Storage. Backup. Virtualisierung.
Storage Tiering · Version 1.10 · © Stor IT Back 2026
Storage-Tiering bezeichnet die automatische oder regelbasierte Verteilung von Daten auf unterschiedliche Speicherklassen. Häufig oder besonders performancekritisch genutzte Daten werden auf schnellen Medien wie NVMe-SSDs oder anderen Enterprise-SSDs gespeichert, während weniger aktive Daten auf kostengünstigere und kapazitätsorientierte Speichermedien verschoben werden.
Ziel des Tierings ist es, Performance, Speicherkapazität und Kosten optimal miteinander zu kombinieren. Nicht alle Daten benötigen die gleiche I/O-Leistung oder Latenz. Datenbanken, virtuelle Maschinen und aktive Anwendungsdaten können beispielsweise von schnellem Flash-Speicher profitieren, während selten verwendete Dateien auf HDDs, Objektspeicher oder Archivsysteme ausgelagert werden können.
Bei klassischen hybriden Storage-Systemen kommen dafür beispielsweise SSD-, SAS- und NL-SAS-Laufwerke zum Einsatz. Moderne Tiering-Konzepte können darüber hinaus lokale Storage-Systeme, Objektspeicher und Cloud-Speicher miteinander verbinden. Welche Speicherklassen verwendet werden, hängt vom jeweiligen Storage-System und dessen Tiering-Funktionen ab.
Der Grundgedanke des Storage-Tierings lautet: Performance dort bereitstellen, wo sie benötigt wird, und Speicherkosten dort reduzieren, wo hohe Leistung nicht erforderlich ist.
Die Bezeichnungen und Nummerierungen der einzelnen Tiers sind nicht standardisiert und unterscheiden sich zwischen Herstellern und Technologien. Ein klassisches Tiering-Modell kann beispielsweise folgendermaßen aufgebaut sein:
Tier 0: Sehr performanter Flash-Speicher, beispielsweise
NVMe-SSDs, für besonders latenz- oder IOPS-kritische Daten.
Tier 1: Performanter Primärspeicher, beispielsweise
Enterprise-SSDs oder in klassischen Hybrid-Systemen schnelle SAS-Laufwerke.
Tier 2: Kapazitätsorientierter Speicher für weniger aktive Daten,
beispielsweise Nearline-HDDs oder andere kostengünstige Speicherklassen.
Tier 3 / Archive Tier: Sehr selten benötigte Daten auf
Objektspeicher, Cloud-Speicher oder Tape. Diese Ebene wird häufig eher dem
HSM- oder Archivierungsbereich zugeordnet.
Nicht jedes Storage-System verwendet alle Tier-Stufen. Hersteller können andere Namen, eine andere Anzahl von Klassen oder vollständig andere Tiering-Konzepte verwenden.
In die Richtung der Kosteneinsparung bei SSDs geht die Deduplizierung der Daten, gerade auf SSDs. Zusammen mit der Komprimierung ein häufig eingesetztes Verfahren, um Kosten zu sparen.
Kurz: Storage Tiering ist das Verschieben von Daten auf verschiedene Typen von Speichermedien nach vordefinierten Regeln.
Block-Tiering verschiebt einzelne Datenbereiche beziehungsweise Blöcke zwischen Speicherklassen,
ohne dass das Storage-System die darin enthaltenen Dateien oder Datenbankstrukturen kennen muss.
Und genauso wie im Filesystem ermittelt die Tiering-Anwendung im Speicher-Controller
die Zugriffshäufigkeit von Blöcken und verschiebt mit diesen Informationen
die Blöcke zwischen den Festplatten-Tiers.
Ein Beispiel ist eine Datenbank: Auf dem Storage befinden sich Datenbereiche, die sehr häufig angesprochen werden, und andere Bereiche, auf die nur selten zugegriffen wird. Das Storage-System analysiert diese Zugriffsmuster und kann aktive Datenblöcke auf eine schnelle Speicherklasse verschieben, während weniger aktive Blöcke auf kapazitätsorientiertem Speicher verbleiben oder dorthin migriert werden.
Welche Zugriffe dabei ausgewertet werden und auf welchem Tier neue Daten zunächst abgelegt werden, hängt vom jeweiligen Storage-System und dessen Tiering-Policy ab. Je nach Hersteller können beispielsweise I/O-Aktivität, Lese- und Schreibzugriffe, Alter der Daten und vorgegebene Policies die Platzierung beeinflussen.
Das File Tiering, also das dateibasierten Verschieben,
bewertet vollständige Dateien und verschiebt sie anhand von Kriterien wie Alter, Zugriffshäufigkeit oder Dateityp auf unterschiedliche Speicherklassen.
Zum Beispiel in einem Fileserver: Es
gibt Dateien, die häufig genutzt werden, Dateien die selten genutzt werden
und viele Daten die eigentlich nur einmal geschrieben werden, aber danach nie
wieder genutzt werden. Da kann die Aufteilung auf die einzelnen Storage-Tiers
sehr einfach erfolgen. Es muss nur die Änderungs- und Zugriffshäufigkeit
der Datei ermittelt werden und dann eine Verschiebung auf die unterschiedlichen
Plattengruppen vorgenommen werden.
