Nachdem die ersten Flash-Speicher 1988 auf den Markt gekommen waren, wurden sie zuerst in Handys, Ta­blets und USB-Sticks eingesetzt, weil sie klein, schnell, leise und in den dafür benötigten Kapazitäten auch relativ erschwinglich waren. Ihr nicht flüchtiger Speicher behielt ferner – im Unterschied zum flüchtigen Arbeitsspeicher in PCs, Notebooks oder Servern – alle Daten, auch dann, wenn die Geräte ohne Batterie oder Stromanschluss waren.

Flash-Speicher verfügten damit über wesentliche Eigenschaften, auf die die Business-Welt sehr lange verzichten musste. Es war deshalb nur eine Frage der Zeit – und bedurfte einiger technischer Ergänzungen –, bis die Flash-Technologie reif für den Business-Einsatz war. Und einen neuen Namen bekam: Solid State Drive (SSD).

Vor allem in jenen Unternehmen, die sich diese Techno­logie leisten wollten und konnten, haben sich die flashbasierten, besonders performanten Solid State Drives als zusätzliches Speichermedium mehr und mehr in den Vordergrund geschoben.

Ralf Colbus, Leading Storage Professional bei IBM DACH, skizziert den Stand der Dinge so: „Der Einsatz von Flash-Techologie im Rechenzentrum ist derzeit noch kein Standard, wird jedoch immer mehr zur Normalität. Inzwischen verbauen wir Flash sogar schon in Backup-/Restore-Umgebungen. Fast jeden Tag erschliessen sich neue Anwendungsfelder.“

Trotz der bis vor Kurzem sehr hohen Preise für Flash-Lösungen setzten einige Unternehmen die neue Technologie schon früh beherzt ein. Heute sollten sich mehr Firmen fragen, ob sie nicht ebenfalls bereit sind für diesen Schritt: Höhere Kosten zahlen sich – wie viele TCO-Rechnungen (Total Cost of Ownership) beweisen – spätestens dann aus, wenn sich Konkurrenzvorteile erzielen lassen, weil die anderen Unternehmen noch zögern.

Daten zu speichern und zu sichern war schon immer wenig produktiv und kostete Zeit und Geld. Das hat sich auch mit der Diversifizierung der Speichermethoden und -medien nicht geändert. Gestiegene Anforderungen an Schnelligkeit und Zuverlässigkeit führten allerdings dazu, dass neben den einfachen, langsamen (und preisgünstigen) SATA- und SCSI-Platten höherwertige (und teure) Fibre-Channel- (FC) und SAS-Platten (Serial Attached SCSI) immer weiter vordrangen. Deshalb setzen Unternehmen heute sehr viele Speichertechnologien nebeneinander ein. Entsprechend heterogen, komplex und kostspielig sind die Speicherlandschaften in den Rechenzentren.

Ralf Colbus von IBM geht davon aus, dass die langsamen Festplatten schon im Lauf des nächsten Jahres allmählich aussterben werden. Bedingt durch das enorme Datenwachstum, das mit Big Data und dem Internet der Dinge erwartet wird, seien schnelle und skalierbare Medien und Transportwege erforderlich. Laut Colbus gibt es Flash-Speicher zunehmend sogar auf Server-Ebene – als Caching-Lösung oder als Beschleuniger für Anwendungen. Flash als Add-on könnte ihm zufolge zu einer generellen Performance-Steigerung auf sämtlichen Ebenen der Rechenzentrumsarchitektur führen – sowohl intern als auch die externen Verbindungen betreffend. Das Extrem bestünde dann in All-Flash-Lösungen – also in Storage-Arrays, die überhaupt keine Festplatten mehr ver­wenden.

