Software Defined Storage für den Mittelstand

Microsoft und VMware fordern SAN-Hersteller heraus

Wolfgang Sommergut ist Betreiber der Online-Publikation WindowsPro.
Die Virtualisierung von x86-Systemen erfordert meistens einen gemeinsamen Speicher-Pool in Form von Shared Storage. Die Kosten für klassische Speichernetze (SANs) sind aber für viele Firmen zu hoch. Microsoft und VMware bieten nun kostengünstige Software-basierte Alternativen für kleine und mittlere Unternehmen, die die gesamte Storage-Infrastruktur effizienter machen.

Die Server- und Desktop-Virtualisierung steigert die Nachfrage nach Shared Storage, weil fortgeschrittene Features eine zentrale Speicherung der virtuellen Maschinen erfordern. Das sind gute Nachrichten für SAN-Hersteller (SAN = Storage Area Network). Allerdings entpuppen sich die Kosten solcher Speichersysteme für kleinere und mittlere Unternehmen als eine wesentliche Hürde auf dem Weg zur Private Cloud.

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Zwar haben sowohl Microsoft als auch VMware die Situation durch verschiedene Maßnahmen entschärft, beispielsweise durch die Einführung der Shared Nothing Live Migration. Besonders bei der Desktop-Virtualisierung aber bremsen die Kosten von SANs eine weitere Verbreitung, so dass verschiedene Hersteller auch hier eigene Lösungen entwickeln. Sie finden sich entweder in den Plattformen selbst, wie etwa bei Citrix VDI-in-a-Box, oder sind Zusatzprodukte von Firmen wie Atlantis Computing, Datacore, Nexanta oder Nutanix.

Eine wesentliche Bedeutung kommt hier aber den Plattformanbietern Microsoft und VMware zu. Sowohl VMware vSphere als auch Microsoft Hyper-V unterstützen die Anbindung von SANs über Schnittstellen wie VAAI, SMI-S oder Offloaded Data Transfer (ODX), über die sie viele Aufgaben an die Storage-Systeme delegieren können. Daran wird sich in absehbarer Zeit nichts ändern, weil weder Microsoft noch VMware mit ihren Systemen SANs ganz ersetzen werden. Besonders VMware befindet sich als Tochter des Storage-Herstellers EMC in einem Interessenkonflikt und gibt sich bescheiden in Bezug auf die eigenen Ambitionen.

Beide Hersteller zielen mit ihren Storage-Features derzeit nicht auf das High-end, decken aber durchaus Einsatzgebiete ab, die bislang SANs vorbehalten waren. Sie verfolgen dabei unterschiedliche Konzepte. Microsoft bleibt mit seinem File-basierten Shared Storage bei einer SAN-ähnlichen Architektur, während VMware bei Virtual SAN lokale Laufwerke von ESXi-Hosts zu einem Pool zusammenfasst.

Microsofts Scale-out File-Server - ein Speicher für Applikationsdaten

Windows Server 2012 führte eine Reihe von neuen Storage-Features ein, die für sich alleine genommen schon nützlich sind. Kombiniert man sie mit der ebenfalls neuen Rolle des Scale-out File-Server, dann fügen sich die Teile zu einem Puzzle zusammen, aus dem Microsofts Storage-Strategie erkennbar wird.

Scale-out File-Server (SOFS) sind vor allem als Shared Storage für Microsoft Hyper-V gedacht. Sie sollen Images von virtuellen Maschinen speichern. Unterstützt werden dabei auch Shared VHDX (Hyper-V Virtual Hard Disks).
Scale-out File-Server (SOFS) sind vor allem als Shared Storage für Microsoft Hyper-V gedacht. Sie sollen Images von virtuellen Maschinen speichern. Unterstützt werden dabei auch Shared VHDX (Hyper-V Virtual Hard Disks).
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Angesichts der vielen neuen Funktionen in Windows Server 2012 erhielt der Scale-out File-Server (SOFS) recht wenig Beachtung. Das mag am Namen liegen, der kaum Erwartungen weckt. Aber mit der herkömmlichen zentralen Datenablage hat er nicht viel zu tun. Vielmehr positioniert ihn Microsoft als Speicher für Applikationsdaten, besonders für VM-Images und SQL-Datenbanken. SOFS nehmen wie SAN Controller eine Zwischenposition zwischen Speichermedien und Applikations-Server ein. Die Anbindung der Applikations-Server erfolgt nicht über iSCSI oder Fibre Channel, sondern über SMB 3.

Deutliche Verbesserungen von SMB in Version 3

Die neue Version des Kommunikationsprotokolls Server Message Block wurde gegenüber ihrem Vorgänger wesentlich aufgewertet, um den hohen Ansprüchen eines SAN-ähnlichen Speichers gewachsen zu sein. Für besondere Performance-Anforderungen ist SMB Direct ausgelegt. Es kann Daten über RDMA-fähige Netzwerk Controller (NICs) direkt in das RAM des Servers übertragen und so die Prozessorlast reduzieren (RDMA = Remote Direct Memory Access).

Mit SMB Multichannel kommt die Fähigkeit hinzu, mehrere Netzwerkverbindungen parallel zu nutzen. Dieses Feature ist standardmäßig aktiviert und bedarf keiner Konfiguration. Es erhöht nicht nur den Datendurchsatz, sondern auch die Verfügbarkeit der File-Server, wenn einzelne Verbindungen ausfallen. SMB Multichannel funktioniert mit NIC Teaming, aber auch mit nicht gekoppelten Netzadaptern, und unterstützt RDMA. Eine ausführliche Beschreibung des Features leistet dieser Eintrag im TechNet-Blog.

In Windows Server 2012 R2 kommen noch weitere Verbesserungen von SMB 3 hinzu. Dazu zählen ein automatisches Load Balancing, das SMB-Clients abhängig vom benutzten File-Share mit einem Cluster-Knoten verbindet, sowie ein Bandbreiten-Management, das die individuelle Kontrolle der 3 SMB-Traffic-Typen (Standard, Live Migration, VM) erlaubt. Die Nutzung von SMB als Transportmechanismus für Live Migration ist ebenfalls eine Neuerung von Server 2012 R2 (eine Übersicht über alle Verbesserungen gibt dieser TechNet-Beitrag).