Architektur der Speicherlandschaft – Spannende Zeiten für Storage

Architektur der Speicherlandschaft – Spannende Zeiten für Storage

Welche Architekturen – Hybrid, Grid oder Server – jeweils mit den Speichertechnologien Flash, Solid State Disk (SSD), Hard Disk Drive (HDD) haben die besten Zukunftsaussichten, können am effizientesten genutzt beziehungsweise verbaut werden?

Die ersten 10 Jahre dieses Jahrtausends waren geprägt von der Diskussion, welches Storage-Protokoll das beste, innovativste und zukunftsträchtigste sein wird. Inzwischen scheinen die Fronten geklärt. Fibre Channel, iSCSI, Infiniband, SAS und auch das in den letzten Jahren heiß diskutierte FCoE haben mehr oder weniger ihren Platz im Markt gefunden oder behauptet.

Nachdem sich nun die Aufregung um »das« Storage-Protokoll der Zukunft weitgehend gelegt hat, dreht sich die aktuelle Diskussion mehr um unterschiedliche Architekturen, wie die bekannten Speichertechnologien Flash, Solid State Disk (SSD), Hard Disk Drive (HDD) am besten – sprich am effizientesten – genutzt beziehungsweise verbaut werden können.

Zu den bisherigen Silo-Technologien der traditionellen RAID- und NAS-Systeme haben sich in der letzten Zeit eine verwirrende Vielfalt von Techno-logien gesellt: Hybrid-Systeme unterschiedlichster Couleur und Technologie, PCIe-Accelleratoren, Grid-Storage, Converged-Infrastrukturen (CI) – und nicht zuletzt die verschiedensten Software-Ansätze von vSAN über Storage-Virtualisierung zu Plattformen, die versprechen, Storage aus diversen Quellen je nach Anforderung der Applikation automatisch zur Verfügung zu stellen (aus dem eigenen Rechenzentrum oder sogar aus der Cloud).

Hybrid-Storage-Systeme. Hybrid-Storage-Systeme (nicht zu verwechseln mit Unified Storage) sind Plattenspeicher-Systeme, in denen nicht nur unterschiedliche Klassen von Speicherplatten zum Einsatz kommen, sondern mittels mehr oder minder intelligenten Verfahren die Speicherplätze auf den im System verwendeten SSDs und HDDs zum Performanzgewinn nutzen. Grob ausgedrückt wird in den meisten Fällen die SSD-Kapazität als eine Art zusätzlicher Cache für das Speichersystem verwendet. Die größten Unterschiede dieser Systeme untereinander liegen in folgenden Funk-tionalitäten:

  • Die Art und Weise, wie und wann die Informationen vom schnellen auf den langsamen Speicher verdrängt und/oder wieder zurückgeholt werden, führen zu großen Unterschieden in der Performanz des Gesamtsystems.
  • Anzahl der Storage-Tiers:
    • die einfachsten Systeme nutzen nur zwei Storage-Tiers: schnell und langsam
    • ausgeklügelte Systeme können drei Storage-Tiers adressieren beziehungsweise unterscheiden zudem noch zwischen Schreib- und Lese-Cache, wobei dafür optimierte Medien und Schreib-Lese-Verfahren genutzt werden
  • Verwendet das System Deduplizierung?
    • nein
    • ja, wählbar, einstellbar auf LUN, Applikation o. Ä.
    • Das System arbeitet ausschließlich im Deduplizierungsmodus, dieser kann nicht ausgeschaltet werden
  • Eine Klasse für sich stellen Plattensysteme dar, die völlig neue Arten der Schreibverfahren auf den Medien verwenden und sich dabei ganz von den traditionellen Einteilungen der Speichermedien in feste Blöcke und Sektoren lösen. Auf diese Art lassen sich zum Beispiel wesentlich höhere Deduplizierungsraten erreichen. Außerdem ermöglicht diese Technologie einen weit höheren Füllgrad der Plattensysteme, ohne Einbußen in der Performanz hinnehmen zu müssen.

