Fünf aktuelle Trends bei der Datenspeicherung

Milliarden von IoT-Geräten erzeugen immer grössere Datenmengen. Diese Daten bergen enormes Potenzial, unter anderem können da­raus neue Geschäftsmodelle entwickelt oder Fertigungsprozesse effizienter gestaltet werden. Aber die neue Lust an Informationen bringt auch Herausforderungen mit sich: Wie lassen sich die Datenfluten effizient speichern? Wo liegen die Zukunftstrends beim Thema Storage? Diese und weitere Fragen versucht die Industrie stetig zu beantworten. Welche fünf Trends im Bereich der Datenspeicherung aktuell wichtig sind:

Verschiebung von der Cloud zu Edge Computing

In der Frühphase des IoT wurden Anwendungen in erster Linie von Clocud-Platt­formen unterstützt. Rechenleistung und ­Intelligenz verschieben sich jedoch zunehmend von der Cloud an den Netzwerkrand. Das Zusammenspiel von 5G, KI und IoT macht es möglich, dort deutlich mehr Daten direkt zu verarbeiten. Für viele IoT-Anwendungen ist es inzwischen essenziell, dass die Daten schon am Ort ihrer Erfassung überprüft, analysiert und umgewandelt werden, beispielsweise bei Fahrzeug­sensoren, Robotern oder Drohnen. Dadurch entsteht mehr Bedarf für Speicher in Edge-Geräten, was wiederum neue Herausforderungen mit sich bringt. So ist am Netzwerkrand eine möglichst hohe, aber vor allem skalierbare Speicherkapazität nötig. Insbesondere dann, wenn sehr viele Endpunkte miteinander verbunden sind. Wie die Storage-Lösung beschaffen sein muss, hängt beispielsweise auch von der Umgebung ab. Je exponierter oder gar unwirtlicher der Ort, an dem die Datengewinnung und -verarbeitung erfolgt, desto spezieller sind die Anforderungen an Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Speichers.

Eine Schlüsselrolle bei IoT-Anwendungen kommt der Netzwerklatenz zu. Bei einer zu langsamen Weiterverarbeitung können die erfassten Daten verfälscht werden oder gar verlorengehen. Edge-Speicher sind in der Lage, die Datenerfassung zu verwalten und stellen ausreichend Rechenressourcen bereit, um diese Daten in Echtzeit zu aggregieren und zu analysieren – etwa durch den Einsatz von KI oder maschinellem Lernen (ML). So entstehen sofort nutzbare Erkenntnisse auf Geräteebene.

Neuer bevorzugter Speichertyp bei IoT-Anwendungen

Zuverlässige und schnelle Speicherlösungen sind entscheidend für eine optimale Leistung der Edge-Geräte. In IoT-Anwendungen werden normalerweise NOR- und NAND-Flash-Speicher verwendet. NOR ist stabil sowie zuverlässig und zeichnet sich unter anderem durch eine hohe Lebensdauer, einen geringen Stromverbrauch sowie die Execute-in-place-Fähigkeit (XIP) für schnelleres Hochfahren aus. NAND wiederum ist in jeder anderen Hinsicht schneller, benötigt weniger Platz, ist kostengünstiger und erreicht eine höhere Dichte.

Traditionell wurde NOR als Codespeicher mit hoher Zuverlässigkeit verwendet, NAND hingegen für grössere Kapazität und höhere Leistung. In den vergangenen Jahren hat sich dies gewandelt. NAND wird auch bei der Codespeicherung immer beliebter. Dieser Paradigmenwechsel wird sich weiter verstärken, da IoT-Anwendungen immer anspruchsvoller werden und moderne Edge-Geräte Codes speichern können. NAND-basierte Speicherlösungen wie eMMC (Embedded Multimedia Card), UFS (Universal Flash Storage) oder SSD (Solid State Drive) rücken in nahezu allen Bereichen – von der fertigenden Industrie bis hin zur Medizintechnik – in den Vordergrund.

Cold Storage nimmt an Bedeutung zu

In einer sich wandelnden – zunehmend hybriden – Arbeitswelt ändern sich auch die Anforderungen an Storage-Lösungen. Wenn Kolleginnen und Kollegen von mehreren Standorten aus zusammen­arbeiten, können kritische Daten nicht mehr nur an einem zentralen Ort gespeichert werden. Um dennoch auf die Daten zugreifen und sie schützen zu können, müssen Unternehmen lokale, externe und Cloud-Back-ups sowie Archivierungs­lösungen einsetzen.

