Flash-Speicher in virtualisierten RZs
Hohe Anforderungen komplett erfüllen
Immer Rechenzentren setzten heute in ihren virtualisierten Umgebungen Flash-Speicher wie SSDs (Solid State Drives) ein. Diese können bei richtiger Implementierung I/O-Zugriffe in einer Größenordnung bewerkstelligen, die einer äquivalenten Anzahl tausender klassischer Festplatten (HDDs) entspricht. Der sofortige Leistungsschub bei geschäftskritischen Anwendungen sollte allerdings nicht auf Kosten anderer wichtiger Anforderungen im Enterprise gehen.Die wichtigsten Anforderungen beim Einsatz von Flash-Speicher lassen sich in vier Kategorien einteilen (Bild 1): Beschleunigung: Entgegen der verbreiteten Meinung reicht es nicht aus, einfach "überall" im Rechenzentrum Flash-Speicher zu installieren, um sofort Leistungsgewinne zu erzielen. Flash-Speicher sowie die zugehörige Software müssen vielmehr die spezifischen Datenzugriffsanforderungen der jeweiligen Applikationen erfüllen, um Enterprise-Anwendungen tatsächlich zu beschleunigen. Ausfallsicherheit: Eine Flash-Lösung, die dem Rechenzentrum die Fähigkeit nimmt, Kunden einen unterbrechungsfreien Service zu liefern, ist für IT-Manager völlig inakzeptabel. Business-Anwender sollten nicht zwischen Performance und hoher Verfügbarkeit wählen müssen. Effizientes Sharing von Ressourcen: Moderne Rechenzentren sind rund um das Prinzip der effizienten Ressourcennutzung entwickelt. Auslastung sowie Storage-Zugriffe erfolgen durchweg dynamisch und fluktuieren laufend. Eine Lösung, die Flash-Speicher isoliert, nimmt dem IT-Manager jene Flexibilität, die dringend zur effizienten Führung eines Rechenzentrums erforderlich ist. Omnipräsenz: Ein typisches Rechenzentrum kann durchaus tausende von virtuellen Maschinen im Einsatz haben - mit einem Dutzend verschiedener Windows-Server-Versionen und Linux-Distributionen. Tatsächlich wissen viele Cloud-Anbieter oft nicht, welche Betriebssysteme zu einem bestimmten Zeitpunkt im Einsatz sind, da die Wahl dem Endkunden obliegt. Eine Flash-Lösung der Enterprise-Klasse muss sich daher einfach und nahtlos in unterschiedliche Betriebssysteme, Anwendungen und Hypervisoren implementieren lassen. Bis vor Kurzem standen IT-Managern zwei große Flash-Deployment-Optionen für Rechenzentren zur Verfügung: SAN-Array-basierender Flash-Einsatz: Bei dieser Architektur wird der Flash-Speicher in Enterprise-SAN-Arrays hinzugefügt. Diese sind entweder als ausschließliche Flash-Arrays oder als kombinierte HDD-/Flash-Arrays realisiert. Der Flash-Speicher ist dabei für alle Server mit Zugriff auf das SAN verfügbar. Host-basierender Flash-Einsatz mit Caching-Software: In diesem Szenario ist der Flash-Speicher zusammen mit entsprechender Caching-Software direkt auf dem Host-Server platziert und damit deutlich näher an den genutzten Anwendungen. Allerdings bleibt der Zugriff auf den Flash-Speicher in diesem Fall auf die Applikationen des Host-Servers begrenzt. Wie der Beitrag noch ausführt, richtet sich jede dieser beiden klassischen Architekturen an eine andere Teilmenge der Enterprise-Anforderungen, aber keine davon bietet eine vollständige und universelle Lösung. Jüngste Fortschritte hinsichtlich Enterprise-Flash-Lösungen ermöglichen nun eine dritte Einsatzoption: Host-basierender Flash-Einsatz mit Virtualisierungs- und Beschleunigungssoftware: Bei diesem kombinierten Ansatz kommt der Flash-Speicher zusammen mit entsprechender Software zwar ebenfalls auf dem Host-System zum Einsatz. Die Software beschleunigt aber nicht nur die lokalen Anwendungen, sondern der Host-basierende Flash-Speicher steht zudem auch als virtuelle, hochverfügbare und ausfallsichere Ressource im Netzwerk zur Verfügung. Eine Übersicht dieser drei Einsatzoptionen und deren Zuordnung zu den vier genannten wesentlichen Anforderungskategorien im Enterprise-Bereich findet sich in Bild 2.
