SAN Volume Controller betont hohe Skalierbarkeit
Virtueller Speicher steigert Performance
Die Administration von Speicherkapazitäten stellt nach wie vor einen hohen Anteil der IT-Kosten dar. Virtualisierte Speicherlandschaften bieten hier eine mögliche Lösung, indem sie Speichersysteme sowohl unterschiedlicher Bauarten und Hersteller gemeinsam verwalten und flexibel den Servern zuweisen können. Eine Speichervirtualisierung mit dem IBM SAN Volume Controller begegnet diesen Herausforderungen mit einer skalierbaren Architektur.
Viel Aufwand haben viele Unternehmen in den letzten Jahren betrieben, um sich von einer
dezentralen Speicherlandschaft mit direkt angeschlossenem Speicher (Direct Attached Storage, DAS)
hin zu einer zent-ralen Speicherlösung mit einem Storage Area Network (SAN) zu entwickeln. Wohl
existieren Storage Area Networks nicht flächendeckend, vielfach bilden sie aber bereits den
Standard. In der jetzigen Phase geht es darum, sowohl Serverumgebungen als auch Speichersysteme
weitgehend zu virtualisieren. Die derzeit existierenden SAN-Lösungen sind oft recht starre
Umgebungen und bilden meist Einzellösungen für Plattformen bestimmter Hersteller und Fachbereiche.
Folglich sind Änderungen aufwändig und unterbrechen meist den Anwendungsbetrieb. Falls ein Kunde
unterschiedliche Speichersysteme – unter Umständen mehrerer Hersteller – installiert hat, benötigt
er jeweils unterschiedliche Administrations-Tools. Auch ist die hardwarebasierende Datenspiegelung
zwischen Speichersystemen unterschiedlicher Bauart nicht möglich, das Gleiche gilt für
Speichersysteme unterschiedlicher Hersteller.
Administrationsarbeiten geraten damit sehr aufwändig, weil Plattformwissen und die zugehörige
Pflege gleich mannigfach vorzuhalten ist. Weiterhin lasten heutige Speicherlösungen ihre
installierten Speicherkapazitäten schlecht aus. Weltweite Kundenumfragen ergaben, dass die
effektive Nutzung bei etwa 50 Prozent liegt. Auch beim Austausch von Speichersystemen im Rahmen von
Business-Continuity-Maßnahmen war hoher Aufwand notwendig, und zumeist wurde der Anwendungsbetrieb
für die gesamte Migrationsdauer unterbrochen. Der IBM SAN Volume Controller (SVC) erleichert dies
erheblich, indem er Migrationen bei laufendem Betrieb ermöglicht.
Eine Speichervirtualisierung mit IBM SVC bietet gegenüber traditionellen Speicherlösungen den
Vorteil, dass Speicherplatz weitgehend herstellerunabhängig zuordnet werden kann. Hieraus folgt
eine einfachere Administration, da sich die virtuelle Oberfläche unabhängig von den jeweils
installierten Speichersystemen konfigurieren lässt. Die Grundidee besteht darin, schnell und
flexibel Plattenspeicher dort zuordnen zu können, wo gerade Bedarf entsteht. Dem stand bisher im
Wege, dass ein am SAN angeschlossene Server nur Zugriff auf die ihnen zugeordneten Speicherbereich
hatte. Eine virtualisierte Speicherlösung wie der SVC löst dieses starre Muster auf, da die Server
hier nur noch Zugriff auf virtuelle Speicherbereiche haben. Die SVC-Software entscheidet nach
entsprechenden Vorgaben, wo die Daten physisch abgelegt werden. Dabei bietet die Lösung
Schnittstellen zu allen marktüblichen Betriebssystemen, Hardwareplattformen und Speichersystemen
und ermöglicht ein Management via Zentralkonsole.
Einige wichtige Hardwarefunktionen verbleiben nach wie vor im Speichersystem und sind unabhängig
vom SVC. So werden die Systeme vor Anschluss an den SVC wie in der Vergangenheit eingerichtet. Es
werden RAID-Arrays und anschließend die LUNs (Logical Units) gebildet. Diese Aktivität erfolgt im
Zuge der Installation mittels der vom Hersteller mitgelieferten Administrierungssoftware. Die so
definierten LUNs werden dann dem SVC zugeteilt, der sie in sogenannte "Managed Disks" (MD)
umwandelt. Eine MD hat eine feste Größe und ist nicht mehr veränderbar. Danach werden eine oder
mehrere MDs in so genannten "Managed Disk Groups" zusammengefasst. Für die angeschlossenen Server
werden im SVC virtuelle LUNs definiert, worauf der jeweilige Server zugreift. Die Definition legt
auch fest, welcher Managed Disk Group die virtuelle LUN zugeordnet wird. Dies bestimmt, wo
letztlich die Daten physisch abgelegt werden.