Dies wird schon sehr lange unter dem Begriff
HSM (Hierarchisches Speicher-Management)
eingesetzt. Die HSM-Funktion nutzt also das Tiering.
Ein manuelles File-Tiering ist auch möglich. Auf einem Fileserver muss
nur nach alten und nicht genutzten Dateien gesucht werden und diese können
dann verschoben werden. Bei einer rein manuellen Verschiebung geht jedoch die Transparenz für Anwendungen und Benutzer verloren.
HSM- und File-Tiering-Lösungen automatisieren deshalb Migration und Rückholung der Daten und ermöglichen weiterhin einen transparenten Zugriff über den ursprünglichen Namensraum.
Also braucht man doch eine HSM-Software, die den Zugriff über die einzelnen Tiers ermöglicht.
Ein klassisches Praxisbeispiel für automatisches Block-Tiering ist Dell Unity FAST VP (Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools). FAST VP wird bei hybriden Dell-Unity-Systemen eingesetzt und verteilt Daten innerhalb eines Storage-Pools anhand ihrer Aktivität auf unterschiedliche Laufwerksklassen.
Das Tiering kann bei diesem System kostenfrei genutzt werden. Die einzelnen Tiers
werden bei Dell etwas anders benannt:
Tier 0 wird zu Extreme Performance Tier
Tier 1 wird zu Performance Tier
Tier 2 wird zu Capacity Tier
In den Extreme Performance Tier kommen die Flash-Drives, also im Falle der Unity sind das SSDs. Im Performance Tier entweder 10k oder 15k SAS Platten,
also drehende HDDs. Im Capacity Tier dann die NL-SAS Platten. Also eine Aufteilung ganz nach dem Standard.
Diese einzelnen Tiers werden über einen RAID-Level in einen Pool zusammengefasst.
Ein Multi-Tier-Pool kann unterschiedliche Laufwerkstypen enthalten. Bei klassischen Unity-Pools kann
für die einzelnen Tiers jeweils eine passende RAID-Konfiguration verwendet werden.
Hört sich im ersten Moment recht seltsam an, aber die Daten müssen ja die Möglichkeit haben, auf allen 3 Tiers landen zu
können.
Dell hat für die Unity eine feste Slice-Größe für das Tiering von 256 MB. Damit werden immer diese 256 MB großen Blöcke für das Tiering, also das Verschieben der Daten
betrachtet und später auch verschoben. Aber warum so große Blöcke, da ist ja kaum eine Unterscheidung möglich. Na ja, je kleiner die Blöcke sind, desto größer ist der Aufwand
für die Ermittlung der Zugriffe. Und diese Größe scheint ein guter Mittelwert zu sein, ähnliche Größen werden auch von anderen Herstellern genutzt.
Für den Pool kann jetzt nur noch die Zeit vorgegeben werden, in der die Daten optimiert, also verschoben werden. Eine Start-Zeit und eine Laufzeit. Dies sollte man so wählen, dass es
nicht in die Hauptlastzeit fällt. Mehr ist da nicht vorzugeben.
Alles Weitere erfolgt beim Anlegen der LUN und kann für jede LUN individuell vorgegeben werden. Ich kann also auf diesem Tiering Pool auch eine LUN anlegen, für die das Tiering nicht
aktiv ist, sondern die fest auf einem Tier liegt. Damit lässt sich das Tiering sehr individuell einstellen. Für eine Standard-LUN kann man einen Start-Tier vorgeben. Auf diesem Tier
werden neue Daten als erstes abgelegt. Hier kann man zum Beispiel die SSDs schonen und die Neuablage auf dem Tier 1 durchführen und erst später optimieren, allerdings ist der Default
Start High then Auto-Tier. Beim Standard ist also die wichtige Performance wichtig, neue Daten kommen gleich auf Tier 0 und werden dann optimiert.
Aber auch eine LUN ohne Tiering kann angelegt werden. Zum Beispiel für ein Test-System, da brauche ich weder Tier 0 noch Tier 1, die Tests sollen nur auf Tier 2 erfolgen. Also legt man
die LUN fest auf Tier 2 an. Ein automatisches Tiering ist dann für diese LUN deaktiviert. Oder eine LUN für eine sehr wichtige Datenbank, die kann dann fest auf Tier 0 gelegt werden.
Auch dort ist dann kein Tiering aktiv, die Daten bleiben immer auf Tier 0.
In der Praxis ist es meist sinnvoll immer das Tiering zu nutzen, weil jede Datenbank und jede Applikation haben Bereiche mit wenigen Zugriffen. Und damit kann Speicherplatz auf
dem teuren Tier 0, den SSDs, gespart werden für noch mehr Daten, die Performance brauchen.