Auswahl der bestmöglichen Einsatzoption
Die erste Option, "SAN-Array-basierender Flash-Einsatz", bietet das Potenzial, Flash-Speicher als gemeinsame Netzwerkressource zu nutzen. Da dieser im SAN integriert ist, verbindet sich der Flash-Speicher mit Host-basierenden Anwendungen in gleicher Weise wie festplattenbasierende SANs. Dies stellt eine brauchbare Lösung für die erforderliche Omnipräsenz dar, da jede Anwendung, die mit dem SAN verbunden ist, somit auch den darin integrierten Flash-Speicher nutzen kann. Darüber hinaus lassen sich alle Storage-Dienste, die im SAN zugänglich sind (wie etwa Mirroring und Virtualisierung), auch dem Flash-Speicher zur Verfügung stellen.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Ansatzes ist jedoch, dass er die Fähigkeit des Flash-Speichers reduziert, Host-basierende Anwendungen zu beschleunigen. Die Flash-Ressource ist in diesem Fall demselben Netzwerk mit den gleichen Controller-Engpässen hinzugefügt, die bereits die HDD-Arrays plagen. Ein grundlegendes Problem bildet dabei die unzureichende I/O-Leistungsfähigkeit der vorhandenen HDD-Arrays, die in einem solchen Szenario schnell den Flaschenhals bilden und unter der gesteigerten Last durch moderne Flash-Speicher zusammenbrechen. Die Hochgeschwindigkeitsvorteile des Flash-Speichers werden irrelevant, wenn sich der Flash aufgrund von Netzwerklimitierungen nicht effizient nutzen lässt.
Darüber hinaus ist es schwieriger, die Flash-Nutzung für die Zugriffe der Host-basierende Anwendungen zu optimieren, wenn sich der Flash-Speicher im SAN befindet. Die Effektivität des Cachings lässt sich nämlich erheblich verbessern, wenn klar ist, welche Applikationsdaten zwischenzuspeichern sind. Dafür stehen Algorithmen zur Verfügung, die auf einer intelligenten Betrachtung der Host-Ressourcen und Datenzugriffsparameter basieren. Diese Informationen sind innerhalb des Hosts jedoch deutlich leichter zu überwachen, und es kann besser darauf reagiert werden als bei einem SAN-Zugriff. Andernfalls sind viele Details über die Anwendungsanforderungen und die aktuellen Host-Bedingungen zum Zeitpunkt eines SAN-Zugriffs bereits verloren.
Die zweite Option, "Host-basierender Flash-Einsatz mit Caching-Software", ist konzipiert, um diese beiden Mängel der SAN-Array-basierenden Flash-Architekturen zu beseitigen. Der Einsatz des Flash-Speichers im Server - buchstäblich direkt neben der CPU, die die Anwendungen ausführt - hat zwei wichtige Ziele im Blick. Erstens vermeidet er Engpässe durch langsame Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen der Host-CPU und dem Flash-Speicher. Zweitens lassen sich Caching-Entscheidungen nun auf dem Host selbst treffen, einhergehend mit einer engmaschigen Überwachung von Host-Flash-Ressourcen, Host-Anwendungsanforderungen und anwendungsspezifischen Datenzugriffsmustern.
Wenn jedoch nicht die richtige Software zum Einsatz kommt, können Host-basierende Flash-Lösungen erhebliche Einschränkungen für die Anwendungen verursachen und die Server, die diese nutzen. Wesentliche kritische Daten werden dann nämlich in den Flash-Host verschoben und aus dem SAN genommen, das eigentlich die beiden kritischen Enterprise-Features "Storage-Dienste" und "netzwerkweite Verfügbarkeit" bietet. Somit können andere Server auf diese Anwendungen plötzlich nicht mehr zugreifen, und auch eine redundante Datenvorhaltung ist nicht länger möglich. Auf diese Weise lässt sich zwar die volle Performance des Flash-Speichers nutzen, IT-Manager verlieren aber die Möglichkeit, einen ausfallsicheren, fehlertoleranten Service bereitzustellen, den Business-Anwender fordern. Wenn Flash-Speicher physisch an einen bestimmten Host-Server gebunden ist, verhindert dies zudem ein effektives Ressourcen-Sharing im Rechenzentrum und erhöht somit die Gesamtkosten.
Die dritte Option, eine neu aufkommende Architektur für den Flash-Einsatz, ermöglicht IT-Managern endlich, die gesamten Vorteilen der Flash-Speicher zu nutzen - und zwar unter Einhaltung aller Enterprise-Storage-Anforderungen. Der Schlüssel dieser Architektur ist die intelligente Kombination aus Flash-Beschleunigung und Storage-Virtualisierung. Bei der Bereitstellung von "Host-basierendem Flash-Einsatz mit Virtualisierungs- und Beschleunigungssoftware" verschieben IT-Manager die Daten nicht einfach nur auf einen Host-basierenden Flash-Speicher, sondern sie stellen auf dem Host auch wesentliche Storage-Dienste für das Netz bereit.
Flash-Lösung für alle Enterprise-Anforderungen
Diese Architektur bietet nicht nur die Möglichkeit, Anwendungen effektiv zu beschleunigen, sondern den Host-basierenden Flash-Speicher gleichzeitig in eine redundante, dem Netzwerk zugängliche virtualisierte Ressource zu verwandeln. Auf diese Weise lassen sich alle Enterprise-Storage-Anforderungen einhalten und gleichzeitig die maximale Performance mit Host-basierendem Flash-Speicher nutzen. IT-Manager stehen nicht mehr länger vor der Entscheidung zwischen dem SAN-Array-basierenden und dem Host-basierenden Flash-Einsatz, da die besten Eigenschaften der beiden Optionen in dieser Architektur zu einer hocheffizienten, fehlertoleranten, SAN-losen Enterprise-Flash-Lösung kombiniert sind.
Lesen Sie mehr zum Thema
