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Mar 25, 2024

Ist die Festplatte veraltet? Flash vs. Festplatten

Inhalte und Produktempfehlungen des Enterprise Storage Forums sind redaktionell unabhängig. Wir verdienen möglicherweise Geld, wenn Sie auf Links zu unseren Partnern klicken. Erfahren Sie mehr. Als IBM das erste Festplattenlaufwerk herstellte

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Als IBM vor etwa 70 Jahren das erste Festplattenlaufwerk (HDD) herstellte, wog es über eine Tonne und bot nur 3,75 MB Speicherkapazität. Trotz enormer Zuwächse bei Speicherdichte und Leistung in den letzten Jahren hat Flash-Speicher die Festplatten im Consumer-Bereich in allen Laptops und Tablets der unteren Preisklasse ersetzt. In der Enterprise-Storage-Branche machen Festplattenlaufwerke jedoch weiterhin einen großen Marktanteil aus.

Branchenexperten prognostizieren zunehmend, dass sich auch das bald ändern wird. Auf der Pure//Accelerate-Konferenz 2023 sagten mehrere Redner den bevorstehenden Tod mechanischer Festplattenlaufwerke voraus. Hier ist eine Zusammenfassung von fünf Gründen, warum das Ende der Festplatte in Sicht sein könnte.

Als Flash vor zehn Jahren zum ersten Mal in Solid-State-Laufwerken (SSDs) auftauchte, boten diese Laufwerke eine Speicherkapazität von etwa 512 GB – deutlich weniger als die größten 4-TB-Festplatten. Ein Jahrzehnt später erreichen Festplatten maximal etwa 20 TB, während SSDs mit Kapazitäten über 100 TB erhältlich sind, obwohl kleinere, günstigere SSDs mit 30 TB üblicher sind.

John Cosgrove, Gründer und Chief Visionary Officer von Pure Storage, sagte, sein Unternehmen habe den SSD-Formfaktor vor Jahren aufgegeben und sei auf Direct Flash Modules (DFMs) umgestiegen. Das Unternehmen hat kürzlich ein 48-TB-DFM auf den Markt gebracht und die Veröffentlichung eines 75-TB-DFM für später in diesem Jahr geplant, was die Bereitstellung von 1,5 Petabyte (PB) in einem Array mit drei Rackeinheiten (RU) oder 30 PB in einem einzelnen System ermöglicht.

Mit einem 150-TB-DFM für 2024 und einer 300-TB-Einheit bis 2026 prognostiziert Cosgrove, dass es irgendwann ein PB-Flash-Modul geben wird. Die Roadmap für die Festplattenkapazität hingegen sieht eine Sackgasse bei rund 40 TB bis zum Ende des Jahrzehnts vor.

„Die Lücke in der Speicherdichte zwischen Flash und Festplatte wird von Jahr zu Jahr größer“, sagte er.

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Ein weiteres Problem bei mechanischen Festplattenlaufwerken besteht darin, dass sie ausfallen. Sie bestehen aus beweglichen Teilen und Reibung und Hitze verursachen Probleme. Einige sehr große Rechenzentren beschäftigen Mitarbeiter, die nur Server oder Festplatten austauschen, die nicht mehr funktionieren.

Eine aktuelle Studie ergab, dass die jährliche Ausfallrate (AFR) von Festplatten 1,37 Prozent beträgt. Vergleichen Sie dies mit einer lebenslangen Ausfallrate von 0,89 Prozent für SSDs mit einer geschätzten Lebensdauer von etwa fünf bis zehn Jahren.

SSDs waren ursprünglich so konzipiert, dass sie sich an die bestehende HDD-Architektur anpassen und in HDD-Steckplätze passen, von Disk-Array-Controllern gesteuert werden und HDD-Protokolle nutzen konnten, was bedeutete, dass Flash-Array-Anbieter den SSD-Herstellern ausgeliefert waren, wenn es um die Geschwindigkeit ging Ausdehnung, Kapazität, Dichte und Preis. Durch die Aufhebung dieser Designbeschränkung beträgt die Ausfallrate des DFM von Pure ein Sechstel der von SSDs, was auf einen besseren Verschleißgrad und die Verwendung der unternehmenseigenen Controller, der Flash-Architektur und des Purity-Betriebssystems zurückzuführen ist.

Festplatten können da nicht mithalten.

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Ursprünglich ein untergeordneter Faktor bei der IT-Beschaffung, ist Nachhaltigkeit heute ein dominierender Faktor. Virgin Media O2, das größte Telekommunikationsunternehmen des Vereinigten Königreichs, geht davon aus, dass 25 bis 30 Prozent der Beschaffungsentscheidungen darauf entfallen, im Vergleich zu 1 Prozent vor ein paar Jahren. Hinsichtlich des Energieverbrauchs gibt es keinen Vergleich zwischen Festplatten und Flash-Laufwerken.

Ajit Sharma, Business Optimization Manager bei Virgin Media O2, sagte, sein Unternehmen habe den Stromverbrauch seines Rechenzentrums durch die Umstellung von Festplatte auf Flash um 96 Prozent gesenkt.

