Get best of the week

Warum sollten Unternehmen vor der Zettabyte-Ära auf eine offene Umgebung umsteigen?

Das Datenwachstum nimmt einen steilen Weg und nach Prognosen der International Data Corporation (IDC) werden im Jahr 2023 weltweit 103 Zettabyte an Informationen generiert. Mit der weiteren Verbreitung von 5G IoT-Geräten und einem deutlichen Wachstum der Videounternehmen werden sie ihre Technologien zum Speichern von Daten und zum Extrahieren wertvoller Informationen anpassen. Bisher sind wir kaum mit diesem Prozess in Kontakt gekommen. Obwohl eines bereits mit Zuversicht gesagt werden kann: Es ist klar, dass Unternehmen an der Schwelle der Zettabyte-Ära ihre Ansätze zur Architektur von Rechenzentren überdenken müssen, um in Zukunft mit solchen Trends Schritt zu halten.



Ein neuer Ansatz zur Speicherarchitektur im Zettabyte-Zeitalter


Was ist Zettabyte? Zettabyte sind eine Billion Gigabyte. Dies sind viele Daten, aber - anders als bei einem Gigabyte oder sogar einem Terabyte - kennt nicht jeder das Wort „Zettabyte“, und der Grund kann sein, dass die Notwendigkeit, ein solches Informationsvolumen für kommerzielle Zwecke zu speichern, selten ist. Das wird aber nicht immer so sein.

Innovation, Produkte und Anforderungen während dieses neuen Architekturwandels werden von mehreren Schlüsselfaktoren abhängen.

Erstens: Die Notwendigkeit, Computersysteme, SDH und Netzwerkressourcen zu disaggregieren, um die effektive und optimale Nutzung jeder dieser Komponenten zu maximieren. Disaggregation ist der einzige Weg, um mit dem Volumen, der Geschwindigkeit und der Vielfalt der Daten umzugehen, die die Zettabyte-Ära mit sich bringen wird.

Zweitens: Die Speicherinfrastruktur muss speziell aufgebaut, dh spezialisiert sein. Unternehmen können sich nicht mehr auf nicht spezialisierte Lösungen für eine breite Anwendung verlassen, da eine einzige Lösung einfach nicht in der Lage sein wird, alle großen Aufgaben zu lösen. In der Welt der Zettabyte müssen Unternehmen so produktiv wie möglich arbeiten und ihre ganze Aufmerksamkeit darauf richten, ein Ziel zu erreichen - das perfekte Gleichgewicht zwischen Kapazität, Dichte und Kosten sicherzustellen.

Drittens: Alle verschiedenen Elemente des Prozesses müssen miteinander verbunden sein und die Daten intelligent verarbeiten. Die Interaktion zwischen Hardware und Software sollte eingerichtet werden. Um jedoch sowohl Hardware als auch Software ordnungsgemäß zu entwickeln, müssen Sie mit den gesamten Technologien vertraut sein. Nur dann können Sie die Leistung und Funktionalität des gesamten Komplexes maximieren.

Speziallösungen basierend auf der gekachelten Magnetaufzeichnungstechnologie (SMR)


Bei der Prüfung möglicher Lösungen, die die datengesteuerten Anforderungen des nächsten Jahrzehnts erfüllen könnten, scheint es wichtig, Feedback von professionellen Open Source- und Linux-Software-Communities zu den Schlüsseltechnologien zu erhalten, die der gekachelten magnetischen Aufzeichnung (SMR) zugrunde liegen. Mit SMR werden Datenspuren übereinander auf der Festplatte abgelegt, wodurch die Gerätehersteller die Kapazität um ca. 20% erhöhen können. Dies ist nur bei sequentieller Aufzeichnung der oberen Datenspur möglich, dann ändert sich die untere Spur nicht.

Für viele hyper-skalierbare Lösungen ist die sequentielle Aufzeichnung eine gute Option, da umfangreiche Arbeitsaufgaben wie Video-Streaming auf der Basis von einmaligem Schreiben / mehrfachem Lesen implementiert werden. Um die Leistung für die Implementierung von SMR zu verbessern, muss die Architektur auf der Endhostseite neu gestaltet werden: Sie müssen das Betriebssystem so ändern, dass Datensätze nacheinander veröffentlicht werden, oder die Anwendung muss sogar sehen, dass die Daten nacheinander geschrieben werden.

