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So unterscheiden sich Primär- und Sekundärspeicher
Primär- und Sekundärspeicher sind für unterschiedliche Aufgaben konzipiert und können im Zusammenspiel die Datenspeicherung optimieren. Wir erklären, worauf Sie achten müssen.
Storage-Tiers (so genannte Speicherebenen) kommen seit geraumer Zeit in Speicherumgebungen zum Einsatz, um Storage optimiert zu nutzen. Diese Storage-Tiers bestehen aus verschiedenen Storage-Typen, die jeweils für spezifische Aufgaben konzipiert wurden. In der Regel kann Storage in zwei große Untergruppen aufgeteilt werden: primärer Speicherund sekundäres Storage.
Speicher im Allgemeinen soll digitale Informationen sicher speichern, für längere Zeiträume vorhalten und bei Bedarf Wiederherstellungskopien von Daten und Anwendungen zur Verfügung stellen. Hierbei funktioniert das Prinzip der Storage Tiers so, dass geschäftskritische Daten und Daten mit hohen Anforderungen an Latenz und Geschwidigkeit auf dem schnellsten und sichersten Tier (in der Regel Tier1, in manchen Fällen auch Tier 0 genannt) abgelegt. Die nachfolgenden Speicherebenen werden dann mit Storage-Arten ausgestattet, die kostengünstiger und meist langsamer sind.
Die einzelnen Rollen von Primär- und Sekundärspeicher
Per Definition ist der Primärspeicher eines Systems der Hauptspeicher, auf den der Prozessor (CPU) direkten Zugriff hat. Andere Begriffe für den primären Speicher sind zudem Arbeitsspeicher, Hauptspeicher sowie RAM (Random Access Memory) oder ROM (Read-Only Memory). Es handelt sich hierbei um flüchitgen Speicher, das heißt, dass bei einem Stromausfall oder Systemabsturz die dort gespeicherten Daten verloren gehen. Primäres Storage bietet schnellere Zugriffs- und Datenübertragungsraten im Vergleich zu Sekundärspeicher. Dieser Storage-Typ bietet weniger Speicherkapazität als sekundäres Storage und kostet zudem mehr pro Kapazitätseinheit.
Der Primärspeicher hält Daten und Anwendungen bereit, die gerade vom Prozessor verarbeitet werden oder werden sollen. Er ist unverzichtbar für die Ausführung von Computerprogrammen und die Funktionalität des Betriebssystems.
Der Prozessor greift über den Adressbus auf den Primärspeicher zu. Durch virtuelle Speichertechniken kann der Primärspeicher bei Bedarf auf andere Speichermedien ausgelagert werden. Das bedeutet, dass eine Partition im Sekundärspeicher durch Virtualisierung oder Paging geschaffen wird, der dann dem RAM zur Verfügung steht, wenn nicht genügend Speicherkapazität vorhanden ist.
Beim Sekundärspeicher handelt es sich um Storage, auf das die CPU nicht direkt zugreift. Das Speichersystem kommuniziert über Ein- und Ausgabekanäle mit dem Prozessor zum Lesen und Schreiben von Daten. Im Gegensatz zum Primärspeicher ist Sekundärspeicher nichtflüchtig, das heißt die Daten bleiben auch ohne Stromversorgung oder bei einem Systemausfall erhalten.
Sekundärspeicher offeriert mehr Speicherkapazitäten als primäres Storage, wobei der Zugriff auf die Daten allerdings langsamer erfolgt. Dafür ist dieser Speichertyp kostengünstiger und die Systeme sind oft hochskalierbar. Sekundärspeicher wird für unterschiedliche Konfigurationen eingesetzt, darunter unter anderem:
- Das Sichern inaktiver (kalter) Daten, die aber noch zugreifbar sein müssen.
- Backup und Recovery.
- Archivierung und Langzeitvorhalten von Daten.
- Vorhalten von Daten für KI-Umgebungen.
