A Pure Storage tanulmánya alapján tekintjük át a csak flashtárolókat alkalmazó rendszerek előnyeit. A flashmemória egy nem volatilis félvezető-technológia, amelyet eredetileg digitális fényképezőgépekhez terveztek. A cellák minden egyes alkalommal elhasználódnak egy kicsit, amikor törlik vagy felülírják a tartalmukat. Várható élettartamukat az írási/törlési ciklusok számában adják meg. Elhasználódásuk hasonló ahhoz, mint amikor egy papírlap ugyanazon pontján több százszor kiradírozunk egy rajzot, ami végül a lap átlyukadásához vezet. Léteznek módszerek az élettartam növelésére, ezek közé tartozik a túlprovizionálás és az írásoptimalizálás. Általánosságban elmondható, hogy a flashtárolók gigabájtonkénti költsége arányban van az írási/törlési ciklusok gyártó által megadott számával.
Flash sajátosságok
Flashtárolók többféle megvalósításban kerülnek forgalomba, ezek jellemzői jelentősen eltérnek egymástól. A különbségek számottevően befolyásolják a különféle megvalósítások köré épülő végfelhasználói rendszerek teljesítményét, árát, viselkedését, élettartamát és megbízhatóságát.
Az egykor a vállalati alkalmazások számára egyedül elfogadható technológiának tekintett SLC- (single-level cell, egyszintű cella) megoldások cellánként 1 bitnyi adatot tárolnak. Ez nagy megbízhatóságot és magas árat eredményez. SLC technológiájú eszközöket már nem gyártanak, részben az eMLC és cMLC technológiájú memóriák megbízhatóságát növelő, csak flashtárolót tartalmazó rendszerek sikere miatt.
Az MLC- (multi-level cell, többszintű cella) technológia azáltal növeli a tárolási sűrűséget és csökkenti a gigabájtonkénti költséget, hogy cellánként 2 bitnyi információt tárol. Az eMLC- (enterprise multi-level cell, vállalati többszintű cella) megvalósítás oly módon szaporítja meg az írási/törlési ciklusok számát, hogy túlprovizionálással (OP, over provisoning) a teljes tárolási terület jelentős részét (általában 28-50 százalékát) tartalékolja az elhasználódott cellák pótlására. Az eMLC rendszerű tárolók gyakran fejlett vezérlő firmware-t tartalmaznak a működés optimalizálása érdekében.
Otthoni felhasználóknak szánt termékekben és újabban a vállalati tárolótömbökben alkalmazzák a cMLC- (consumer multi-level cell, fogyasztói többszintű cella) megvalósítást. Erre a kismértékű túlprovizionálás (a teljes tárterület 7 százaléka képez tartalékot) és a vezérlő firmware korlátozott funkcionalitása jellemző.
Az iparág legújabb innovációja, a TLC- (triple-level cell, háromszintű cella) technológia 3 bitet tárol cellánként, ami lehetővé teszi, hogy a köré épülő tárolórendszerek nagy tárkapacitást igénylő alkalmazásoknál is használhatóak legyenek. Ez az architektúra hajlamosabb a bithibákra és gyorsabban elhasználódik, mint az MLC.
Mind a flash-, mind a merevlemezes meghajtók hibázási gyakorisága megnő idővel, de lényeges különbség van a két technológia között a hibázás módjában. A merevlemezek mechanikai hibáit vibráció, feszültségingadozás és túlmelegedés okozhatja, míg a félvezetős tárolók esetében a bithibák elsődleges oka a cellák elhasználódása. Ráadásul míg a merevlemezeknél a javíthatatlan bithibák aránya viszonylag állandó marad, ahogy egyre többet írunk a lemezre, addig a flasheknél a hibázási arány exponenciálisan növekszik, ahogy egyre több terabájtnyi adatot írunk fel a tárolóra. Egy bizonyos számú írási ciklusig a flashmeghajtók lényegesen alacsonyabb hibázási arányt produkálnak, majd meredek emelkedést mutatnak, elérve a merevlemezek szintjét. A jelentősen eltérő hibakarakterisztika miatt a félvezető-alapú technológia esetében a merevlemezeknél nem használható hibajavítási eljárások alkalmazására van szükség.
