HCI-Testreihe, Teil 3
HCI-Multitalent von DataCore
Die SDS-Lösung (Software-Defined Storage) DataCore One stellt eine Storage-Plattform bereit, die sich sowohl für HCI als auch für die Verwaltung extern angebundener Speichersysteme eignet. One lässt sich unter anderem mit Microsoft Hyper-V- und VMware-vSphere-Servern einsetzen. LANline hat die HCI-Software im Zusammenspiel mit VMware vSphere getestet.
Mit der neuen Software One hat der Storage-Spezialist DataCore eine Lösung entwickelt, die zahlreiche Speicher-Management-Funktionen in einer zentralen Plattform vereint. One kann primäre und sekundäre Speichersysteme verwalten und unterstützt zudem Backup- und Archivierungsfunktionen. Die HCI-Komponente von One stellt die lokal in einem Server verbauten Laufwerke in einem Grid-Verbund als hochverfügbaren Speicher bereit. In One ist zudem die seit vielen Jahren erhältliche Softwarelösung SANsymphony integriert, mit der sich externe Speichersysteme per Fibre Channel oder iSCSI anbinden und als virtualisierter Storage zentral verwalten lassen. Neben Block-Storage unterstützt One auch Objekt- und File-basierte Zugriffe.
DataCore bietet die HCI-Lösung als Software sowie unter dem Namen HCI-Flex als vorkonfigurierte Hardware-Appliance an. Den Test führten wir mit der Softwarevariante durch, die wir auf drei Dell-Poweredge-T640-Servern des LANline-Testlabs einrichteten. Die HCI-Software von DataCore lässt sich bereits mit zwei physischen Servern als hochverfügbares System betreiben. Die Redundanz der primären Daten stellt One per Spiegelung sicher. Dadurch steht beim Ausfall eines Laufwerks oder eines kompletten Systems annähernd die gleiche Disk-IO-Performance zur Verfügung wie im Normalbetrieb.
Die DataCore-HCI-Software lässt sich entweder direkt auf physischen Windows-Servern installieren oder in Form von virtuellen Windows-2016-Servern auf einer Virtualisierungsplattform implementieren. Bei der zweiten Option läuft auf jedem Host eine VM mit der One-Software, die den lokalen Storage verwaltet und den Grid-Verbund steuert. Für VMware vSphere und Microsoft Hyper-V hat DataCore Setup-Assistenten entwickelt, die das Deployment nach Eingabe von grundlegenden Installationsparametern automatisiert durchführen.
Für den LANline-Test wählten wir als Virtualisierungsbasis VMware vSphere. Zunächst installierten wir auf den drei Dell-Servern VMware ESX 6.7 und fügten die Hosts zum Virtual Center der LANline-Testumgebung hinzu. Den Setup-Wizard spielten wir auf einem Windows-10-Rechner auf, der Zugriff auf das Management-Netzwerk mit den ESX-Hosts hatte.
Setup-Assistent vereinfacht Installation
Der Assistent führt den Administrator in wenigen Schritten durch die für die Konfiguration der Storage-VMs und der ESX-Hosts erforderlichen Eingaben. Unter anderem muss er hier Name, Benutzer und Passwort für das vCenter eingegeben, damit sich die Software damit verbinden und die Storage-VMs erzeugen kann. Für die VMs legt der Administrator Namen und IP-Adressen sowie Anzahl der CPUs und Größe des RAMs fest. Standardmäßig erhält jede VM vier CPUs und 12 GByte RAM, die wir nach Rücksprache mit DataCore auf 24 GByte erhöhten. DataCore verwendet abhängig von der Größe des VM-RAMs die Hälfte bis zwei Drittel davon als Cache für die Disk-IOs des VSAN.
Die Setup-Anwendung benötigt eine Internet-Anbindung, weil man unter anderem die Image-Datei für die HVSAN-VMs (Hyperconverged Virtual SAN) von der DataCore-Website herunterladen muss. Eine wichtige Voraussetzung für eine fehlerfreie Installation ist eine funktionierende DNS-Namensauflösung auf allen beteiligten Systemen. Der erste Installationsversuch war nicht erfolgreich, weil wir im Setup-Assistenten die Management-IP-Adressen für die drei VMs versehentlich alle im Feld für die erste VM eingetragen hatten. Der DataCore-Support gab uns den Hinweis, dass wir die IP für jede VM in einem eigenen Feld konfigurieren müssen, das sich per Aufklappmenü anzeigen lässt. Nachdem wir die bereits angelegten, fehlerhaft konfigurierten VMs wieder gelöscht und die IP-Adressen korrekt konfiguriert hatten, starteten wir den zweiten Anlauf.
