Optimierung von SSDs für anwendungsspezifische Leistung: Ein Wettbewerbsvorteil für Rechenzentren
Auf zahlreichen Autobahnen in Deutschland gibt es keine Geschwindigkeitsbegrenzung. Autos bewegen sich in der Regel mit einer Geschwindigkeit von 90 mph, wobei gelegentlich Geschwindigkeiten von 150 mph erreicht werden - wenn die Wetter- und Verkehrsbedingungen eine solche Fahrt mit hohem Adrenalinspiegel zulassen. Das "Werkzeug" muss der Aufgabe angemessen sein; ein Geländewagen wird Sie jedoch schneller ans Ziel bringen als jeder Sportwagen auf steinigen Wildnisstrassen. In Rechenzentren bewegen sich Daten mit Lichtgeschwindigkeit, also viel schneller als jeder Audi, BMW, Mercedes oder Porsche. Allerdings ist das Verkehrsaufkommen im Rechenzentrum genauso unterschiedlich wie auf realen Strassen: Während sich manche Daten auf mehrspurigen Glasfaserautobahnen ungehindert bewegen können, müssen andere vielleicht ständig in mehrstufigen Anwendungslandschaftsgassen hin- und herfahren oder sich mit der ständigen Rushhour der Datenspeicherung auseinandersetzen.
Wie schnell und effektiv man sich von Punkt A nach Punkt B bewegt, hängt auch von der Wahl der richtigen Ausrüstung im Rechenzentrum ab. Da sie Daten bis zu zehnmal schneller lesen und schreiben als Festplattenlaufwerke (HDDs), haben Solid-State-Laufwerke (SSDs) den Platz von HDDs in der Datenverarbeitung weitgehend eingenommen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Spinning-Speichermedien sind SSDs eine Klasse für sich, dennoch kann es erhebliche Unterschiede bei den Lese- und Schreibgeschwindigkeiten geben. Videostreaming stellt andere Anforderungen an die Schnittstelle zu SSDs als interaktive Cloud-Anwendungen oder maschinelles Lernen, so dass vieles davon von der Anwendung abhängt, die die Daten erhält. Dies ist eine der Erklärungen, die die grossen Cloud-Service-Provider oder so genannten Hyperscaler wie AWS oder Microsoft dafür geben, dass sie Zeit, Geld und Mühe aufwenden, um ihre eigene Rechenzentrumshardware einzurichten und gelegentlich sogar zu bauen.
Kleinere Service-Provider und Rechenzentrumsbetreiber müssen sich auf Standard-Hardware verlassen, da sie nicht den Luxus haben, Server und Speicher an ihre speziellen Bedürfnisse anpassen zu lassen. Dies bringt zahlreiche Schwierigkeiten mit sich. So kommt es bei herkömmlichen SSDs zu Verzögerungsspitzen bei der Durchführung von Speicherwiederherstellungsprozessen, die treffend und farbenfroh als "Garbage Collection" bezeichnet werden. Diese Spitzen können Transaktionen im elektronischen Handel verlangsamen oder beim Streaming von Filmen zu lästigen Unterbrechungen führen. Die Fähigkeit, SSD-Hardware so zu modifizieren, dass sie solche Herausforderungen bewältigen kann, verschafft Unternehmen wie Amazon und Microsoft einen Wettbewerbsvorteil.
Es gibt jedoch noch einen anderen Ansatz für Rechenzentrumsmanager, um SSDs an die Bedürfnisse bestimmter Anwendungen anzupassen. Moderne SSDs können in Verbindung mit spezieller Software verwendet werden, die untersucht, wie eine Anwendung sie nutzt, einschliesslich der Häufigkeit und Geschwindigkeit, mit der sie Daten schreibt. Werden die Daten nach dem Zufallsprinzip oder in einer bestimmten Reihenfolge geschrieben, usw.? Die SSD-Firmware kann so angepasst werden, dass sie genau das liefert, was die Anwendung benötigt, indem die Aktivität der Anwendung untersucht wird. Gleichzeitig werden die Solid-State-Laufwerke vor unnötiger Abnutzung geschützt.
