission Control Protocol (TCP) geführt. Dadurch kann Speicher mithilfe des grundlegenden Internetprotokolls zwischen mehreren Rechenzentren gemeinsam genutzt werden, ohne dass physische Änderungen an diesen Servern oder Speichern erforderlich sind.
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3. Effizientere Speicherverwaltung
Unternehmen benötigen flexible Konfigurationen, um ihre Workloads auszuführen. Eine angemessene Leistung wird durch eine geeignete Kombination aus CPU-, Speicher-, Netzwerk- und Speicheranforderungen bestimmt.
Innerhalb der Speicherinfrastruktur bieten NVMe, SSDs und Festplatten die flexible Kombination zur Unterstützung mehrerer Workloads. Der Einsatz von Festplatten in Verbindung mit Speicher-Cache-Ebenen trägt zur Optimierung des Speicher-Workflows bei. Moderne Network-Attached-Storage-(NAS)-Systeme können Hardware inzwischen nach Bedarf konfigurieren. Dazu gehört auch die Nutzung von L1-, L2- und L3-Caches für den häufigen Datenzugriff.
„Wir beobachten, dass Kunden ausgefeilte Softwaretechniken einsetzen, um den Datensatz für einen schnellen Zugriff im Cache zu halten“, sagte Brian Henderson, Director of Product Marketing für unstrukturierte Datenspeicherung bei Dell Technologies.
„Workloads wie NVIDIA GPUDirect können Protokolle wie RDMA über NFS auf einem System nutzen, bei dem die Auslagerung für einen höheren Durchsatz sorgt.“
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4. Speicher als Service
Wir kennen Software as a Service, Disaster Recovery as a Service, Backup as a Service und viele weitere Modelle. Warum also nicht auch Speicher als Service (MaaS)? MaaS gewinnt zunehmend an Bedeutung.
„Der Trend zu Memory as a Service (MaaS) dürfte sich 2022 beschleunigen, sobald Produkte auf den Markt kommen, die mit Compute Express Link (CXL) kompatibel sind“, sagte Yong Tian, VP of Products bei MemVerge.
CXL ist eine von der Industrie unterstützte, cachekohärente Verbindungstechnologie für Prozessoren, Speichererweiterungen und Beschleuniger. Sie wird vom CXL Consortium überwacht, das zur Entwicklung technischer Spezifikationen gegründet wurde, um bahnbrechende Leistung für neue Nutzungsmodelle zu ermöglichen und gleichzeitig ein offenes Ökosystem für Rechenzentrumsbeschleuniger und andere Hochgeschwindigkeitsverbesserungen zu unterstützen.
Tian merkte an, dass seit der Erfindung des dynamischen Direktzugriffsspeichers (DRAM) im Jahr 1969 Speicher eine teure, knappe und flüchtige Hardwarekomponente ist, die sich nicht komponieren lässt. Im Jahr 2020 tauchten Abonnements für Software zur Virtualisierung des DRAM und des persistenten Intel-Optane-Speichers auf, um daraus Pools komponierbaren Speichers zu bilden.
„Das Ergebnis ist, dass Leistung, Kapazität, Verfügbarkeit und Mobilität des softwaredefinierten Speichers nun als Service bereitgestellt und auf Basis eines Preises pro Gigabyte abgerechnet werden können“, sagte Tian.
5. Speicher im Petabyte-Bereich
Später in diesem Jahr werden CXL-kompatible Prozessoren, Speicher, Chips und Server auf den Markt kommen.
Dadurch können Petabytes physischen Speichers in Rechenzentrums-Racks miteinander verbunden und von heterogenen CPUs, GPUs und DPUs auf FPGA-Basis gemeinsam genutzt werden.
„An diesem Punkt wird der Speicher auf Petabytes skaliert werden und ausgefeilte Funktionen für Memory as a Service benötigen, um den Datenverkehr zwischen den Prozessoren zu bewältigen und die riesige Speicher-Explosionszone zu schützen“, sagte Tian von MemVerge.
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