Test: Nexentastor/Transtec 4324S Unified NAS+

Speichersystem auf der Basis von ZFS

16. Oktober 2012, 6:00 Uhr | Christoph Lange/pf

Nexentastor ist eine Speichersystemsoftware, die auf Open Solaris und ZFS basiert. Damit lassen sich kostengünstige Speicherlösungen mit Enterprise-Funktionen bauen. Der LANline-Test nimmt das Nexenta-System "4324S Unified NAS+" von Transtec genauer unter die Lupe.

Unter dem Motto „Enterprise Class Storage for Everyone“ bietet Nexenta Systems (www.nexenta.com) eine Software für die Speicherverwaltung an, mit der sich auf der Basis von Standard-Server-Hardware kostengünstige Storage-Appliances bauen lassen. Nexentastor basiert auf dem von Sun entwickelten Open Solaris und dem Dateisystem Open Storage ZFS („Z File System“). ZFS stellt ein Copy-on-Write-(CoW-)Dateisystem dar, das vorhandene Blöcke nicht überschreibt, sondern alle Blöcke an einer freien Stelle neu schreibt. Durch den CoW-Ansatz sind die Daten, die auf Disk geschrieben wurden, immer in einem konsistenten Zustand. Zu jedem Block speichert ZFS Metadaten und eine CRC-Prüfsumme. Das System kontrolliert fortlaufend die Integrität der geschriebenen Blöcke und repariert fehlerhafte Blöcke automatisch. Die RAID-Funktionen sind komplett in Software abgebildet. Zu den Standardfunktionen von Nexentastor zählen Thin Provisioning, Datenkomprimierung, Deduplizierung, Snapshots, Replikation sowie die Unterstützung von NFS, CIFS, iSCSI und FC (Fibre Channel). Damit lassen sich die Systeme als Unified Storage (NAS und SAN) einsetzen. Um eine möglichst hohe Performance zu erzielen, verwendet ZFS einen so genannten Hybrid Storage Pool, der sich aus RAM, SSD-Caches (Solid State Drive) und Festplatten zusammensetzt. Alle drei Ebenen verwaltet ZFS automatisch. Im RAM arbeitet ein Adaptive Replacement Cache (ARC), der die Daten zwischenspeichert.

Intelligenter Cache-Mechanismus

Wenn eine Anwendung Daten von ZFS anfordert, schaut das System zuerst im ARC nach, ob die Daten dort vorhanden sind. Welche Daten im Cache vorgehalten werden, steuert ARC über die Parameter Most Recently Used (MRU) und Most Frequently Used (MFU). Die zweite Cache-Ebene bildet der Level-2-ARC. Er verwendet Flash-Speicher in Form von SSDs, um Lesezugriffe zu beschleunigen. Um die Performance von Schreibzugriffen zu erhöhen, kommen ebenfalls SSDs zum Einsatz. Diese stellen den so genannten „ZFS Intent Log (ZIL)“ und den „Separate Intent Log (Slog)“ bereit. Sobald die Daten auf SSD geschrieben sind, erhält die Anwendung eine Bestätigung und kann sofort weiterarbeiten. Wenn die Daten aus dem RAM nicht auf Festplatte geschrieben werden können – zum Beispiel bei einem Stromausfall –, schreibt ZFS die fehlenden Daten von der ZIL/Slog-SSD anschließend auf die Festplatten. Nexentastor verwendet die RAID-Implementierung von ZFS, die neben einer reinen Spiegelung die RAID Level Z1, Z2 und Z3 unterstützt. Z1 ist mit RAID 5 vergleichbar, Z2 mit RAID 6. Z3 verwendet eine dreifache Parität. Z-RAID ist anders implementiert als herkömmliche RAID-Verfahren. Bei der Wiederherstellung bearbeitet das System nur die beschädigten Blöcke, wodurch sich die „Rebuild“-Zeit deutlich reduziert. Falls der Rebuild unterbrochen wird, muss er nicht von vorne neu starten, sondern kann nahtlos fortsetzen. Damit die Rebuild-Zeiten nach einem Plattenausfall möglichst kurz bleiben, empfiehlt Nexenta, für sehr große File-Systeme mehrere RAID-Gruppen zu erstellen und diese zu einem logischen Volume zusammenzufassen.

Nexentastor-System von Transtec

Für den LANline-Test stellte Transtec das Nexenta-Speichersystem 4324S Unified NAS+ zur Verfügung. Das mit redundanten Netzteilen bestückte Chassis belegt im Rack vier Höheneinheiten und bietet Platz für bis zu 24 Platten mit 3,5-Zoll-Formfaktor. Neben SAS-Disks lassen sich auch SSDs einsetzen. Das Testgerät war mit zwölf 2-TByte-Nearline-SAS-Festplatten (7.200 rpm) ausgestattet. Das Nexentastor-Betriebssystem ist auf zwei gespiegelten SSDs installiert. Als Cache standen 96 GByte RAM zur Verfügung, die alle zwölf DIMM-Steckplätze belegten. Für ordentliche Rechenleistung sorgten zwei Intel-6-Core-CPUs. Um eine hohe Performance zu erreichen, war zusätzlich ein 8-GByte-Speedcache eingebaut, der im Zusammenspiel mit einer 200-GByte-SSD sehr schnelle Schreibzugriffe ermöglicht. Für die Ethernet-Anbindung verfügte das System über zwei GbE-Onboard-Ports sowie zwei Quad-Port-GbE-Karten. Alternativ lassen sich auch 10GbE-Adapter einsetzten. Um die Einbindung in ein Fibre-Channel-SAN zu testen, war das Speichersystem zudem mit einem Dual-Port-8-GBit/s-FC-HBA (Host Bus Adapter) bestückt.