Die Stromkosten in Großbritannien sind in den letzten zwei Jahren um das Fünf- bis Zehnfache gestiegen, und Virgin Media O2 – das für die meisten seiner Rechenzentren Colocation-Dienste nutzt – verzeichnete einen starken Anstieg der Stromausgaben. Durch die Einführung von Flash-Arrays konnte das Unternehmen den Platzbedarf seines Rechenzentrums drastisch reduzieren und seinem Ziel, bis 2040 klimaneutral zu sein, erhebliche Fortschritte machen.

„Durch den Verzicht auf Festplatten haben wir 48.000 Tonnen Elektroschrott eingespart“, sagte Sharma. „Durch die Platzersparnis müssen wir keine neuen Rechenzentren mehr eröffnen, da wir so viel in bestehende Einrichtungen unterbringen können.“

Das ist nicht nur gut für das Unternehmen, sondern auch gut für die Umwelt. Schätzungen zufolge werden 1 bis 1,5 Prozent der weltweiten Energie in Rechenzentren verbraucht – und die Speicherung macht fast ein Viertel davon aus, fast ausschließlich über Festplatten. Der Wechsel von Festplatte zu Flash kann den Energieverbrauch von Rechenzentren erheblich senken und die Treibhausgasemissionen enorm reduzieren.

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Da künstliche Intelligenz (KI) für viele Unternehmen oberste Priorität hat, werden Grafikprozessoren (GPUs) in Rekordzahlen eingesetzt. Zentraleinheiten (CPUs) packen außerdem mehr Kerne und Rechenleistung auf weniger Raum als je zuvor.

Anwendungen wie Metaverse, 3D-Simulation und Video-Streaming bedeuten in Verbindung mit den Gehältern von Datenwissenschaftlern und hochbezahlten IT- und KI-Spezialisten einen enormen Preis. Die bestehende Infrastruktur muss Schritt halten, um den vollen Nutzen aus diesen Investitionen zu ziehen, und Festplatten sind zunehmend nicht mehr dafür geeignet.

Festplattenlaufwerke sind zu langsam. Sie können Daten nicht schnell genug bereitstellen. Das obere Ende des Marktes diente als Haupteinstiegspunkt für die Einführung von Flash-Speicher, der ursprünglich als nützlich für eine sehr kleine Ebene von Daten und Arbeitslasten mit höchster Priorität gedacht war. Aber jetzt wollen Unternehmen immer größere Datenrepositorys analysieren und greifen auf Flash für Anwendungsfälle zurück, die weit über den reinen Top-Tier-Speicher hinausgehen.

„Wirklich teure GPUs und teure Datenwissenschaftler benötigen die höchste Leistung, um ihren Wert zu maximieren“, sagte Rob Lee, CTO von Pure Storage. „KI ist kein Ort für kalte Daten, Silos oder Festplatten.“

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Basierend auf den Medienbeschaffungs-, Wartungs- und Betriebskosten über drei Jahre sagte Eric Burgener, Director of Technical Strategy bei Pure, dass Flash in den neuesten DFMs etwa 20 Cent pro GB kostet. Das sei vergleichbar mit den dreijährigen Kosten für Unternehmensfestplatten der gehobenen Preisklasse, sagte er, wenn man die effektive Kapazität berücksichtigt, da die meisten Festplattenanbieter sagen, dass man nicht mehr als 60 bis 80 Prozent der Gesamtkapazität einer Festplatte speichern sollte.

Burgener sagte, dass die Kostenparitätsschätzung auch berücksichtigt, dass HDD-Systeme alle drei bis fünf Jahre ausgetauscht werden müssen, während bei Flash-Systemen Lebenszyklen von bis zu zehn Jahren erwartet werden.

Auch wenn in diesen Berechnungen etwas kreative Mathematik steckt, ist das Argument überzeugend, dass die Rohpreise für Festplatten pro GB nicht mit den Rohpreisen für Flash pro GB verglichen werden sollten, da ihre Lebenszykluskosten höher sind.

Da sich die beiden hin zu einer offensichtlicheren Parität bewegen, ist Flash bereit, über den Speicher der obersten Ebene hinauszugehen und den Speicher der mittleren Ebene von HDD-Anbietern zu übernehmen. Burgener prognostiziert, dass Flash bis 2026 so erschwinglich sein wird, dass selbst auf den niedrigsten Speicherebenen kein Festplattenbedarf mehr besteht.

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Flash-NAND-Speicher – der Typ, der in USB-Flash-Laufwerken, Speicherkarten und Solid-State-Laufwerken verwendet wird – macht bereits 80 Prozent des weltweiten Speicherkapazitätsmarktes aus. Die restlichen 20 Prozent, die größtenteils aus Unternehmensspeicher bestehen, sind bedroht. So wie CDs Schallplatten ersetzten und Kassetten und DVDs Videobänder ersetzten – nur um dann wiederum von Streaming-Diensten ersetzt zu werden –, wird Flash wahrscheinlich Festplatten ersetzen. Da die Kapazitäten steigen und die Kosten sinken, sind Festplatten in allen Bereichen der Technik eine vom Aussterben bedrohte Spezies.

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