Het wat en waarom van hybride opslag

De traditionele hdd is niet altijd snel genoeg. We verhuizen meer en meer naar de cloud, virtualisatie is geen vies woord meer en de eisen van de gebruiker gaan stijl naar omhoog. Het gevolg: een server gevuld met harde schijven heeft een flinke flessenhals, vooral wanneer de hoeveelheid IOPS groot is.
 
IOPS staat voor input/output operations per second. Een groot bestand wegschrijven naar een harde schijf gaat niet noodzakelijk tergend traag. Zodra het schrijven (of lezen) begonnen is, blijft die operatie aan eenzelfde tempo verder lopen. De snelheid waaraan dat gebeurt is de geadverteerde snelheid van een hdd, en we noemen het respectievelijk de sequentiële lees- en schrijfsnelheid.

Flash & IOPS

Moeten er een heleboel kleine lees- of schrijfopdrachten uitgevoerd worden, bijvoorbeeld in het verwerken van data in een database, dan schiet de hdd wel tekort. Het aantal IOPS stijgt en de prestaties kelderen. De oplossing: een ssd. Flash-geheugen zoals in een ssd is veel meer geschikt voor werk waarbij er sprake is van flink wat IOPS. Vervang alle harde schijven in een  server door ssd’s, en de prestaties van het systeem zullen pieken.
 
Waarom steken de datacenters van vandaag dan niet vol met Flash-geheugen? Omdat flash duur is, Veel te duur voor een gemiddeld bedrijf. Een all-flash-array zal de prestaties op iedere server verbeteren maar dat kost geld. Veel geld: in vergelijking met een hdd is een ssd enorm duur, en een datacenter uitrusten met ssd’s is voor velen onbetaalbaar. De oplossing: hybride opslag.

België vs. Nederland

Hybride opslag maakt gebruik van ssd’s én hdd’s in een speciale configuratie. De combinatie van beiden kan overweg met een grote hoeveelheid IOPS zonder dat een bedrijf volledig failliet moet gaan om de overstap de bekostigen. Denk daarbij onder meer aan een primair flash-systeem met redundantie op klassieke harde schijven.
 
Op VMWorld spraken we met twee aanbieders van hybride opslag: Tegile Systems en Nimble Storage. Allebei specialiseren ze zich in het aanbieden van hybride oplossingen, met flash en hdd’s. Tegile Systems is nog maar enkele maanden actief in de Benelux, maar de vraag blijft niet uit. Zelfs in België, traditioneel erg traag in het omarmen van nieuwe technologieën, begint hybride opslag aan te slaan. Dat weet Just Gonggrijp, Beneluxdirecteur van het bedrijf. “Traditioneel is er in Nederland veel meer interesse in nieuwigheden dan in België, maar we stapten de markt pas dit jaar binnen en het valt op dat België stilaan klaar is voor flash-oplossingen.” Gonggrijp schat dat de vraag naar een oplossing van Tegile voor 60 procent uit België komt en voor 40 procent uit Nederland.
 
“In Nederland zijn onze concurrenten al enige tijd aanwezig en dat maakt het iets moeilijker om binnen te breken.” Aldus Gonggrijp. Internationaal is het hybride datacenter als iets meer doorgebroken. Nimble kan bijvoorbeeld Volkswagen en het gezondheidszorgsysteem van het VK als klanten voorleggen, beslist geen kleine garnalen.

Software

Zowel Tegile als Nimble bieden hybride oplossingen aan, wat wil zeggen dat niet al de opslag op flash-geheugen gebeurt. Dat drukt de kosten. De software is dan ook erg belangrijk. Tegile gaat prat op hun IntelliCare-systeem dat op een erg visuele en eenvoudige manier weergeeft wat er gaande is in de opslag-array. Waar komende IOPS vandaan, welke (virtuele) schijf is er voor verantwoordelijk, en welke database of virtuele machine draait er op? Al die gegevens kan een systeemadministrator eenvoudig raadplegen, maar de data gaat ook naar Tegile Systems zelf. Daar contacteren ze een klant wanneer er zich iets vreemd voordoet. Bovendien maakt Tegile, net als Nimble trouwens, gebruik van geavanceerde compressietechnieken. Zo zal data nooit dubbel op een ssd staan. Kopieer je gegevens, dan onthoud de software op welke twee locaties ze staan zonder dat er fysiek naar de ssd geschreven wordt.