Inbetriebnahme und Konfiguration

Die Nexentastor-Appliance kann ihre IP-Adresse per DHCP erhalten. Im LANline-Test wählten wird die manuelle Konfiguration. Anschließend konnten wir uns per Web-Browser mit der grafischen Management-Oberfläche verbinden. Für die Erstkonfiguration stehen zwei Assistenten zur Verfügung. Mit dem ersten Wizard richteten wir unter anderem den Domänennamen sowie die NTP- und SMTP-Einstellungen für die Alarmierung per E-Mail ein. Anschließend starteten wir den zweiten Wizard, um Netzwerkparameter, iSCSI-Verbindungen, physische Platten, virtuelle Volumes und Netzfreigaben zu konfigurieren. Die NICs lassen sich per LACP (802.3ad – Link Aggregation Control Protocol) zu einem redundanten NIC-Verbund zusammenfassen. Im nächsten Schritt richteten wir ein RAID Z1 aus drei Festplatten ein. Dabei legt der Administrator fest, ob Thin Provisioning, Komprimierung, Deduplizierung und Autoexpand zu aktivieren sind. Die Deduplizierung erfolgt „inline“ und benötigt deshalb relativ viel Arbeitsspeicher. Nachdem Nexentastor das neue Volume angelegt hatte, erstellten wir einen so genannten Folder, der die Share-Konfiguration ermöglicht.

Netzwerkfreigabe einrichten

Sobald ein Folder erstellt ist, kann der Administrator die Art der Zugriffe konfigurieren. Neben CIFS und NFS 3 und 4 unterstützt das System auch FTP, Webdav und Rsync. Wir richteten den Folder als CIFS-Share ein. Der Administrator kann auch Disk Quota einstellen, sodass die Benutzer nur den vorgegebenen Plattenplatz nutzen dürfen. Um die Benutzerberechtigungen von Microsoft Active Directory (AD) nutzen zu können, fügten wir das Nexentastor-System als Member-Server zu unserer Testdomäne hinzu. Damit Nexentastor die AD-Benutzer für die Berechtigungsvergabe verwenden kann, muss der Administrator zunächst ein Mapping zwischen den Windows-Accounts und korrespondierenden Unix Accounts einrichten. Anschließend konnten wir im CIFS-Menü die gewünschten Benutzer für die Freigabe berechtigen und das Nexentastor-Share über das Netzwerk anbinden. Wir erstellten ein weiteres NFS-Share, das die zwei VMware-ESXi-Server unserer Testumgebung als Datastore nutzen sollten. Damit die ESXi-Server auf das Share zugreifen können, muss die NFS-Authentifizierung allerdings deaktiviert sein. Die verschiedenen Menüs für die Systemkonfiguration sind übrigens zum Teil nicht ganz stimmig angeordnet. So findet sich die Folders-Konfiguration sowohl im Menü „Shares“ als auch unter „Data Sets“.

Einbindung in FC- und iSCSI-SANs

Nachdem wir die Bereitstellung von Speicherkapazitäten via CIFS und NFS erfolgreich getestet hatten, ging es daran, auf einzelne LUNs per iSCSI und per Fibre Channel zuzugreifen. Das Vorgehen ist bei beiden Varianten ähnlich. Zunächst muss der Administrator in der Nexenta-Oberfläche eine Initiator-Gruppe mit den Servern und eine Target-Gruppe für das Speichersystem erstellen. Anschließend legt er ein „Z-Vol“ in der gewünschten Größe an und richtet dann das Mapping zwischen Z-Vol, Target und Initiator ein. Auf diesem Weg konnten wir den zwei ESXi-Servern eine iSCSI-LUN als Datastore bereitstellen. Für die Anbindung per Fibre Channel hatten wir einen FC-Port vom Initiator- auf den Target-Modus umgestellt, damit Server von außen auf das Speichersystem zugreifen können. Mit dem Initiator-Modus hingegen wäre es möglich, ein zusätzliches Disk Array anzubinden. Bei der Einrichtung des FC-Mappings trat zunächst das Problem auf, dass das neu erstellte Z-Vol in der Auswahlliste nicht angezeigt wurde. Wie sich herausstellte, lag dies an unserem Internet Explorer. Mit einem Firefox-Browser ließ sich das neue Z-Vol korrekt anzeigen und selektieren. Die erste FC-LUN mappten wir auf einen Windows-2008-Test-Server, der über einen Brocade-FC-Switch mit dem Speichersystem verbunden war. Nach einem Rescan im „Windows Disk Manager“ ließ sich die neue LUN auf dem Server nutzen. Eine weitere FC-LUN stellten wir für eine Falconstor-VTL (Virtual Tape Library) bereit. Um Nexentastor redundant mit einem iSCSI- oder FC-SAN zu verbinden, ist das Plug-in „Scsitarget“ beziehungsweise „Scsitarget-fc“ erforderlich.