Diesmal lief das Setup erfolgreich bis zum Ende durch, hatte allerdings beim dritten Node dem Disk-Pool noch keine Laufwerke zugeordnet. Wie sich herausstellte, installiert der Assistent die Systeme zunächst mit einer Testlizenz, die auf 10 TByte Gesamtkapazität und auf zwei Nodes pro Server-Group begrenzt ist. DataCore empfiehlt deshalb, zunächst nur zwei Nodes zu installieren, diese zu lizenzieren und anschließend die weiteren Nodes hinzuzufügen. Der Setup-Assistent erkennt vorhandene HCI-Deployments und kann zu einem späteren Zeitpunkt weitere physische Server zu einem bestehenden Grid-Verbund hinzufügen. Die Lösung lässt sich flexibel skalieren, indem sich auch reine Compute- oder Storage-Nodes in einen Cluster aufnehmen lassen. Pro Server-Group sind bis zu 64 Nodes möglich. Hilfreich wäre eine Anleitung zur Konfiguration des Setup-Assistenten, die zum Zeitpunkt des LANline-Tests noch nicht zur Verfügung stand.
Das Basis-Setup der drei Storage-VMs war nach etwa einer Stunde abgeschlossen. Zunächst aktivierten wir die von DataCore für den Test bereitgestellte Lizenz auf den ersten zwei One-VMs. Anschließend fügten wir die dritte VM zur Server-Group hinzu und aktivierten ebenfalls die Lizenz. Nun konnten wir auch auf diesem Node den Disk-Pool konfigurieren.
Auto-Tiering und Storage Policies
Der Setup-Assistent hatte bei den zwei automatisch erzeugten Disk-Pools alle physischen Laufwerke dem schnellsten Tier 1 zugeordnet. Standardmäßig legt der Assistent drei Tiers an, maximal sind 15 Tiers möglich. Wenn im Disk-Pool unterschiedlich schnelle Laufwerke wie zum Beispiel SSDs und HDDs vorhanden sind, sollte der Administrator sie manuell den passenden Tiers zuordnen. SSDs sind für die Installation von DataCore One nicht zwingend erforderlich, weil ein großer Teil des VM-RAMs als IO-Beschleuniger-Cache genutzt wird. Zu einer hohen Performance trägt zudem die von DataCore entwickelte Technik Parallel IO bei. Im LANline-Test wiesen wir bei jedem physischen Server im Disk-Pool die zwei SSDs dem Tier 1 zu, die sechs 10k-SAS-HDDs dem Tier 2 und die zwei 7k-SATA-HDDs dem Tier 3. Die Tier-Konfiguration lässt sich im laufenden Betrieb ändern, was allerdings die IO-Performance vorübergehend beeinträchtigt.
Die Verschiebung von Datenblöcken zwischen den Tiers erfolgt anhand der Häufigkeit der Zugriffe. Heiße Daten, auf die oft zugegriffen wird, landen auf einem schnellen Tier. Kalte Daten werden nach einem festen Regelwerk nach und nach auf langsamere Laufwerke verschoben. Die Zugriffshäufigkeit ermittelt die Software alle 30 Sekunden. Das Verschieben von Blöcken auf schnellere Laufwerke erfolgt soweit erforderlich alle fünf Minuten. Die Migration auf langsamere Medien wird erst gestartet, wenn der schnellere Tier keine freie Kapazität mehr hat. Der Administrator kann pro Tier einen Prozentsatz festlegen, der immer freigehalten wird, um neu erstellte virtuelle Disks mit hohen Performance-Anforderungen sofort auf einem schnellen Tier anlegen zu können. Zusätzlich zur Tier-Konfiguration der Disk-Pools verwendet DataCore Storage-Policies, mit denen sich Quality-of-Service-Vorgaben auf einzelne virtuelle Disks anwenden lassen. Standardmäßig bietet die Software die Richtlinien Critical, High, Normal (default), Low und Archive an. Der Administrator kann auch individuelle Regelwerke erstellen. Aus der gewählten Storage-Policy ergibt sich, auf welchen Tiers eine virtuelle Disk laufen kann. Die möglichen Zuordnungen lassen sich einer Mapping-Tabelle von DataCore entnehmen. Zudem legt der Setup-Assistent im vCenter eigene Storage-Profile an, die als Beispielvorlagen dienen.