Flash-Speicher hat keine mechanischen, beweglichen Teile, ist also lautlos und weniger störanfällig. Zudem ist er non-volatile (nicht flüchtig): Die zuletzt gespeicherten Daten verschwinden nicht, wenn die Energiequelle ihren Dienst versagt. Und schliesslich ist Flash sehr viel schneller als rotierende Festplatten-Speicher. Nur Arbeitsspeicher (DRAM) ist immer noch schneller.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei verschiedene Typen von Flash-Speicher: NOR und NAND. NOR, 1988 von Intel eingeführt, gilt als schneller, aber teurer. NAND, 1989 von Toshiba veröffentlicht, bietet grössere Kapazitäten und ist im Verhältnis preisgünstiger.

Wer heute von Flash oder SSDs spricht, der meint meist NAND. Einen Nachteil hat NAND-Flash allerdings: Es schafft nur eine begrenzte Anzahl von Lese-Schreib-Zyklen, was seine Lebensdauer verkürzt. Die Obergrenze konnte aber von den Herstellern allmählich gesteigert werden. In einigen Fällen garantieren sie bereits eine Lebensdauer von mehr als fünf Jahren.

Man unterscheidet ferner die beiden Flash-Ar­chitekturen MLC (Multi-Level Cell) und SLC (Single-Level Cell). MLC hat eine grössere Verbreitung, vor allem im Consumer-Bereich. Es ist preisgünstiger als SLC, aber seine Schreib-Performance gilt als gering. SLC, teurer und performanter, hat sich deshalb eher im Business-Bereich bei Servern und Storage-Arrays durch­gesetzt.

Valdis Filks von Gartner Research meint dazu jedoch: „Die tatsächlichen Unterschiede zwischen SLC und MLC hängen stark von der Installation und der Konfiguration ab. Mit anderen Worten, es kommt auf den Hersteller und seine Storage-Arrays an. Ausserdem ist der eingesetzte Controller wichtiger als die darunterliegende Speichertechnologie.“

Eine wichtige Rolle spielen auch die Abnutzungserscheinungen auf der Ebene der Zellenstruktur der Solid State Drives: Eine Zelle bei MLC kann ungefähr 10.000-mal beschrieben und gelöscht werden, während diese Rate bei SLC um den Faktor zehn höher sein soll. Bei MLC sollen Software-Tools eine längere Lebensdauer gewährleisten.  Sie verteilen die Schreibzyklen gleichmässiger auf alle Zellen, verringern die gespeicherten Datenmengen  durch Deduplizierung und halten Zellen in Reserve, die im Bedarfsfall zerstörte Elemente ersetzen können. Der Oberbegriff für solche Mechanismen lautet Enterprise MLC beziehungsweise eMLC.

Weil Flash inzwischen in verschiedenen Varianten zur Verfügung steht, haben Firmen mehr Möglichkeiten, ihre Speicherinfrastruktur Schritt für Schritt zu verbessern. Sie sollten ihre Entscheidungen aber nicht vorschnell treffen. Es gibt inzwischen zahlreiche Hilfestellungen von Seiten der Hersteller, von Organisationen wie OpenStack oder auch von Consultants und Analysten.

Zur Orientierung in Sachen Flash-Speicherlösung dient auch die Einteilung der Flash-Evolution in vier Stadien, wie sie die Analysten von Gartner Research beobachtet haben:

Laut Gartner Research haben die meisten Speicher-Arrays heute bereits die vierte Stufe erreicht. SSD-Speicher gilt als sicheres Medium, das für geschäftskritische Anwendungen taugt. Auch die hybriden Arrays aus herkömmtlichen HDDs und SSDs haben Gartner zufolge ein reifes Stadium erreicht. Daten, die innerhalb eines Arrays auf verschiedene Festplatten verteilt sind (Striping), können nun auch auf Flash-Pools verschoben werden. Gartner ist darüber hinaus der Ansicht, dass für Applikationen mit hohen Performance-Anforderungen heute nicht mehr klassische Festplatten benutzt werden sollten.

Insgesamt gilt: Bereits ein Gutteil der Unternehmen ist heute flash-ready. Wo und wie sie Flash-Speicher einsetzen, sollten sie sich dennoch genau überlegen.

