Softwarebasierte Speicherarchitektur: Die Vorteile von Native RAID für HPC und KI
1. Leistungsoptimierung
Native RAID wird direkt im Dateisystem bzw. auf Software-Ebene realisiert. Dadurch kann der Storage-Stack optimal auf schnelle Speichermedien wie NVMe oder HDDs zugreifen – ohne die Limitierungen klassischer Hardware-RAID-Controller. Das ermöglicht maximale Datendurchsatzraten und niedrige Latenzen, was für speicherintensive HPC- und AI-Workloads entscheidend ist.
2. Skalierbarkeit und Flexibilität
Softwaredefinierte Speicherarchitekturen (Software Defined Storage, SDS) mit Native RAID bieten deutlich mehr Flexibilität bei der Zuteilung der Speicherressourcen und Systemerweiterung als herkömmliche Hardwarelösungen. Kapazitäten, Leistungsklassen und Redundanzlevel lassen sich sehr dynamisch anpassen, was ideal für Datenplattformen mit wachsenden und sich verändernden Anforderungen ist.
3. Effizientes Rebuild-Verhalten
Ein zentraler Vorteil von Native RAID liegt bei der Wiederherstellung der Redundanz nach einem Festplattenausfall. Während Hardware-RAIDs meist blockbasiert und sequenziell wiederaufbauen, nutzt Native RAID Verfahren wie Erasure Encoding, das vollständig im Filesystem implementiert ist. Dadurch kann z. B. ein kritischer Rebuild von Speichermedien von bis zu 22 TB schnell (< 1 Stunde) gewährleistet werden. Der kritische Rebuild behandelt dabei die Blöcke bzw. Dateien, welche aus Sicht des Dateisystems keine Redundanz mehr haben. Sobald wieder ein 8+1P dargestellt ist, wechselt das System in den normalen Rebuild. Ein normaler Rebuild einer einzelnen, vollen Festplatte liegt bei unter 24 Stunden ohne Leistungsbeeinträchtigungen. Das reduziert nicht nur die Ausfallzeiten, sondern verhindert auch Engpässe bei Durchsatz und Latenz während der Rebuild-Phase.
4. Erhöhte Datensicherheit
Mit Hilfe von End-to-End-Checksummen und Versionierung kann Silent Data Corruption – ein schleichender, oft zunächst unbemerkter Datenfehler – zuverlässig erkannt und vermieden werden. Die Integrität der Daten kann von der Quelle über das Netzwerk bis zum physischen Speichermedium sichergestellt werden. Gerade im wissenschaftlichen Rechnen und maschinellem Lernen, wo Datenqualität kritisch ist, ist das ein zentraler Vorteil.
5. Zukunftssichere Architektur
Da Native RAID rein softwarebasiert arbeitet, kann es kontinuierlich mit neuen Algorithmen, Protokollen und Hardware-Fähigkeiten aktualisiert werden.
Fazit:
Native RAID bietet für datenintensive Anwendungsgebiete wie HPC und AI entscheidende Vorteile: Hohe Leistung, Effizienz im Rebuild, umfassende Datensicherheit und flexible Skalierbarkeit.
IBM Storage Scale implementiert die Native RAID-Funktionalität als „IBM Storage Scale RAID“ direkt auf Filesystem- bzw. Softwareebene und ist somit nicht auf klassische Hardware-RAID Controller angewiesen.