A merevlemezekkel ellentétben a flasheszközök olvasási és írási jellemzői jelentősen különböznek egymástól: sokkal hosszabb időt vesz igénybe egy flash cellába írás, mint az onnan olvasás. Emiatt az ilyen tárolási architektúra tervezésekor figyelembe kell venni, hogy a nagy teljesítmény elérése az írási műveletek minimalizálását igényli, ugyanakkor az olvasási műveletek száma miatt egyáltalán nem kell aggódni.
Csak a flash
A gyorsan változó üzleti környezet, valamint a meglévő és új típusú alkalmazások futtathatóságának biztosítása végérvényesen megváltoztatta a vállalati tárolási igényeket: manapság a nagy szervezetek több mint 70 százaléka használ flasheszközöket üzletileg kritikus informatikai infrastruktúrájában. A csak félvezető-meghajtókból álló tárolótömbök (all flash array, AFA) piaca az egyik leggyorsabban növekvő szegmense a külső tárolók teljes vállalati piacának, amelynek mérete 2019-re eléri az 5,6 milliárd dollárt, és a szegmens a külső tárolóeszközökre költött pénzek több mint 20,5 százalékát tudhatja majd magáénak, szemben a 2014-es 5,8 százalékkal.
AFA-eszközöket kezdetben egyes nagy teljesítményigényű alkalmazásoknál, például tranzakciós adatbázisoknál vagy virtuális asztali környezeteknél használtak. A technológiába vetett bizalom erősödése azonban oda vezetett, hogy a vállalatok más alkalmazásokat is elkezdtek erre a platformra ültetni, ily módon egy saját, csak flasheszközökből álló felhőkörnyezetet alakítottak ki. Ez a trend végül azt eredményezi majd, hogy az elkövetkező években az AFA-eszközök teljesen átveszik a merevlemezes rendszerek szerepét, és a vállalatok elsődleges alkalmazásainak tárolási platformjaivá válnak.
Milyen előnyöket nyújt a csak flasheszközöket tartalmazó tárolási infrastruktúra használata? Mindenekelőtt megnöveli az alkalmazások teljesítményét. A flashtárolók tízszeresen felülmúlják a merevlemezek teljesítményét, így gyorsabban futtathatók a programok, másodpercenként több tranzakció hajtható végre, és számottevően csökkenthető a kötegelt feldolgozási műveletek időigénye. Sok vállalat éppen a várható teljesítménynövekedés ígérete miatt kezdi el alkalmazni a technológiát.
Hatalmas előnye még a félvezetős tárolásnak a konzisztensen rövid, ezredmásodperc alatti késleltetés, ami jelentősen megnöveli minden alkalmazás reagáló képességét. Az internetes óriáscégek többek között a rövidített késleltetésnek köszönhetően tudják növelni eladásaikat és javítani az ügyfélélményt.
A félvezetőn alapuló technológia azzal is egyszerűsíti az alkalmazások adminisztrációját és a tárolási műveleteket, hogy számottevően ritkítja, sok esetben pedig teljesen feleslegessé teszi a konfiguráció folyamatos finomhangolását. A flasheszközöket használók megtakarított munkaórák sokaságáról számolnak be.
Az innovatív technológiákat alkalmazó vállalatok igyekeznek versenyelőnyre szert tenni az agilitást és a biztonságot javító, a felhő alkalmazását elősegítő, adatelemzést végző, valamint IoT-eszközöket használó kezdeményezésekkel. A flashtechnológia kiváló alapot szolgáltat az újgenerációs projektek sikeres megvalósításához. A félvezetős tárolók felgyorsítják a belső vállalati felhők terjedését, amelyek a nyilvános felhő biztonságosabb, nagyobb teljesítményű, reziliensebb és költséghatékonyabb alternatívái, és nagyobb rugalmasságot és kontrollt kínálnak az üzletileg kritikus alkalmazásoknak.
Végezetül a flashalapú eszközök energiafogyasztása és helyigénye töredéke a merevlemezes tárolókénak. A technológia alkalmazásával az adatközpontok több IT-szolgáltatásnak adhatnak otthont, és több adatot tudnak tárolni ugyanakkora területen.