Die ehemals hohen Preise können heute jedenfalls nicht mehr als Ausrede dafür herhalten, sich nicht ernsthaft mit dieser Speicher-Alternative zu befassen.

Lange konnten die grossen Anbieter herkömmlicher Speicherbüchsen bequem abkassieren. Dank Flash und innovativer Firmen aus dem Silicon Valley verändert sich die Speicherlandschaft derzeit aber massiv. Das haben auch die bisherigen Platzhirsche des Speichermarkts erkannt. EMC hat deshalb das Flash-Start-up XtremIO gekauft und IBM den Chip-Spezialisten Texas Memory Systems übernommen. SanDisk hat sich Fusion-io einverleibt, und auch Oracle hat sich mit Sun ein gutes Stück Flash-Technologie zugelegt.

EMC setzt dabei auf hohe Datenreduzierungsraten, um eine bessere Wirtschaftlichkeit bei den All-Flash-Systemen von XtremIO zu erreichen. Bislang hat es mit diesem Ansatz in Deutschland etwa zwei Dutzend Kunden gewonnen.  Laut Marc-Philipp Kost, Sales & Business Development XtremIO bei EMC Deutschland, liegen die Haupteinsatzgebiete derzeit vor allem bei virtuellen Desktop-Infrastrukturen, Datenbankanwendungen, virtuellen Server-Farmen sowie der Software-Entwicklung.

Beim EMC-Konkurrenten NetApp heisst es zum Thema Flash: „Durch den Leistungsvorsprung bezüglich Latenz und IOPS für Applikationen wird zukünftig zwar kaum ein Rechenzentrum ohne Flash auskommen. Es bleibt aber beim Neben­einander von Flash und klassischen Festplatten, da auch in den kommenden Jahren ein enormes Preisgefälle zu Ungunsten von Solid State bestehen wird.“

Herbert Bild, Senior Solutions Marketing Manager bei Net­App, erwartet, dass geschäfts- und umsatzkritische Produktivdaten künftig auf Flash-Storage liegen werden, kombiniert mit klassischen oder hybriden Speicher-Arrays für weniger anspruchsvolle Anwendungen, Backup/Recovery und Archivierung. Kurz gesagt: „Flash ist nicht für alle Anwendungen, aber für alle Kunden interessant.“

Für Bild müssen Unternehmen bei Flash ganz besonders auf Storage-Effizienz achten, etwa durch Komprimierung und Deduplizierung, sowie auf eine ganzheitliche Management-Infrastruktur. Wichtig sei ausserdem ein flexibles, unterbrechungsfreies und transparentes Verschieben von Applikationsdaten zwischen unterschiedlichen Flash-Tiers (All-Flash, Hybrid, All-HDD): „Denn wer kann schon sagen, ob die geschäftskritischen Daten von heute auch morgen noch auf teuren SSDs liegen müssen.“

Dennoch hat NetApp bisher keine eigene Flash-Technologie entwickelt – oder eines der vielen Start-ups übernommen: „Für uns ist es prinzipiell unerheblich, wer die Disks – egal ob Flash oder Spinning-Disk – zuliefert, da die Zulieferer vorab gemäss unseren Qualitätskriterien zertifiziert werden.“ Der Kundennutzen hänge ja nicht an der Festplatte, sondern an der Software, also dem Storage-Betriebssystem oder den Data-Management-Funktionen, die der Storage-Anbieter liefert.

Total entgegengesetzt ist der Ansatz von IBM, der sich  2012 in der Übernahme von Texas Memory Systems (TMS) niedergeschlagen hat. Zur IBM-Strategie, sich schrittweise von seinen Hardware-Abteilungen zu trennen, passt das eigentlich gar nicht. Speicher-Experte Colbus begründet die Übernahme vor allem mit der damit eingekauften überlegenen Technologie: „TMS hat schon in den 70er-Jahren mit Halbleiterspeichern ge­arbeitet.“

Inzwischen werden Flash-Speicher auf breiter Front und von sehr unterschiedlichen Herstellern eingesetzt. So hat zum Beispiel das französische Start-up Scality Flash inte­griert, um die Performance seiner Software-defined-Storage-Lösung namens RING zu verbessern.

