Flash er blot begyndelsen på en storage-revolution

13. november 2014 kl. 06:296
Flash-hukommelse har gjort storage hurtigere, men reelt giver opgøret med et gammelt storage-problem mulighed for meget mere.
Artiklen er ældre end 30 dage
Manglende links i teksten kan sandsynligvis findes i bunden af artiklen.

TEL AVIV: Turing-maskinen er en grundsten i principperne for datalogien, men i praksis er Turing-maskinen ikke særlig effektiv. Den klassiske Turing-maskine bygger på data, der læses fra en strimmel, og selvom vi i dag er nået længere end mekanisk aflæsning af en datastrimmel, så er harddiske ikke et stort spring, fordi de stadig arbejder bedst ved sekventiel indlæsning af data.

Det er muligheden for at tage et opgør med den metode, som er det virkelig interessante ved flash-lagermedierne, som nu vinder indpas i datacentrene.

»Jeg tror ikke, flash er endestationen. Det er mere en overgangsteknologi,« siger systemingeniør Renen Hallak fra EMC’s XtremIO til Version2.

XtremIO blev købt af EMC i 2012 på et tidspunkt, hvor storagegiganten endnu ikke havde et rent flash-baseret tilbud på hylder som modsvar til eksempelvis Violin Memorys produkter. Men da XtremIO blev stiftet, var det ikke flash-teknologien, det handlede om.

Artiklen fortsætter efter annoncen

»Vi ville bygge et hurtigere storage-system, og efterhånden som vi analyserede problemet med storage, nåede vi frem til, at det ikke var hastigheden, der gjorde flash interessant. Det var muligheden for random access,« fortæller Renen Hallak.

Ligesom RAM kan flash-hukommelse til en vis grad tilgås som tilfældige nedslag i de lagrede data, uden det påvirker ydelsen. I praksis er der dog stadig visse begrænsninger på grund af måden flash-hukommelse er opbygget i blokke, men i forhold til diske er det en god tilnærmelse til random access.

Derfor giver det også mening at bruge teknologien på en helt anden måde end blot en hurtigere udgave af en harddisk, mener Renen Hallak.

»Hvis du sammenligner det med forbrændingsmotoren, så var Daimler og Maybach først til at sætte den på en cykel. Men det var ikke at udnytte forbrændingsmotoren fuldt ud. Det var Wright-brødrene, der først brugte den til noget helt nyt, en flyvemaskine,« forklarer Renen Hallak.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Den store fordel ved en lagringsteknologi som flash er altså ikke den umiddelbare forbedring af hastigheden, og derfor er det ikke alene hastigheden, vi bør fokusere på. Derimod giver random access mulighed for at gøre op med det universelle problem i storage: Afvejningen mellem kapacitet og ydelse.

»Tag for eksempel RAID. Her kan vi ikke rigtigt få både hastighed og kapacitet på samme tid, og alle diskbaserede storage-systemer arbejder med balancen mellem de to,« siger Renen Hallak.

En række andre storage-teknologier, som anvendes i datacentrene i dag har samme problem. Deduplikering med det formål at spare lagerplads koster ofte på hastigheden, fordi man reelt ender med at få spredt sine data tilfældigt ud over diskene, så de ikke kan indlæses sekventielt.

Helt det samme problem har man ikke med flash-baseret storage, om end flash-baseret lagring også har sine ulemper. Applikationer, som er storage-intensive og er optimeret til diskbaseret storage, kan sætte en SSD på overarbejde, som nedsætter levetiden.

Artiklen fortsætter efter annoncen

For XtremIO viste det sig eksempelvis at være kompliceret at implementere komprimering på et flash-system. To forskellige stumper data på hver 1 gigabyte komprimerer forskelligt, så den ene måske fylder 100 megabyte og den anden 50 megabyte. Derfor skal der et ekstra lag af administration ind over for at undgå at spilde plads.

Den hellige gral i storage-verdenen har i årtier været at finde en type lagring, som opfører sig ligesom RAM, men er i stand til at holde på data uden en konstant elektrisk spænding. Det kan flash, men begrænsningerne har ført til, at flash ofte håndteres ligesom diske.

Der er dog opstået alternative varianter som eksempelvis PCIe-baserede indstikskort med flash-hukommelse. Der findes også RAM-moduler med indbygget flash-hukommelse og en nødstrømsforsyning. Begge bliver dog i dag hovedsageligt anvendt til at løse vanskelige flaskehalse.