Funktionen für die Speicherverwaltung

Aufgrund der Architektur von ZFS benötigen Snapshots kaum zusätzlichen Speicherplatz, weil sie nur Verweise auf die Blöcke enthalten, die seit dem Erstellen des Snapshots verändert wurden. Andere CoW-Implementierungen hingegen speichern die veränderten Blöcke in einem eigenen Snapshot-Bereich. Manuelle Snapshots lassen sich über das Menü „Data Sets“ erstellen. Wichtig ist die Option „Recursive“, die aktiviert sein muss, damit der Snapshot auch die Unterverzeichnisse umfasst. Die Snapshots lassen sich zum einen für einen Rollback nutzen. Zum anderen ist es möglich, einen Clone zu erstellen, der sich zum Beispiel für Tests einsetzen lässt. Nexentastor unterstützt auch automatische Snapshots. Im Test haben wir für ein Volume einen „Auto-Snap“ konfiguriert, der alle zehn Minuten ausgeführt wurde. Das System unterstützt Zeitintervalle von einer Minute bis zu monatlich. Es lässt sich auch einstellen, wie viele Tage die Snapshots aufzubewahren sind. Über Fehlfunktionen kann Nexentastor den Administrator unter anderem per E-Mail benachrichtigen. Reports mit Auslastungs- und Performance-Statistiken lassen sich ebenfalls automatisiert per Mail verschicken. Mit der Funktion „Autoexpand“ kann Nexentastor Volumes automatisch vergrößern. Eine nachträgliche Verkleinerung ist jedoch nicht möglich. Im Test haben wir ein vorhandenes RAID Z1 um zwei Festplatten vergrößert. Für die asynchrone Replikation zu einem anderen ZFS-Speichersystem unterstützt Nexentastor die Funktion „Autosync“, die „ZFS Send/Receive“ verwendet. Sollen Daten zu einem Nicht-ZFS-System repliziert werden, kommt Rsync zum Einsatz, das sich unter dem Menüpunkt „Auto-Tier“ findet. Eine synchrone Replikation auf Block-Level lässt sich mit dem Plug-in Auto-CDP (Continuous Data Protection) realisieren. Das WORM-Plug-in (Write Once Read Many) von Nexenta ermöglicht eine revisionssichere Speicherung der Daten. Ein weiteres Modul generiert aus zwei Nexentastor-Systemen einen hochverfügbaren Cluster. Ein Plug-in für einen so genannten „Namespace Cluster“ ist ebenfalls erhältlich. Das Nexenta-System lässt sich zudem in die Virtualisierungsplattformen von Citrix, Microsoft und VMware integrieren. Für VMware View ist eine eigene Storage Appliance erhältlich, die für VDI optimiert ist.

Fazit

Nexentastor basiert auf Open Solaris und ZFS und kann dadurch effiziente Snapshot-Methoden und eine leistungsfähige RAID-Implementierung bereitstellen. Funktionen wie Thin Provisioning, Komprimierung und Deduplizierung lassen sich auf unterschiedlichen Ebenen konfigurieren. Durch den Support der aktuellen NAS-Protokolle sowie von iSCSI und FC kann die Speicherlösung vielfältige Anforderungen abdecken. Intelligente Cache-Mechanismen, die RAM, SSD und Festplatten automatisiert nutzen, machen das System auch für höhere Performance-Anforderungen interessant. Da sich die Nexentastor-Software bis zu einer Kapazität von 18 TByte kostenfrei nutzen lässt, bietet die Lösung besonders kleineren Unternehmen eine gute Basis für ein kostengünstiges Unified-Storage-System. Der Einstiegspreis für das Nexentastor-System von Transtec liegt bei knapp 10.000 Euro. Die von LANline getestete Konfiguration kommt auf 17.500 Euro. www.transtec.de Der Autor auf LANline.de: chjlange

Das Speichersystem 4324S Unified NAS+ von Transtec verwendet die Nexentastor-Software, die auf Open Solaris und ZFS basiert.

Nexentastor bietet leistungsfähige Snapshot-Funktionen, die sich über einen Scheduler automatisieren lassen.

Über den Mapping-Dialog legt der Administrator fest, welche Server auf welche LUNs zugreifen dürfen.

Für neue Volumes kann der Administrator mit der Speichersystemsoftware Nexentastor Funktionen wie Thin Provisioning, Komprimierung und Deduplizierung aktivieren.

Nexentastor verwendet eine RAID-Implementierung, die neben einer Spiegelung RAID-Sets mit einfacher, doppelter und dreifacher Parität unterstützt.
LANline.

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