Software-Defined Storage
Speicher effizienter managen
Wer das drastische Wachstum von Daten im eigenen Unter-nehmen in den Griff bekommen will, kommt mit herkömmlichen SAN-Lösungen allein nicht mehr weit. Software-Defined Storage (SDS) kann Abhilfe schaffen - ein Überblick über Technik, Funktionsweise und Vorteile.40 Zettabyte und mehr - mit diesem Datenwachstum rechnet IDC bis 2020. Dies geht aus der IDC-Digital-Universe-Studie 2012 hervor. Dieses Wachstum herrscht branchenübergreifend (Stichwort "Data Mining") und stellt die IT vor enorme Herausforderungen. Denn die klassische Rechenzentrumsinfrastruktur stößt längst an ihre Grenzen: je mehr Daten, umso größer die Anforderungen an Skalierbarkeit, Robustheit und Verfügbarkeit für große, langfristig angelegte Big-Data-Archive. Diese müssen einen hochperformanten Dateizugriff in heterogenen Umgebungen bieten, den Verwaltungsaufwand und die Speicherkosten reduzieren und die Performance bei hohen Workloads steigern. Kaum zu übersehen ist, wie sehr Cloud Computing und Virtualisierung im Laufe der letzten Jahre zu einem Umbruch im Storage-Markt geführt haben. Denn hat das Prinzip der Virtualisierung von Servern und Desktops bereits vor Jahren die Abhängigkeit von der Hardware und den damit verbundenen Einschränkungen aufgelöst, lässt es sich mittlerweile auf alle Ressourcen und Services im Rechenzentrum ausdehnen und ermöglicht somit IT as a Service (IaaS). Das Software-Defined Datacenter (SDDC) bietet dafür die entsprechende Architektur. Im SDDC kommen die klassischen Virtualisierungsprinzipien - Abstraktion von der Hardware, Zuweisung von IT-Services in virtuellen Pools, zentrales und richtliniengesteuertes Management - allen RZ-Bereichen zugute: Computing, Netzwerk, Sicherheit und eben auch Storage. Das englische Attribut "Software-Defined" steht hier für effizientes Management, schnelle Bereitstellung und Sicherheit. Während Virtualisierungslösungen Rechenleistung und Arbeitsspeicher in Pools bündeln und dynamisch an die Applikationen je nach Anforderung, Priorität und Bedarf bereitstellen, gehen SDS-Plattformen über die reine Poolbildung hinaus. Sie können weiterführende Logik und Prozesse abbilden, sei es über Verfügbarkeiten, Backup oder I/O-Leistung. Dazu werden über eine virtuelle Datenebene lokale Platten gepoolt und als Cluster lokaler Server-Disks und Flash-Disks (SSD) bereitgestellt, sodass virtuelle Maschinen belastbaren und leistungsstarken Shared Storage erhalten. Die Bereitstellung des passenden Speichers für die Applikation erfolgt nicht wie bisher nach dem Bottom-up-Verfahren, sondern über anwendungsspezifische Storage-Richtlinien, die den Bedarf der App an Kapazität, Verfügbarkeit und Leistung beschreiben. Entsprechend dieser Policies wird der Speicher provisioniert und anschließend auch im Hinblick auf Compliance über eine Policy-Kontrollebene überwacht. Eine intelligente SDS-Plattform zentralisiert und virtualisiert (oder abstrahiert) somit das Speicher-Management und vereinfacht die Bereitstellung von Speicherressourcen. Wie bei jedem Virtualisierungsprojekt sollten IT-Entscheider vor der Virtualisierung der unternehmenseigenen Speicherumgebung und der Implementierung einer SDS-Plattform ihre alte Umgebung einer genauen Analyse unterziehen. Ein wichtiger Aspekt besteht in der Beantwortung der Frage: Welche Datendienste (Deduplikation, Backup, I/O, Verfügbarkeit etc.) brauche ich für welche Applikation? Wirtschaftlich ist es immer sinnvoller, wenige leistungsstarke Server- und Storage-Systeme im Einsatz zu haben, als viele kleine, die noch dazu eine komplexe Silolandschaft bilden. Kluges Storage-Management bedeutet vor allem Konsolidierung, auch wenn ein paralleler Berieb während der Migration möglich ist. Höchstes Gebot bei der Virtualisierung von Speicher ist es, die Kernbereiche und -prozesse im Fokus zu behalten und sich zu fragen, was man mit der Virtualisierung erreichen will. Wo liegt die Schwachstelle: bei der Skalierbarkeit, der Migration oder Verfügbarkeit von Daten? Sind die Speichersysteme kaum ausgelastet? Oder ist die Rechenzentrums- und Storage-Infrastruktur so heterogen, dass es eines einheitlichen Management-Tools