Mehrfache Sicherungskopien an verschiedenen Orten steigern allerdings die Speichermenge in Rechenzentren signifikant. Daher gilt es zu prüfen, wie Daten am effizientesten archiviert werden können. Langzeitarchive, auch Cold Storage genannt, bieten eine passende Lösung. Daten, auf die nicht sofort zurückgegriffen werden muss, werden dabei kostengünstig gespeichert und archiviert, bis sie benötigt werden. Die zunehmende Bedeutung von Cold Storage ist auch eine Antwort auf Cyber-Attacken wie Ransomware-Angriffe. Diese sind wesentlich weniger gefährlich, wenn externe Sicherungskopien bestehen.

Die meisten Cold-Storage-Archive sind entweder auf Bändern oder auf Festplattenlaufwerken (HDDs) untergebracht. Bandspeicher sind zwar preiswerter als HDDs, haben aber auch eine höhere Latenzzeit beim Datenzugriff. HDDs und Plattformen der nächsten Generation haben entscheidenden Anteil daran, die Effizienz von Archivlösungen weiter zu steigern.

Eine (energie-)effiziente Datenspeicherung ist essenziell

Um der immer grösseren Datenflut Herr zu werden, nutzen viele Firmen Rechenzentren. Diese verbrauchen jedoch riesige Mengen an Strom und haben damit nicht unerheblichen Anteil an den weltweiten CO2-Emissionen. Auf energiesparende Rechenzentren zu setzen, lohnt sich nicht nur ökologisch, sondern auch finanziell und senkt die Gesamtbetriebskosten. Um die Energieeffizienz bei der Datenspeicherung zu steigern, gibt es verschiedene Ansatzpunkte.

So ist es sinnvoll, auf hochkapazitive Laufwerke umzusteigen. Wenige Laufwerke mit hoher Kapazität sind energieeffizienter als mehrere Laufwerke mit niedriger Kapazität. Gleichzeitig wird somit die Speicherdichte pro Rack erhöht, was wiederum deren benötigte Anzahl verringert. Auch mit JBoD (Just a Bunch of Disks)-Lösungen kann der Stromverbrauch reduziert werden. Die Laufwerke werden dabei mittels moderner Technologien, wie wir sie exklusiv bieten, vor Vibrationen geschützt und der Luftstrom wird so kanalisiert, dass optimale Betriebstemperaturen aufrechterhalten werden können. Eine zusätzliche teure Kühlung ist nicht mehr erforderlich. Lohnend ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung von helium- statt luftgefüllten Festplatten. Da Helium nur ein Siebtel der Dichte von Luft hat, gibt es weniger Turbulenzen im Inneren des Laufwerks.

Das Erfolgsrezept besteht letztlich darin, die bestehende Infrastruktur zu modernisieren und effizienter zu gestalten. Es gibt mehrere neue Ansätze, die dabei helfen. So ist beispielsweise Zoned Storage ein gutes Werkzeug, um Daten intelligent zu speichern und damit Leistung sowie Speicherdichte zu erhöhen, Latenzzeiten zu verkürzen und Betriebskosten zu senken.

Mit einer intelligenten Storage-Strategie zum Erfolg

Die Beispiele verdeutlichen: Speicher­lösungen sind auf vielen Ebenen ein kritischer Faktor beim Einsatz von IoT, aber auch für die grundsätzliche Leistungs­fähigkeit von Unternehmen. Eine intelligente Storage-Strategie ist daher unverzichtbar und sollte bei allen Investitionen frühzeitig mitgedacht werden.

Durch das stetig wachsende Volumen an Datenströmen entstehen bei der Speicherung neue Herausforderungen. Mit den passenden Lösungen lassen sich diese jedoch meistern.

 

NOR- vs. NAND Flash

NOR-Flash wird in der Regel für den Programmspeicher von Microcontrollern verwendet und kommt beispielsweise auch als nicht-flüchtiger Speicher für das BIOS bzw. UEFI eines PCs zum Einsatz. Aufgrund der internen seriellen Schaltung bei NAND-Flash ist das Lesen und Schreiben nur in Blöcken möglich.