Die drei Vorteile der SSD-Optimierung
Obwohl das Ziel der Optimierung von SSDs für die anwendungsspezifische Nutzung darin besteht, die Leistung zu steigern, können Rechenzentrumsbetreiber auch von niedrigeren TCO profitieren. Betreiber profitieren von dieser Innovation auf drei spezifische Arten:
- Geringere Latenzzeit: SSD-Firmware, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten ist, kann die Reaktionszeiten beim Lesen und Schreiben um bis zu zwei Mal verkürzen. In der oben erwähnten Illustration kann ein Colocation-Anbieter für einen Video-Streaming-Dienst die SSD-Firmware so modifizieren, dass während des aktiven Video-Streamings auf die Garbage Collection verzichtet wird. Infolgedessen könnte der Colo-Anbieter Antwortzeiten für das Streaming garantieren und eine geringfügige technische Verbesserung in einen verkaufbaren kommerziellen Vorteil verwandeln.
- Langlebigkeit: SSDs müssen häufig aktualisiert werden, in der Regel alle drei Jahre. Laut Belastungsstudien können SSDs eine Lebensdauer von fünf Jahren haben, wenn sie für Anwendungen optimiert werden. Der SSD-Datenraum hat dadurch eine gleichmässigere Verteilung der Schreibdaten. Hyperscaler erreichen dies mit einzigartigen Techniken. Bei anwendungsoptimierten SSDs werden diese Änderungen jedoch kontinuierlich und automatisch ohne zusätzliche Benutzereingaben vorgenommen.
- Leistungsstabilität: SSD-Lese-/Schreibgeschwindigkeiten neigen dazu, anfangs schnell abzufallen. Nach nur zwölf bis achtzehn Monaten ist sie in der Regel deutlich niedriger und fällt gelegentlich auf nur ein Drittel ihrer ursprünglichen Leistungsfähigkeit. Durch anwendungsspezifische Modifikationen zur Verbesserung der Datenschreibverarbeitung schneiden anwendungsoptimierte SSDs auch in diesem Bereich deutlich besser ab. Ihre optimierte Firmware erhöht nicht nur die Langlebigkeit der SSD, sondern hält auch die Lese-/Schreibleistung viel näher am ursprünglichen Niveau, mit einem Leistungsabfall von weniger als 10 %. Diese Leistungsverbesserung macht anwendungsoptimierte SSDs in Verbindung mit dem verlängerten Lebenszyklus weitaus kostengünstiger.
Die Vorbereitungen für das digitale Rennen
Die Betreiber von Rechenzentren müssen ihre Speicherinfrastruktur so anpassen, dass sie der Anwendungslast in ihrem hart umkämpften Markt so nahe wie möglich kommt. Beim Kauf eines Fahrzeugs ist es offensichtlich, dass Sie sich für ein Fahrzeug entscheiden müssen, das sowohl für Ihren individuellen Fahrstil als auch für die Arten von Strassenbelägen geeignet ist, denen Sie wahrscheinlich begegnen werden, wie z. B. asphaltierte Autobahnen und Stadtstrassen oder Schotter- und Felsstrassen in der Wildnis. Bei der Speicherung von Daten in Rechenzentren kann die Benutzererfahrung von Millionen von Verbrauchern auf dem Spiel stehen, was es noch wichtiger macht, die Maschinen an die anstehenden Aufgaben anzupassen. Betreiber von Rechenzentren können ihre jeweiligen Marktsegmente dominieren, indem sie die SSD-Firmware für bestimmte Anwendungen anpassen, und schnellere, robustere und zuverlässigere Solid-State-SSDs verschaffen ihnen einen Vorteil gegenüber ihren Konkurrenten.