bedarf? Sind Antworten auf diese Fragen gefunden, müssen IT-Entscheider über die technische Funktionsweise und Vorteile von SDS Bescheid wissen. Im Grunde bieten SDS-Lösungen vier Vorteile im technischen Betrieb: anwendungsorientierte Richtlinien für eine automatisierte Bereitstellung von Storage, virtualisierte hardwareunabhängige Daten-Services, Datenpersistenz durch Virtualisierung von Festplatten und Solid-State Disks sowie Software-Defined Availability. Intelligente SDS-Lösungen erstellen anwendungsorientiert den Storage automatisch neu und sorgen für einen Lastausgleich im Betrieb. Sie ermöglichen konsistente Richtlinien für alle Ressourcen im heterogenen Storage-Pool. Dadurch können IT-Administratoren den Speicherbedarf ganz einfach festlegen. Sie müssen nur die jeweiligen Kapazitäts-, Performance- und Verfügbarkeitsanforderungen für jede Anwendung oder jede virtuelle Maschine (VM) erstellen, etwa mithilfe von SPBM-Funktionen (Storage Policy-Based Management). Die Storage-Anforderungen sind dann in Form eben dieser Richtlinien im Cluster an jede einzelne VM oder virtuelle Festplatte gebunden. In einem Virtual SAN werden die Richtlinien durch SLAs (Service Level Agreements) gesteuert. Das Ergebnis ist eine richtlinienbasierte Automation für die Provisionierung und das Management von Speicherressourcen. Diese maximiert die Auslastung der zugrunde liegenden Storage-Ressourcen und reduziert den administrativen Mehraufwand. Ein weiterer wichtiger Punkt sind Daten-Services wie Snapshots, Cloning und Replikation. Diese werden in Zukunft ebenfalls auf VM-Basis als virtuelle Daten-Services in Software bereitgestellt und verwaltet. Diese Services lassen sich den einzelnen VMs dann flexibel über Policies zuweisen. Dies hat den Effekt, dass diese Dienste nicht mehr Volume-basiert zur Verfügung stehen, sondern dediziert den ausgewählten Applikationen zugewiesen sind. Zudem können Unternehmen mit SDS-Lösungen ihre Storage-Ressourcen bei Bedarf einfacher erweitern, indem sie entweder Storage Arrays hinzufügen oder Server-Hardware, die sie für das Computing einsetzen, mit lokalen Platten verwenden. Setzen IT-Administratoren Solid-State Disks und Hard Disk Drives (SSD und HDD) als Shared Storage für virtuelle Maschinen ein, führt dies zu einer höheren Performance, integrierter Ausfallsicherheit und dynamischer Skalierbarkeit. Zudem können sie bis zu 50 Prozent der Gesamtbetriebskosten für Storage einsparen. Dies lässt sich unter anderem dadurch erreichen, dass die Storage-Latenz durch Beschleunigung des Lese-/Schreib-Datenverkehrs der Festplatte mittels Nutzung von Server-seitigem SSD-Flash-Speicher sinkt. Des Weiteren steigt die Performance von VMs enorm, da der Flash eine doppelte Funktion übernimmt: als Schreibpuffer wie auch als Lese-Cache. Im Lese-Cache wird eine Liste mit Laufwerksblöcken gespeichert. Auf diese Liste wird oft zugegriffen, um die I/O-Leselatenz bei einem Cache-Zugriff zu minimieren. Zudem reduziert der Schreibpuffer die Latenz für Schreibvorgänge, indem die Bestätigung der Schreibvorgänge viel schneller abläuft als das Schreiben auf die Festplatte. Um sicherzustellen, dass Daten bei einem Host- oder Netzwerkausfall nicht verloren gehen, arbeiten SDS-Lösungen mit verteiltem RAID und Cache-Spiegelung. Durch die Definition der Verfügbarkeit jeder einzelnen VM mittels SPBM ist zugleich festgelegt, wie viele Host-, Netzwerk- oder Festplattenausfälle die einzelnen VMs in einem Virtual-SAN-Cluster tolerieren können. Ein SDDC bietet Verfügbarkeit für alle Anwendungen unabhängig vom Plattform-Stack. Das System erkennt automatisch Software- oder Betriebssystemausfälle und reagiert darauf, ohne dass sich dies auf Exchange, SQL, Oracle, Sharepoint und die üblichen Anwendungspakete auswirkt - nur bei einem Hardwareausfall eines Servers startet die VM mittels HA-Funktion (High Availability) neu. All dies mündet letzten Endes in einen Punkt: den Return on Investment. Je nach Infrastruktur und Datenvolumen stehen in vielen Fällen nach der Implementierung einer SDS-Plattform sofort über 60 Prozent der vorhandenen Kapazität für weiteres Wachstum bereit.
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