Virtuelle Disks bereitstellen
Um den Virtualisierungs-Hosts Speicherkapazitäten bereitzustellen, konfiguriert der Administrator in der DataCore-Konsole virtuelle Disks in der benötigten Anzahl und Größe. Ein Thin Provisioning sorgt dafür, dass die Disks nur den tatsächlich mit Da-ten belegten Speicherplatz allokieren. Mit ESX-Hosts lässt sich die Speicherkapazität der Disk-Pools dem vCenter zudem als VVOL (VMware Virtual Volume) präsentieren. Bevor wir die ersten Disks konfigurierten, fügten wir die drei ESX-Hosts im vCenter zu einem neu an-gelegten Cluster hinzu, damit das System die Test-VMs beim Ausfall eines Hosts automatisch auf einem anderen Host neu startet.
Dann registrierten wir das vCenter in der DataCore-Management-Konsole, weil wir im Setup-Assistenten den Haken für die automatische vCenter-Integration nicht gesetzt hatten. Anschließend wurde in der DataCore-Konsole der vCenter-Server mit Datacenter, Cluster, ESX-Hosts und den drei Storage-VMs angezeigt.
Beim Erstellen einer neuen virtuellen Disk legt der Administrator unter anderem fest, ob die Lösung sie zu einem zweiten DataCore-Server spiegeln soll und ob redundante Zugriffspfade nötig sind. Zudem ist eine Verschlüsselung der gespeicherten Daten mit XTS-AES-256-Bit möglich. Des Weiteren kann der Administrator für die Disk eine Continuous Data Protection (CDP) aktivieren, mit der sich die Daten in sehr kurzen Abständen sichern lassen. Wenn ein logischer Datenfehler auftritt, ermöglicht CDP die Wiederherstellung des Zustands von vor wenigen Minuten, mehreren Stunden oder mehreren Tagen. Derzeit kann CDP die Datenhistorie bis zu 14 Tage speichern. Neben CDP unterstützt DataCore One auch differentielle Snap-shots und vollständige Clone-Kopien von virtuellen Disks. Um Datenkopien an weiter entfernte Standorte zu übertragen, beherrscht die Software zudem eine asynchrone Replikation. Eine Deduplizierung und Komprimierung der gespeicherten Daten zählt ebenfalls zum Funktionsumfang. Diese Funktion sollte man allerdings mit Bedacht einsetzen, weil sie sich negativ auf die IO-Performance auswirkt.
Für den LANline-Test erstellten wir zwei virtuelle Disks mit 500 GByte und 1.000 GByte Speicherkapazität und wählten das Storage-Profil Normal. Damit die ESX-Hosts auf die Disks zugreifen können, muss der Administrator sie mit dem Menüpunkt Serve to Hosts zuweisen. Anschließend konnten wir die Disks dem ESX-Cluster als zwei neue Datastores hinzufügen. Wir installierten auf jedem Datastore eine WS2019-VM, um das Verhalten der VMs bei einem Host-Ausfall zu testen. Falls erforderlich, lässt sich eine virtuelle Disk auch direkt einer VM zuordnen. Hierfür muss der Administrator der VM über die DataCore-Konsole manuell einen iSCSI- oder FC-Storage-Port zuweisen.
Um die Dreifachspiegelung zu testen, die bei DataCore 3-Copy heißt, erstellten wir eine weitere virtuelle Disk, die wir zwischen zwei Hosts spiegelten. Mit dem Add-Mirror-Befehl wollten wir dann den von der dritten Storage-VM verwalteten Disk-Pool als weiteren Spiegel hinzufügen. Zunächst erschien jedoch die Fehlermeldung, dass der Port-Typ nicht korrekt konfiguriert sei. Wie sich herausstellte, hatten wir bei der dritten Storage-VM das Mirror- und das Target-Network noch nicht aktiviert. Dies lag vermutlich daran, dass der Setup-Assistent zunächst nur einen 2-Node-Grid erstellt hat. Nachdem wir bei den jeweiligen Ports die Haken gesetzt hatten, ließ sich der Dreifach-Spiegel fehlerfrei einrichten. Die Pfade konfiguriert DataCore in diesem Fall automatisch als Active-Active-Passive. Der Weg zum dritten Host wird erst dann aktiviert, wenn es zu einem Ausfall der aktiven Pfade kommt.