In der Anfangsphase sind einige Änderungen erforderlich, um die Architektur zu ändern. Die enormen Vorteile in Bezug auf die Erhöhung der Dichte und die Senkung der Kosten zeigen jedoch deutlich alle Vorteile spezialisierter Hardware und Strukturen, die Anwendungsmerkmale berücksichtigen.

Verwenden der Zoned Namespaces-Technologie


Der Vergleich von Festplatten, die SMR-Technologie und SSDs unterstützen, mag seltsam erscheinen, da diese Technologien in vielerlei Hinsicht konzeptionell sehr weit voneinander entfernt sind. Wenn Sie jedoch SSDs und NANDs im Kontext ihres Platzes in einer disaggregierten Zukunft betrachten, finden Sie die Technologie, die mit SMR / HDD einhergeht. Sie wird als Zoned Namespaces (ZNS) bezeichnet.

Speichergeräte mit NAND-Speicher sind nur für eine bestimmte Anzahl von Löschungen und Datensätzen ausgelegt und müssen daher verwaltet werden. Die Flash Translation Layer (FTL) -Schicht verwaltet alles intelligent vom Cache bis zur Leistung und ermöglicht es Ihnen, den Verschleiß auszugleichen. Auf einer Zettabyte-Skala führt eine solche Steuerung auf Geräteebene jedoch eine Zwischenebene zwischen dem Host und dem spezifischen Laufwerk ein, was sich negativ auf Bandbreite, Latenz und Kosten auswirkt.

In der neuen Ära möchten Unternehmen diese Indikatoren jedoch unter Kontrolle halten und die Arbeitseffizienz maximieren. Daher sollte diese Verwaltungsfunktion von der Geräteebene auf die Hostebene übertragen werden, und genau das Wesentliche des SMR-Ansatzes ist dies.

ZNS unterteilt das Flash-Laufwerk in Zonen, und jede Zone wird zu einem isolierten Namespace. Anbieter von Cloud-Lösungen können beispielsweise verschiedene Arten von Workloads oder Daten auf verschiedene Zonen verteilen und so vorhersehbare Nutzungsmuster für eine bestimmte Anzahl von Benutzern identifizieren. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Daten wie bei gekachelten Magnetaufzeichnungen nacheinander in die Zone geschrieben werden. Und plötzlich verschwindet die Notwendigkeit für all dieses Laufwerksmanagement einfach. Gesamt:

  • zusätzliche Einsparungen, da der „Park“ von NAND-Flash-Laufwerken nicht aufgeblasen werden muss;
  • Verlängerung der Lebensdauer der Disc durch Reduzierung übermäßiger Aufnahme;
  • signifikante Reduzierung der Verzögerung;
  • eine ernsthafte Erhöhung der Bandbreite.



Zoned Storage - die einheitliche Plattform zur Unterstützung von SMR- und ZNS-Technologien


Während sich Unternehmen darauf vorbereiten, ihren Informationsbedarf zu erhöhen, spielen Initiativen wie Zoned Storage eine wichtige Rolle. Sie arbeiten mit der Fachwelt zusammen, um ZNS als offenen Standard zu etablieren, der dieselben Schnittstellen und Anwendungsprogrammierschnittstellen (API) wie SMR verwenden kann. In diesem Schritt können Benutzer über eine einzige Schnittstelle auf die gesamte Speicherebene zugreifen. Infolgedessen fällt es Rechenzentrumsarchitekten leichter, auf Zettabyte-basierte Architekturen umzusteigen, da sie unabhängig von der gewählten Speicherlösung keine Anwendungen ändern müssen. Durch die Verwendung disaggregierter, spezialisierter und intelligenter Architekturen können Unternehmen ein neues Gleichgewicht zwischen Leistung, Latenz und Kosten finden.

More articles:


All Articles