Wie die Bedeutung von Primär- und Sekundärspeicher verwischt wird
In den letzten Jahren wurden die Begriffe oft fälschlicherweise verwischt. So nutzen einige Storage-Hersteller den Begriff Primärspeicher, wenn sie eigentlich hochkapazitiven und leistungsstarken Storage für geschäftskritische Daten (Primärdaten) oder KI-relevante Daten meinen. Das kann zu Verwirrung führen, beispielsweise bei Absprachen zwischen Händler und Kunde oder zischen dem Administrator und beispielsweise einem Manager, der bestimmte Vorstellungen für seine IT abstimmen möchte.
Administratoren und IT-Verantwortliche sollten sicherstellen, dass es nicht zu dieser Verwischung kommt und das alle Beteiligten genau wissen, was Primär- und Sekundärspeicher unterscheidet, damit dies nicht zu Problemen führt.
Die Rolle von Primär- und Sekundärspeicher für künstliche Intelligenz
Beide Speichertypen kommen mitttlerweile in KI-Umgeungen zum Einsatz, werden aber auch hier für unterschiedliche Zwecke genutzt. Da primäres Storage schnellen Datenzugriff garantiert, eignet es sich für Echtzeitverarbeitungen für Anwendungen wie maschinelles Lernen oder neuronale Netze. Somit lassen sich Daten schnell laden und verarbeiten, was gerade für Sprach- und Bilderkennung entscheidend ist. Des weiteren bietet dieser Speicher geringere Latenzzeiten und kann gleichzeitig mehrere Prozesse ausführen, zum Beipiel die Datenvorverarbeitung sowie das Modelltrainung und die Modellevaluierung.
Obwohl langsamer, findet auch Sekundärspeicher seinen Platz in KI-Umgebungen. Insbesondere Objektspeicher wird häufig dafür eingesetzt, da er – wie andere Storage-Systeme auch – unstrukturierte Daten unterstützt. Somit eigent er sich unter anderem für Batch- und Stream-KI-Pipelines. Der Vorteil der hohen Skalierbarkeit ist ein weiterer Fakt, der für Sekundärspeicher in KI-Umgebungen spricht. KI-Anwendungen erzeugen sehr schnell sehr viele Daten, die von Primärspeicher nicht bedient werden können. Dadurch lässt sich sekundäres Storage generell im KI-Lebenszyklus einsetzen, beispielsweise für das Vorhalten großer, gereinigter Datensätze zum Training von ML-Modellen, zum Testen und Validieren bereits erstellter Modelle oder zur Bereitstellung und Anwendung der Modelle. Darüber hinaus sind die Kosteneffizienz und die Flexibilität dieses Speichertyps hilfreich bei der Installation von Storage für KI-Umgebungen, da er für große Datenmengen weniger kostet und sich flexibel an wachsende Storage-Anforderungen anpassen lässt.
Primär- und Sekundärspeicher in der Cloud
Unternehmen müssen nicht immer die Storage-Hardware im eigenen Rechenzentrum vorhalten, denn zahlreiche Cloud Service Provider bieten ihre eigenen Lösungen für Primär- und Sekundärspeicher an. Dies geschieht in der Regel in Form von Storage Tiers, wobei der Anwender seine Anwendungen mit dem passenden Tier adressieren kann. Tier 1 ist meist Primärspeicher, Tier 2 und 3 Sekundärspeicher. Auf der Ebene des Tier 1 können wie oben erwähnt Echtzeitverarbeitungen und anspruchsvolle Anwendungen mit geringen Latenzzeiten betrieben werden, wohingegen Sekundärspeicher für generelle Speicherdienste, Datenbanken oder reinen Datenspeicher in den Tiers 2 und 3 bereitsteht. Auch hier ist der Primärspeicher teurer als der Sekundärspeicher, allerdings können Unternehmen den Vorteil nutzen, die Hardware nicht selbst aufstellen, warten und aktualisieren zu müssen.