Storage-verdenen vil først for alvor blive ændret, når de helt nye teknologier som MRAM og memristorer er kommercielle alternativer. Indtil da må firmaer som EMC’s XtremIO bygge workarounds med eksempelvis store mængder RAM i samspil med flash og smartere softwarealgoritmer.

Til gengæld er der interessante muligheder i fremtiden, når storage-verdenen får adgang til en type storage, som har lagt den sekventielle tankegang bag sig.

»I begyndelsen havde de første computere også sekventiel hukommelse. De første netværk var også sekventielle som eksempelvis Token-ring, indtil vi fik packet switching. Storage har nu i lang tid hængt på at være sekventielt, så ud fra, hvad der er sket med ændringerne af computing og netværk, så bliver det spændende, hvilke applikationer der bliver mulige med random access storage,« siger Renen Hallak.

Version2’s rejse og ophold i forbindelse med besøget hos EMC’s Center of Excellence i Israel er dækket af EMC.

Download vores gratis Insight magasin med fokus på netop "Storage & Flash"
Verison2 Insight: Storage & Flash

6 kommentarer.  Hop til debatten
Denne artikel er gratis...

...men det er dyrt at lave god journalistik. Derfor beder vi dig overveje at tegne abonnement på Version2.

Digitaliseringen buldrer derudaf, og it-folkene tegner fremtidens Danmark. Derfor er det vigtigere end nogensinde med et kvalificeret bud på, hvordan it bedst kan være med til at udvikle det danske samfund og erhvervsliv.

Og der har aldrig været mere akut brug for en kritisk vagthund, der råber op, når der tages forkerte it-beslutninger.

Den rolle har Version2 indtaget siden 2006 - og det bliver vi ved med.

Debatten
Log ind eller opret en bruger for at deltage i debatten.
settingsDebatindstillinger
2
14. november 2014 kl. 09:53

Jeg forstår ikke rigtig at vi endnu ikke har Flash "diske" er fysisk udformet som RAM moduler. Det 64 bit adresserum moderne CPU'er har har rigeligt plads til både det ene og det andet og det vil spare hele laget af diskcontrollere og interfaces, samt give langt større båndbredde end både SATA og PCIe. Hvad forhindrer det i at ske i praksis? Mange andre systemer end lige x86 fungerer sådan, og selvfølgelig skal der nogle ændringer til i chipsæts og styresystemer, men det må da være værd at gå efter?

7
19. november 2014 kl. 09:56

Det findes allerede hos IBM. I både 2 vejs og 4 vejs serverne er det nu muligt på flere modeller at benytte 200GB og 400GB Flash moduler, monteret direkte i RAM soklerne. Dette kan benyttes fra alt lige fra hurtig adgang til data for en database, cache for VMware vSphere eller bare et godt alternativt til relativt dyre flash systemer (det kræver jo ikke ekstra infrastruktur eller et separat system som der skal kommunikeres med via FC, Infiniband o.lign.)

4
14. november 2014 kl. 11:09

EMC har flere kunder der bruger RAM som "flash" og bruger det i produktion idag, ikke i Danmark, men i USA. Løsningen er EMC DSSD det bruges til SAP HANA, så fremtiden er der og EMC har den på hylden klar til det projekt, som der har behovet.

1
13. november 2014 kl. 09:21

Nu er RAM hastigheder jo desværre ved at være blevet en flaskehals for visse applikationer, og RAM har jo desværre langt fra random access hastigheder som det har sekventielle læsehastigheder. Memory prefetcheren og CPU cache sørger jo ofte for, at når den kan regne dit læse mønster ud så får du serveret data hurtigt, men ved random access kan den ikke regne det ud og så lider hastigheden af RAM betydeligt.

The highest bandwidth in modern hardware is achieved if the access pattern is sequential; in which case the automatic memory prefetcher built into modern CPUs is activated. The difference between sequential access bandwidth (bs = b') and the respective (nonprefetched) random access bandwidth (b' = Z/lr) can be a factor 10, which means that DRAM has truly become a block device, very similar to magnetic disk.

http://cacm.acm.org/magazines/2008/12/3345-breaking-the-memory-wall-in-monetdb/fulltext