Atlantis USX, Nutanix Web Scale und PernixData FVP

Software-defined Storage - Storage-Lösungen in virtualisierten Umgebungen

Thomas Drilling ist als freier IT-Journalist und IT-Consultant tätig. Seine Spezialgebiete sind Linux und Open-Source-Software.
Virtualisierte IT-Umgebungen stellen an Storage-Systeme andere Anforderungen als herkömmliche Server-Landschaften. Sie verlangen von den eingesetzten Storage-Systemen vor allem eine hohe Performance, sowie die Integration als Software-definied-Lösung.

Um Storage in virtuellen Umgebungen zu beschleunigen gibt es entweder die Möglichkeit, bestehende Systeme mit Flash-Speicher zu ergänzen oder auf ein neues All-Flash-Array zu setzen. Ersteres ist ohne negative Auswirkungen auf den Hypervisor bei allen gängigen Lösungen möglich, aber relativ teuer.

Ein All-Flash-Array beeinträchtigt spezielle Features des Hypervisors wie Hochverfügbarkeit (HA) oder vMotion ebenfalls nicht, ist aber noch teurer als ein hybrides Speichersystem. Die Verwendung von schnellen Flash-Speicher anstelle von langsamen Festplatten ist daher ökonomisch nur für wenige Organisationen praktikabel.

Ein dritte Möglichkeiten, das direkt Ergänzen des Hypervisors mit PCI-Express-Flash-Beschleunigerkarten als lokaler Speicher scheidet allerdings meist aus, weil lokaler Storage im Hypervisor nicht für Cluster-Features wie HA oder vMotion geeignet ist.

Storage Wachstum IDC
Storage Wachstum IDC
Foto: IDC/Nexenta

In einem exemplarischen Vergleich anhand der drei derzeit populärsten Software-defined-Storage-Spezialisten (SDS) Nutanix, Atlantis Computing und PernixData erörtern wir, wie deren Lösungen in der direkten Gegenüberstellung funktionieren. Darüber hinaus analysieren wir die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme.

PernixData FVP

Der Kernidee, mit der Poojan Kumar und Satyam Vaghani 2012 das im kalifornischen San José beheimateten Unternehmen PernixData 2012 gründeten, besteht darin, Flash-Speicher genau dort nutzbar zu machen, wo VMs maximal davon profitieren, nämlich direkt am Hypervisor.

Poojan Kumar war von 2010 bis 2012 Head of Data Products bei VMware; Satyam Vaghani von 2002 bis 2012 Principal Engineer bei VMware, woraus sich die hohe Affinität der Lösung zur vSphere-Plattform erklärt.

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Flash Virtualization Platform (FVP) versteht sich in erster Linie als Beschleuniger für Standard-Storage in virtuellen Umgebungen. Der Kern der Software wird direkt auf den Hypervisor installiert und nutzt den im Server installiertem RAM oder Flash (in Form von SSD oder PCIe- / NVMe-Karten), um Speicher-Zugriffe von der Hardware eines Storage-Arrays zu isolieren. Allgemein will PernixData mit FVP Storage für virtualisierte Umgebungen optimieren beziehungsweise mit Intelligenz ausstatten, indem Speicherperformance- und Management-Funktionen von der unterliegenden Storage Hardware entkoppelt werden.

So funktioniert FVP

Durch einen vib-Treiber verankert sich die Software direkt in den vSphere-Kernel und ist dann in der Lage, serverseitig vorhanden Flash-Speicher und / oder RAM zu "virtualisieren". Konkret funktioniert das wie folgt:

Durch die Entkopplung der VM-seitigen Speicherzugriffe kann die Software auf Basis der im Hypervisor vorhandenen schnellen RAM- und Flash-Speichermedien deutlich mehr IOPS abfangen, bevor diese durch den üblichen Zugriffs-Stack am Storage-Array eintreffen. Der wichtigste Vorteil dieser Technologie ist laut PernixData die Storage-Performance, die durchschnittlich um den Faktor 10 beschleunigt. Damit eignet sich FVP für alle Größenordnungen von Storage-Landschaften, von kleinen Virtual-Desktop-Infrastructure-Konfigurationen bis hin zu großen Datenbankumgebungen.

Praktisch besteht FVP aus drei Komponenten:

• dem erwähnten Kernel-Modul

• dem PernixData FVP-Management Server. Er fungiert als Vermittler zwischen FVP und den ESXi-Hosts und läuft unter einem 64Bit Windows-System ab Version 2008.

• einem User-Interface-Plugin für den vSphere-Client oder Web-Client beziehungsweise einem HTML5-Plugin.

PernixData stellt vor allem das Kostenargument in den Fokus. So können Nutzer nach Auskunft des Herstellers zu einem Bruchteil der Kosten eines neuen Storage-Arrays schnell und einfach Performance-Engpässe beseitigen, indem sie FPV kaufen und Ihren Servern mehr RAM oder Flash-Speicher spendieren.

Das Management-Dashboard der PernixData-Lösung.
Das Management-Dashboard der PernixData-Lösung.
Foto: PernixData

Allerdings muss die verwendete Flash-Hardware exklusiv für FVP verfügbar sein und kann nicht gleichzeitig als VMFS-Datastore verwendet werden. Die Lösung steht ebenfalls nicht für vSphere-interne Beschleunigungs-Features wie "VMware Host Cache" oder "Flash Read Cache" zur Verfügung. Dagegen besteht seit der Version FVP 2.5 die Möglichkeit, neben Flash auch herkömmliches Server-RAM zur Beschleunigung zu verwenden.

Die aktuelle FVP-Version 3.0 ist unterstützt vSphere 6 und bringt ein HTML5-basiertes User Interface mit.