Degradatie

Dat is niet alleen efficiënter wat beschikbare gigabytes betreft, het is ook duurzamer. Gonggrijp: “flash-geheugen degradeert na verloop van tijd. Door niet nodeloos naar de ssd te schrijven verlengen we de levensduur.” Die levensduur is van groot belang voor Tegile, dat daarom voornamelijk de Extreme Pro-ssd’s van Sandisk gebruikt. “Die professionele ssd’s kunnen veel meer overschreven worden alvorens ze degraderen”
 
Nimble van zijn kant gebruikt het flash op een heel andere manier. “Of we professioneel dan wel voor de consument bedoeld flash-geheugen gebruiken is niet belangrijk”, klinkt het op de stand. “Ons flash-geheugen doet vooral dienst als cache. Data die gelezen zal worden plaatsen we in het flash-geheugen terwijl gegevens die geschreven worden eerst een plaatsje krijgen in de DRAM. Staat de data in het geheugen, dan telt dat als een succesvolle schrijfopdracht. De gegevens worden vervolgens naar de meest geschikte plaats gestuurd.”

Cache

Dat Nimble’s ssd’s enkel dienst doen als cache heeft een ander voordeel: “de gegevens in de cache zijn allemaal afkomstig van de klassieke harde schijven die er achter zitten. Er is dus geen RAID-redundancy op flash-niveau nodig. Faalt er een ssd, dan wordt de cache kleiner, meer niet. Het is natuurlijk ook mogelijk om de cache uit te breiden wanneer nodig door er een ssd bij te duwen, een erg pijnloos proces. Via de monitorsoftware van Nimble is het erg eenvoudig om de hoeveelheid beschikbare cache tegenover de noodzakelijke capaciteit te zetten.
 
Zowel Nimble als Tegile gebruiken creatieve manieren om de snelheid van flash in een betaalbaar pakket aan de man te brengen, maar hoe groot is het verschil met een hdd-server nu echt? Gonggrijp: “Een school in de VS besloot desktops de virtualiseren op een hdd-systeem. Op de eerste dag van het nieuwe schooljaar logde iedereen in. Opstarttijd van de virtuele machines: achttien minuten. Tegile Systems zette het systeem om naar een hybride flash-oplossing waarna de school nog eens probeerde. De nieuwe opstarttijd bedroeg negen seconden.”

Overstap

Overweegt u een overstap van een hdd-datacenter naar een flash-oplossing, dan kan die pijnloos verlopen. Op het vlak van compabiliteit bestaat er alvast geen probleem. Wie VMware gebruikt krijgt van Tegile een plug-in in vSphere om alles te beheren, met een koppeling naar een duidelijk dashboard. Nimble integreert zijn interface zelfs volledig met vSphere. Voor OpenSource-oplossingen dient een bedrijf natuurlijk zelf wat onderzoek te verichten.
 
De migratie naar een flash-systeem kan ook snel gaan. Zowel Nimble als Tegile vertellen hetzelfde: “De snelheid wordt bepaald door het oude systeem, onze oplossing schrijft sneller dan een hdd-datacenter kan lezen.”

U2

Er zijn veel manieren op hybride oplossingen toe te passen, van ssd’s als cache tot systemen waar de hoofdserver uit flash bestaat en de redundancy op hdd’s gebeurt, maar natuurlijk kan je ook volledig voor flash kiezen.
 
Wie doet dat? U2. Het vastleggen van een show van de rockband is goed voor zo’n 2 terabyte aan data. Ieder uur nemen de camera’s alleen zo’ n 556 GB aan video op. Er wordt flink geschreven dus. Langs de andere kant moet er ook heel wat data gelezen worden: U2 gaat er prat op te touren met het grootste videoscherm ter wereld en die video moet van ergens komen. Bij U2 gebruiken ze een all flash server-array van EMC.
 
Als bedrijf heb je dus drie oplossingen: legacy met hdd’s, volledig flash, en een hybride oplossing op maat tussenin. Die laatste oplossing is meestal het interessantst wanneer zowel geld als snelheid een factor zijn.