Grid-Storage-Systeme. Traditionelle Silo-Storage-Systeme (Scale-up) sind durch die Möglichkeiten der jeweiligen Controller-Einheit limitiert. Grid-Storage-Systeme können im Gegensatz dazu nahezu ohne Beschränkung wachsen. Traditionelle Scale-up-Storage-Systeme bestehen in der Regel aus einer Intelligenz in Form der Controller-Einheit und meist mehreren rein kapazitiven Erweiterungseinheiten. Bei Scale-out-(Grid)-Systemen enthält jedes Modul (Knoten) sowohl Rechnerleistung (Intelligenz) als auch Plattenplatz. Üblicherweise bieten die Hersteller mindestens drei unterschiedliche Erweiterungsmodule an: schnell (mit SSDs), performant (mit sehr leistungsfähigem Controller-Anteil) und groß (mit HDDs mit großer Kapazität). Auf diese Weise kann den Gesamtsystemen bei Erweiterungen je nach Bedarf mehr I/O-Möglichkeit, erhöhter Durchsatz oder zusätzliche Kapazität zugefügt werden. Eine weitere Besonderheit der Systeme besteht in einem mehr oder weniger automatisierten Loadbalancing über alle Knoten. Aktuell verfügbare Scale-out-Storage-Systeme unterscheiden sich durch:

  • die Art der Speicherbereitstellung: Block- oder File-Storage (NAS)
  • die Art des Anschlusses: iSCSI oder »normales« Ethernet
  • die Art der Verbindung der Knoten untereinander: Ethernet oder Infiniband

»Server-Storage«. Zusätzliche Impulse bekommt die Storage-Community zurzeit aus der »Server-Ecke«. Mit vSAN bietet VMware eine Möglichkeit, die kapazitiven Ressourcen der VMware-Host-Systeme als Storage-Pool für die gesamte VMware-Farm zur Verfügung zu stellen. Voraussetzung ist allerdings, dass die zum Storage-Lieferanten auserkorenen Host-Systeme jeweils mit mindestens einer SSD ausgerüstet sind. Noch scheint sich die Lösung eher in einer Art »Versuchsstadium« als in einer Version zum professionellen Gebrauch zu befinden. So fehlen der aktuellen Version beispielsweise noch »Stellschrauben«, um die Datenhaltung wirklich ausfallsicher zu gestalten. Doch sicherlich werden zukünftige Releases in dieser Hinsicht weitere Features liefern.

Wesentlich elaborierter, auch in Bezug auf Business Continuity, scheinen bereits heute die Ansätze amerikanischer Hersteller zu sein. Sie verwenden in ihren Grids Module, bei denen jedes den kompletten Stack von Compute-, Storage- und Netzwerk-Elementen enthält. Bei diesen »Hyper Converged Systems« werden mittels proprietärer Software die Knoten zu Pools, zum Beispiel für Compute und Storage zusammengefasst, die dann den virtuellen Server-Instanzen zur Verfügung gestellt werden. Als größten Vorteil versprechen diese Systeme die Möglichkeit einer vollständigen Standardisierung des Data Centers.

Resümee. Ähnlich wie bei den eingangs erwähnten Storage-Protokollen wird sich erst in einigen Jahren zeigen, welche der aktuellen Hypes im Storage-Umfeld sich durchsetzen werden. Allen ist jedoch eines gemein: ohne ein solides, dediziertes Netzwerk kann keine der oben vorgestellten neuen Technologien ihre volle Leistungs-fähigkeit entfalten. Egal, ob dieses Netzwerk auf traditionellem Ethernet, Fibre Channel, iSCSI oder Infiniband basiert – es sollte auf jeden Fall von Spezialisten auf diesem Gebiet eingerichtet und betrieben werden. Gerade wenn es sich um IP-Netzwerke handelt, ist es ratsam, dass die Spezialisten auch über entsprechendes Storage-Know-how verfügen, um den besonderen Anforderungen dieser Umgebungen gerecht werden zu können.


autorin_angelika_stiehlAngelika Stiehl,
Business Development Manager Application Delivery,
Controlware GmbH

 

 

Illustration: © Eugene Sergeev/shutterstock.com