Einfache Datenmigration
Eine Datenmigration von LUNs zwischen unterschiedlichen Speichersystemen führt der SVC im
laufenden Arbeitsbetrieb durch. Verliert eine Applikation, deren Daten sich beispielsweise auf
einem High-Performance-Speicher befinden, für das Unternehmen an Priorität – etwa aufgrund hoher
Betriebskosten für den Fachbe- reich –, lassen sich deren Daten online auf günstigere
Low-Performance-Speicher migrieren. Dies erfolgt durch eine Änderung der Zuordnung einer virtuellen
LUN zur Managed Disk Group.
Neben der Datenmigration zum Speichersystemaustausch können auch Pflegearbeiten nun während der
Arbeitszeit stattfinden. Speicherinhalte der Subsysteme lassen sich im laufenden Betrieb auf
andere, freie Bereiche eines anderen Subsystems verlagern. Alle Datenverlagerungen finden unter
Kontrolle des Speicheradministrators statt und müssen von diesem eingeleitet werden. Der SVC bietet
hierbei keine regelbasierte Datenverschiebungen aufgrund von Zugriffshäufigkeiten an. Dies können
Analyse-Tools übernehmen, die etwa im IBM Total Storage Productivity Center eingebettet sind. Es
bietet ein komplettes SAN-Management inklusive Speicherplatz- und Zugriffsanalysen und kann
regelbasierte Kopiervorgänge in einem hierarchischen Speichersystem (HSM) anstoßen. Dabei lassen
sich alle IBM-Speicherprodukte, wie auch Tape Libraries integrieren. Eine Virtualisierung von Tape
Libraries mit dem IBM SVC ist allerdings nicht möglich.
Redundanz minimiert Ausfallrisiko
Der redundante Aufbau des SVC stellt eine höchst mögliche Verfügbarkeit der Speicherumgebung
sicher. Die Linux-Cluster-Lösung besteht aus mindestens zwei IBM-Serie-x-Servern. Alle kritischen
Elemente sind doppelt ausgelegt, was das Risiko von Systemausfällen weitgehend minimiert. In jedem
der zum Cluster gehörigen Server läuft ein Linux-Kernel, der von IBM auf
Virtualisierungsbedürfnisse angepasst wurde und nicht von extern modifizierbar ist. Notwendige
Veränderungen werden wie ein Firmware-Update behandelt, das der Kunde selbst oder ein Dienstleister
durchführt. Die Virtualisierungssoftware läuft genau wie optionale Copy-Service-Routinen unter
Kontrolle dieses Linux Kernel.
Insgesamt stellt der SVC eine vollständige Appliance-Lösung dar, die Hardware, Software und
Managementkonsole beinhaltet. Jeder der zwei zu einem so genannte Node-Paar gehörigen IBM
Serie-x-Server ist mit einem 2-Prozessorsystem mit 2 x 2,4 GHz Intel-Prozessoren ausgestattet, hat
8 GByte Cache und vier 4-GBit/s-Fibre-Channel- Ports. Über die Managementkonsole können alle
Administrationen ausgeführt und im Fehlerfall auch notwendige Analysedaten ausgelesen werden.
Enthalten sind auch zwei Komponenten zur unterbrechungsfreien, batteriegepufferten Stromversorgung
(UPS).
Die Implementierung des SVC vollzieht sich wie bei anderen Geräten, die neu ins SAN eingebunden
werden. Anpassungen im SAN-Zoning und die Zuweisungen der Datenpfade dürften für einen erfahrenen
SAN-Administrator nichts Neues bedeuten. Zur Datenaufnahme in der virtuellen Ebene führt der
Administrator zunächst einen Imagemode mit jeder einzelnen LUN durch. Dies bedeutet, dass die
bisherigen LUNs eines Servers dem SVC zugeordnet und von hier als virtuelle LUN an den jeweiligen
Server weitergereicht werden. Im nächsten Schritt können diese LUNs einer anderen "Managed Disk
Group" zugeordnet werden. Das hat zur Folge, dass die Daten auf die dieser Gruppe zugeordneten MDs
verlagert werden. Dies erfolgt im laufenden Betrieb und ist für den jeweiligen Server
transparent.
Ein Highlight beim SAN Volume Controller besteht in der hohen Performance: Er erfüllt alle
Skalierungsanforderungen, indem ein Cluster heute auf bis zu acht Knoten erweitert werden kann.
Falls ein Cluster mit einem Node-Paar an Performance- oder Kapazitätsgrenzen stößt, ist im
laufenden Betrieb eine Erweiterung um jeweils ein weiteres Node-Paar (bis zu einem Maximum von vier
Node-Paaren pro Cluster) möglich. Jeder Knoten des IBM SVC hat einen 8 GByte großen Hauptspeicher,
der fast vollständig als Cache genutzt wird. Bei bis zu acht Nodes pro Cluster ergibt sich somit
eine Cache-Größe von bis zu 64 GByte. Die Nutzung des Cache im IBM SVC birgt Performance-Vorteile
gegenüber traditionellen Speicherlösungen, da sämtliche Speicherzugriffe gegen den Cache des SVC
laufen. Damit verliert die Performance der angeschlossenen Speichersysteme an Bedeutung, sodass
sich die Gesamt-Performance verbessern kann.