Vorbehalte gegenüber Flash hat dagegen der Backup-Spezialist CommVault: „Flash ist für Backups nicht geeignet und sollte eher für wichtige Applikationen verwendet werden“, meint Nigel Tozer, Product Marketing Director EMEA der Firma. Tozer kann sich jedoch andere Anwendungsfälle für Flash vorstellen: „CommVault hilft Herstellern von Flash-Arrays mit seiner IntelliSnap-Lösung, die eine anwendungs- und VM-sensitive Snapshot-Verwaltung bietet. Kunden können damit neue Flash-Arrays in bestehende Infrastrukturen integrieren und Snapshots sowohl von traditionellen als auch von Flash-Arrays zentral verwalten.“ IntelliSnap sei mit sehr vielen Produkten kompatibel und könne zudem Snapshots auf andere Arrays übertragen oder Daten für Disaster Recovery und Langzeitspeicherung deduplizieren.

DataCore, ein weiterer Software-Anbieter, hat sich in Speicherumgebungen mit einem eigenen, nicht proprietären Ansatz durchgesetzt: Per Softwareschicht lassen sich Speichergeräte unterschiedlicher Hersteller gemeinsam nutzen, was angesichts häufig vorhandener heterogener Infrastrukturen  viele Neuinvestitionen erspart.

Stefan von Dreusche, Director Sales Central Europe bei Data­Core, erläutert, warum in diesem Kontext Flash wichtig ist: „Der Einsatz von Flash lohnt immer dann, wenn transaktionsreiche Applikationen eine hohe I/O-Last erzeugen, also etwa bei ERP-Datenbanken, spezifischen SAP-Anwendungen oder beim Boot-Storm mit virtuellen Desktops in einer VDI. Flash sollte aber nicht nur unter dem Leistungsaspekt, sondern auch hinsichtlich der Betriebskosten betrachtet werden.“

Mit kompakten Flash-Speichern könnten Energie-, Strom-, Klima- und Stellplatz-Aspekte im Rechenzentrum effizienter berücksichtigt werden als mit drehenden Spindeln in den klassischen Festplatten. In einem Gesamtkonzept sollte deshalb, so Dreusche, die Storage-Architektur eher nach Kosten pro I/O-Leistung betrachtet werden als nach den Kosten pro Gigabyte. Dazu führt er aus: „Die Lösung heisst dann, Flash effizient unter einer Virtualisierungsschicht wie der von DataCore einzusetzen, in der maximal 10 bis 15 Prozent der Kapazität als Flash vorgehalten werden müssen, um einen Performance-Schub zu erzielen.“

Lange hatten die Kunden bei ihren Speicherinstallationen nur wenig Auswahl. Grosse Hersteller wie EMC, HDS, HP, IBM oder NetApp diktierten die Technologien und die Preise. Es dauerte einige Zeit, bis neue Konkurrenten zum Angriff auf die etablierten Strukturen übergingen. Wegbereiter war VMware mit seinen vielen Virtualisierungsmethoden, die längst nicht mehr nur Server betreffen.

Nimble Storage sieht sich als Vertreter dieser neuen Generation von Speichertechnologien. Das Konzept des Unternehmens besteht darin, Flash-Speicher und Cloud-Anbindung zu kombinieren. Gemischte Speicherumgebungen werden hy­brid aus Festplatten und SSDs angeboten sowie als All-Flash – je nach Geschwindigkeitsanforderungen der Applikationsprozesse.

Für die Leistungsanalyse brachte Nimble Storage 2014 das Diagnose-Tool Info-Sight heraus. Die Kunden erhalten damit mehr Möglichkeiten, ihre Hybrid- beziehungsweise All-Flash-Systeme zu überwachen und Performance-Engpässe zu beseitigen.