VASA-Provider und VVOL
Wie bereits erwähnt kann DataCore One den HCI-Speicher für VMware vSphere auch als VVOL bereitstellen. Hierfür bringt die Software einen VASA-Provider (vSphere Aware Storage API) mit, der mit dem vCenter interagiert. Um im vCenter ein VVOL anzulegen, muss der Administrator in der DataCore-Konsole ein Virtual Disk Template erstellen. Dieses erzeugt die für den VVOL-Storage-Container benötigten Protocol Endpoints. Anschließend lässt sich im vCenter der DataCore-Disk-Pool als VVOL hinzufügen. Das Virtual Disk Template legt fest, welche Eigenschaften die aus dem VVOL-Speicher erzeugten VM-Disks erhalten. Hat man das Template zum Beispiel als Mirror konfiguriert, spiegelt die Lösung die VM-Disks ebenfalls zwischen zwei Disk-Pools. Auch die Storage-Profile vererbt das System über das Template. Eine Dreifachspiegelung wird für VVOLs bislang offiziell nicht unterstützt.
Für den Test erstellten wir ein Virtual Disk Template und konfigurierten es mit Spiegelung und dem Storage-Profil Normal. Anschließend öffneten wir im vCenter das Datastore-Menü und fügten den DataCore-Container als neues VVOL hinzu. Dadurch stand den ESX-Hosts die Speicherkapazität des kompletten Disk-Pools für die VM-Provisionierung zur Verfügung.
DataCore One bietet umfangreiche Monitoring- und Reporting-Funktionen, die sich individuell konfigurieren lassen. Die GUI stellt die Performance-Daten zum einen als Grafiken in Echtzeit dar. Zum anderen kann der Administrator historische Leistungsdaten analysieren und daraus Reports generieren, die sich in Formate wie HTML oder XLS exportieren lassen. Mit dem Tool Insight Services hat DataCore zudem eine Cloud-basierte Anwendung entwickelt, die mittels von KI- und AI-Funktionen proaktive Maßnahmen vorschlagen kann und Was-wäre-Wenn-Analysen unterstützt.
Die grafische Management-Konsole von DataCore One bietet einen sehr großen Funktionsumfang. Der linke Fensterabschnitt stellt die wichtigsten physischen und virtuellen Infrastrukturkomponenten in einer Baumstruktur übersichtlich dar. Sobald man hier einzelne Einträge angeklickt, erscheinen im Hauptfenster zahlreiche Reiter mit vielfältigen Konfigurationsoptionen. Der Zugriff auf die Management-Funktionen ist alternativ auch über eine Web-Konsole möglich.
Test eines Server-Ausfalls
Die von den DataCore-Storage-VMs per Spiegelung erzeugte Storage-Redundanz testeten wir, indem wir einen ESX-Host von der Stromzufuhr trennten. Dadurch wurde auch die Storage-VM hart ausgeschaltet, die auf dem lokalen Datastore dieses Hosts lief. Die zwei WS2019-VMs, die auf den anderen beiden Hosts liefen, bemerkten von dem Ausfall nichts. Die WS2019-VM des ausgefallenen ESX-Hosts hat vCenter auf einem aktiven Host neu gestartet, sodass sie nach wenigen Minuten wieder verfügbar war.
Zum Abschluss des Tests schalteten wir den ESX-Host wieder ein und verschoben die WS1029-VM zurück auf diesen Host. Die DataCore-Konsole hat die Storage-VM nach wie vor als ausgefallen angezeigt. Um die Verbindung wiederherzustellen, markierten wir die VM in der Konsole und klickten mit der rechten Maustaste auf "Start DataCore Server". Dadurch wurde die Verbindung wiederhergestellt. Dieses Verhalten ist laut DataCore-Support bei einem ungeplanten Host-Ausfall so vorgesehen. Nach einem harten Crash sollte der Administrator das ausgefallene System zunächst auf korrekte Funktionalität überprüfen und erst danach wieder online bringen.
Fazit
DataCore One bietet als HCI-Lösung ein breites Funktionsspektrum. Durch die enge Integration mit VMware vSphere kann die Software die Speicherkapazitäten der lokalen Disk-Pools sowohl als normale Datastores als auch als VVOL-Container bereitstellen. Die Spiegelung der virtuellen Disks zwischen zwei oder drei Hosts sorgt für eine hohe Verfügbarkeit, wobei sich ausfallsichere Lösungen bereits mit zwei Servern aufbauen lassen. Vor einem Verlust von Daten schützen zudem die Snapshot-, CDP-, und Replikationsfunktionen. Das ausgefeilte Auto-Tiering sorgt automatisch dafür, dass die Daten gemäß den vorgegebenen Storage-Profilen automatisch auf den am besten für sie geeigneten Laufwerken liegen. One kann zudem virtuelle Disks externen Hosts bereitstellen sowie SAN-Speichersysteme virtualisieren und verwalten.
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