Tiering mit dem FAST VP Feature der Dell Unity XT Serie
Storage-Tiering bezeichnet die automatische oder regelbasierte Verteilung von Daten auf unterschiedliche Speicherklassen. Häufig oder besonders performancekritisch genutzte Daten können auf schnellen Medien wie NVMe-SSDs oder anderen Enterprise-SSDs gespeichert werden, während weniger aktive Daten auf kapazitätsorientierte und kostengünstigere Speicher verschoben werden. Ziel ist es, Performance, Speicherkapazität und Kosten möglichst effizient miteinander zu kombinieren.
Die verwendeten Speicherklassen hängen vom jeweiligen Storage-System ab. In klassischen Hybrid-Systemen können beispielsweise SSDs, schnelle SAS-Festplatten und kapazitätsorientierte NL-SAS- oder SATA-Festplatten kombiniert werden. Moderne Tiering-Konzepte können zusätzlich Objektspeicher, Cloud-Speicher oder Archivsysteme einbeziehen. Die Bezeichnungen Tier 0, Tier 1, Tier 2 und Tier 3 sind dabei nicht standardisiert und können sich zwischen den Herstellern unterscheiden.
Beim Block-Tiering analysiert das Storage-System die Zugriffe auf einzelne Datenbereiche beziehungsweise Blöcke und verschiebt diese zwischen unterschiedlichen Speicherklassen. Das Storage-System muss dabei weder das Dateisystem noch die darin gespeicherten Dateien kennen. Beim File-Tiering wird dagegen die vollständige Datei betrachtet und anhand von Kriterien wie Alter, Zugriffshäufigkeit oder Änderungsdatum auf eine andere Speicherklasse verschoben.
Beim Tiering wird der Speicherort von Daten zwischen unterschiedlichen Speicherklassen verändert. Beim Caching wird dagegen typischerweise eine zusätzliche Kopie häufig benötigter Daten in einem schnelleren Speicherbereich vorgehalten. Tiering dient damit vor allem der langfristig geeigneten Platzierung von Daten, während ein Cache kurzfristig Zugriffe beschleunigen soll. Einige Storage-Systeme können beide Verfahren miteinander kombinieren.
HSM steht für Hierarchisches Speicher-Management und ist eine spezielle Form des daten- beziehungsweise dateibasierten Tierings. Dabei können selten benötigte Dateien automatisch auf günstigere Speicherklassen oder Archivmedien verschoben werden. HSM-Systeme sorgen in der Regel dafür, dass die Dateien weiterhin über den ursprünglichen Namensraum erreichbar bleiben und bei einem erneuten Zugriff automatisch zurückgeholt werden können.
In vielen Storage-Systemen arbeitet das Tiering unabhängig vom Zugriffsprotokoll. Bei Block-Storage können Server beispielsweise über Fibre Channel oder iSCSI zugreifen, während File-Storage über NFS oder SMB bereitgestellt wird. Das eigentliche Tiering findet innerhalb des Storage-Systems oder der darüberliegenden Datenmanagement-Software statt. Für die Optimierung sind deshalb vor allem die Zugriffsmuster der Workloads und nicht allein das verwendete Protokoll entscheidend.
Datenbanken enthalten häufig Bereiche mit sehr unterschiedlichen Zugriffsmustern. Aktive Tabellen, Indizes oder andere häufig genutzte Datenbereiche können von schnellen Speicherklassen profitieren, während selten verwendete oder historische Daten auf kapazitätsorientiertem Speicher abgelegt werden können. Dadurch lässt sich eine hohe Storage-Performance bereitstellen, ohne die gesamte Datenbank dauerhaft auf dem teuersten Speicher halten zu müssen.
Ja, insbesondere größere Virtualisierungsumgebungen können von Storage-Tiering profitieren. Virtuelle Maschinen erzeugen häufig sehr unterschiedliche I/O-Lasten, und auch innerhalb einer virtuellen Festplatte werden nicht alle Datenbereiche gleich intensiv genutzt. Automatisches Block-Tiering kann häufig verwendete Bereiche auf schnellen Speicher verschieben und weniger aktive Daten auf günstigeren Speicherklassen ablegen. Besonders interessant ist dies bei gemischten Workloads aus produktiven Systemen, Testsystemen und weniger aktiven virtuellen Maschinen.
Storage-Tiering ist besonders sinnvoll, wenn unterschiedliche Speicherklassen vorhanden sind und die gespeicherten Daten deutlich unterschiedliche Performance-Anforderungen besitzen. Typische Einsatzbereiche sind Datenbanken, ERP-Systeme, Fileserver, Virtualisierungsumgebungen und große Datenbestände mit aktiven und selten genutzten Bereichen. Bei reinen All-Flash-Systemen mit einer einheitlichen Speicherklasse kann klassisches Media-Tiering dagegen weniger relevant sein.
Administratoren sollten neben der Kapazitätsverteilung auch Latenz, IOPS, Durchsatz und die Auslastung der einzelnen Speicherklassen überwachen. Viele Storage-Systeme stellen Statistiken zur I/O-Aktivität, zur Tier-Auslastung und zu verschobenen Daten bereit. Ein sinnvoll arbeitendes Tiering sollte dafür sorgen, dass performancekritische Daten ausreichend schnellen Speicher erhalten und gleichzeitig weniger aktive Daten die teuren Speicherklassen nicht unnötig belegen.