Damit erfüllt der IBM SAN Volume Controller alle Performance-Anforderungen von marktgängigen
Systemen. Unterstrichen wird dies vom SPC (Storage Performance Council) Benchmark Test der
gleichnamigen Herstellervereinigung, den alle Anbieter von Speichersystemen freiwillig durchführen
können.
Der IBM SVC hat mit dem SPC-1 Benchmark einen Durchsatz von 155.000 I/Os pro Sekunde (IOPS)
erreicht und hält damit den Rekord (www.storageperformance. org).
Standortübergreifende Spiegelungen
Eine hardwarebasierende Datenspiegelung (synchron oder asynchron) als typische Funktion zur
Erfüllung von Business-Continuity-Vorgaben ist normalerweise herstellerübergreifend nicht möglich.
Der SVC führt eine Datenspiegelung in der Virtualisierungsschicht durch. In einer virtualisierten
Speicherumgebung ist damit die Datenspiegelung nun auch zwischen Systemen unterschiedlicher Bauart
und Hersteller möglich. Im Desasterfall lässt sich schnell vom primären auf den sekundären Speicher
umschalten. Dies erfordert in der Regel einen Eingriff durch den Administrator, was durch vorher
erstellte Skripts unterstützt oder automatisiert werden kann.
Bei Ista, einem Weltmarktführer für Energiekostenabrechnungen, finden die Kapazitätssteuerungen
übergreifend an zwei, einige Kilometer voneinander entfernten, Standorten in Münster statt: Ista
konsolidierte ein bestehendes Speichernetzwerk zu einem redundanten SAN, bestehend aus jeweils drei
Switches. Das Plattenspeicherumfeld besteht aus neuen unterschiedlichen Speichersubsystemen, IBM
DS4300 und IBM Enterprise Storage Server (ESS) Modell 800, IBM DS6000, einem HDS-Speicher sowie
vorher vorhandenen FastT900 und FastT500 Storage Servern. Verteilt auf die beiden Standorte sind im
SAN heute vier physische, mit AIX arbeitende IBM System-p-Server, ein NAS-System und eine Library
mit sechs Laufwerken angeschlossen. Da sich die System-p-Server in logische Partitionen aufteilen
lassen, betreibt Ista insgesamt zwölf Serversysteme für unterschiedliche Anwendungen im Produktiv-
als auch Testumfeld. Alle angeschlossenen Server sowie die Speichersubsysteme sind mehrpfadig an
die beiden SANs angeschlossen. Da die Speicherkapazität bei ista auf zwei Standorte verteilt ist,
ordnet der SVC Speicherressourcen in installierten Geräten in beiden Standorten zu. Die Performance
leidet hierunter nicht. Eine mehrfach ausgelegte Verbindung der beiden Lokationen stellt mit einer
Übertragungsgeschwindigkeit von jeweils 2 GBit/s sicher, dass eine den Anforderungen angepasste
Bandbreite zur Verfügung steht.
Auch in finanzieller Hinsicht profitiert Ista davon, dass der SVC Standorte komplett spiegeln
kann. Üblicherweise wären dann für jedes einzelne Speichersystem Spiegellizenzen anzuschaffen. Für
den SAN Volume Controller, der alle Subsysteme auf einer Plattform verwaltet, reduziert sich die
Investition jedoch auf eine einzige Lizenz. Diese bezieht sich weiterhin nur auf die Nettokapazität
der tatsächlich gespiegelten Daten und nicht auf das ganze Subsystem oder dessen Speicherkapazität.
Hierdurch erübrigt sich beim Kauf neuer Speichersysteme auch die Investition in Lizenzen für
Kopierfunktionen.
Spiegelungsoptionen
Insgesamt laufen beim SVC alle Spiegelungsaktivitäten zwischen verteilten Standorten zumeist
über Glasfaser ab. Bei großen Entfernungen können SAN-Router zum Einsatz kommen, die auf der einen
Seite das FC-Protokoll in IP-Protokoll und auf der Gegenseite wieder in FC-Protokoll umwandeln.
Alternativ bieten einige Hersteller hierfür auch die DWDM- (Dense Wave Division Multiplexing) oder
CWDM- (Coarse Wave Division Multiplexing-)Technologie an. Mit diesen Geräten ist eine Bündelung von
verschiedenen Protokollen (etwa IP, FC, FICON, ESCON) auf die Mindestzahl von physischen
Verbindungen (in der Regel Dark Fiber) möglich.
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