Um angesichts der vielen neuen Anbieter von Flash-Technologie aufzufallen, reicht Schnelligkeit als alleiniges Kriterium mittlerweile nicht mehr aus. Dem Start-up Tintri zufolge, einem der ersten Anbieter von Hybrid-Arrays, bietet Flash zwar eine hohe IOPS-Leistung, bringt aber neue Pro­bleme mit sich: „Write Amplification, Latenzspitzen, begrenzte Schreibbeständigkeit und nicht zuletzt die sehr hohen Kosten pro Gigabyte.“

Um die höhere Performance und gleichzeitig die Kosten pro Gigabyte wirklich auszunutzen, distanzieren sich neue Flash-Speichersysteme laut Peter Mahlmeister, Country Manager DACH bei Tintri, durch eingebaute Intelligenz von der ers­ten Flash-Generation. Mahlmeister pointiert: „Schnell ist gut und schön. Wenn man jedoch nicht weiss, wohin die Fahrt geht, ist der schöne Rausch schnell dahin. Anbieter von Flash-Systemen, die ihre Kunden weiter zwingen, in LUNs und Volumes zu denken, werden sehr schnell ihren Marktreiz verlieren.“

Varianten eingebauter Intelligenz findet man heute bei vielen Anbietern, oft als Zusatzsoftware zu den Hybrid- oder All-Flash-Arrays oder gleich in Form von Appliances, die Hard- und Software in ein gemeinsames Paket packen.

Bei SolidFire wiederum ist man auf OpenStack und Private-Cloud-Installationen fokussiert. Dies ist für Firmen von Interesse, die sich vorsichtig in Richtung Cloud-Services bewegen und internes IT-Billing bevorzugen.

Ein Beispiel für die Zusammenarbeit zwischen Start-ups und Software-Anbietern ist die Kooperation von PureStorage und DataCore, die gemeinsam die Virtualisierung per Software-Ansatz attraktiver machen wollen.

Einen ganz eigenen Weg geht X-IO. 2008 brachte das Start-up sein erstes Array mit quasi selbstheilenden Storage Nodes heraus – Intelligent Storage Element (ISE) genannt. Wenn ein Schaden auftritt, wird automatisch auf ein anderes Gerät umgeschaltet. In der aktuellen ISE-Generation werden in einer hybriden Konfiguration mehr Flash-Drives eingesetzt, um zur Performance-Steigerung ein internes Tiering anzubieten, also Daten automatisch auch auf SSDs abzulegen. Insgesamt dient das System nach wie vor dazu, durch eine komplexe Architektur die Leistung von Festplatten zu erhöhen. X-IO sieht sich damit als Alternative zu All-Flash-Arrays.

Michael Speck von X-IO warnt sogar davor, All-Flash-Arrays für die Desktop-Virtualisierung (VDI) einzusetzen: „Das ist nichts anderes, als mit Kanonen auf Spatzen zu schiessen. Bei aller Berechtigung der All-Flash-Arrays für latenzarme Work­loads mit hoher I/O-Leistung, schiessen sie bei VDI-Anwendungen schlicht über das Ziel hinaus und fallen zu teuer aus.“

Firmen sollten bei der Auswahl einer Flash-Lösung nicht nur die Kostenseite (TCO und RoI) im Auge haben, sondern die Angebote detailliert vergleichen. Die Flash-Arrays unterscheiden sich ausser durch Zusatz-Tools unter anderem nach diesen Kriterien:

Wann und wozu ein Unternehmen bestimmte Speicherlösungen auf Flash-Basis einsetzt, sollte in Abstimmung mit den Consulting- und Technical-Sales-Abteilungen der Hersteller ermittelt werden. Laut Ralf Colbus von IBM müsse sich eine Firma dabei fragen, welche Applikationen und welche Work­loads bestimmte I/O-Lasten, Bandbreiten und Reaktionszeiten der Speicherinstanzen erfordern. Das sei eine Sache der Erfahrung, man könne dies aber auch mit geeigneter Software klären.