Storage-Kosten senken

Drei Techniken für effizientere Speicher

04.05.2009
Von 
Spezialgebiet Business-Software: Business Intelligence, Big Data, CRM, ECM und ERP; Betreuung von News und Titel-Strecken in der Print-Ausgabe der COMPUTERWOCHE.

3. Virtualisierung vereinfacht Speicherverwaltung

Was mit Thin Provisioning auf einzelnen Storage-Systemen beginnt, geht mit der Virtualisierung ganzer Speichernetze weiter. Mit Hilfe entsprechender Techniken lassen sich die in einem Storage Area Network (SAN) organisierten Speicherressourcen effizienter auslasten und virtuelle Kapazitäten flexibel verschiedenen Servern zuweisen. Administratoren können im laufenden Betrieb die Größe von LUNs verändern beziehungsweise diese zwischen verschiedenen Speichersystemen migrieren. Damit lassen sich so genannte Tiered-Storage-Architekturen aufbauen, in denen die Daten je nach Anforderung auf dem entsprechenden Speichertyp abgelegt werden können: Informationen, auf die schnell und oft zugegriffen wird, lassen sich zum Beispiel auf schnellen Solid State Drives platzieren, während Daten, die nur gelegentlich aufgerufen werden ihren Platz auf herkömmlichen SATA-Festplatten finden. Moderne Management-Konsolen sind mittlerweile sogar in der Lage, diesen Prozess automatisch abzuwickeln, auf Grundlage zuvor vom Administrator festgelegter Richtwerte, was beispielsweise Zugriffszahlen anbelangt.

Darüber hinaus bieten virtualisierte Speichernetze eine Reihe weiterer Vorteile: Die IT-Verantwortlichen können Disk Arrays verschiedener Hersteller in einem gemeinsamen Speicher-Pool zusammenfassen. Im SAN verwendete Techniken und Protokolle wie Fibre Channel (FC) und Internet SCSI over IP (iSCSI) spielen für die Virtualisierungsschicht keine Rolle. Es sind also in aller Regel keine aufwändigen Vorarbeiten und Modifikationen nötig, um das Speichernetz zu virtualisieren. Funktionen wie Snapshots, Spiegelungen, Replikation und Backups, die zuvor dediziert bestimmten Maschinen zugeordnet waren, lassen sich in einer virtualisierten Umgebung flexibel verteilen.

Je nachdem, wo die Instanz sitzt, gibt es unterschiedliche Ansätze, das SAN zu virtualisieren: Host-, Storage-, Switch- oder Netz-basierend.

  • Host-basierende Virtualisierungslösungen eignen sich vor allem dann, wenn Anwender nur eine begrenzte Anzahl von Servern betreiben. Für ein einheitliches Storage-Management muss dabei allerdings eine homogene Server-Infrastruktur vorausgesetzt werden. Außerdem gilt es, die im SAN vorhandenen Storage-Ressourcen für alle angebundenen Server entsprechend zu partitionieren.

  • Auch bei Storage-basierenden Virtualisierungslösungen sind die Anwender meist gezwungen, sich auf einen Speicheranbieter festzulegen. Zwar bieten einzelne Storageanbieter inzwischen integrierte Virtualisierungstechniken an, mit deren Hilfe sich Disk Arrays von Fremdanbietern als externe LUNs mit einbinden lassen, wegen fehlender Standards ist dies jedoch nicht die Regel.

  • Herstellerunabhängigkeit und damit größere Flexibilität versprechen dagegen Switch-basierende Virtualisierungslösungen. Die Schaltzentralen in den Speichernetzen kommen von Haus aus mit allen gängigen Server- und Storage-Plattformen zurecht.

Neben diesen Ansätzen, die auf bereits vorhandener Infrastruktur aufsetzen, gibt es dedizierte Virtualisierungs-Appliances, die sich in das Netz einklinken lassen. Dabei unterscheidet man zwischen Geräten, die direkt im Datenstrom zwischen Server und Speicher hängen (In-Band oder symmetrisch), und Appliances außerhalb des Datenpfads (Out-of-Band oder asymmetrisch).

  • In-Band-Lösungen sind relativ einfach zu implementieren. Die Virtualisierungsinstanz ordnet die LUNs den einzelnen Servern zu und organisiert den gesamten Datenverkehr. Für die angeschlossenen Server bildet die Appliance das Speichersystem. Dort sind auch die Inhaltstabellen der logischen Laufwerke hinterlegt. Problematisch dabei: Fällt die In-Band-Appliance aus, ist das gesamte Speichernetz lahmgelegt. Um die Verfügbarkeit zu sichern, muss der entsprechende Rechner redundant ausgelegt werden. Außerdem lassen sich Management-Aufgaben wie beispielsweise Migrationen ausschließlich über die Virtualisierungslösung abwickeln, da alle dafür notwendigen Informationen von den Storage-Systemen auf die Appliance abgezogen sind. Weiterer Schwachpunkt: Da der gesamte Datenverkehr zwischen Servern und Storage über den In-Band-Rechner läuft, kann sich dieses System - sofern es nicht entsprechend performant ausgelegt ist - als Flaschenhals entpuppen.

  • Diesem Problem lässt sich mit Out-of-Band-Appliances begegnen. Diese sitzen außerhalb des Datenstroms und kommunizieren via LAN mit den Host-Bus-Adaptern (HBA) in den Servern. Dort hinterlegt die Virtualisierungslösung, auf welche LUNs der Host zugreifen darf. Für diese Methode müssen allerdings so genannte Agenten auf den Servern installiert werden. Dafür ist diese Konfiguration weniger anfällig als In-Band-Appliances. Das System kommt mit weniger Leistung aus, da es lediglich Metadaten verwalten muss und die Input/Output-Operationen auf herkömmlichem Weg direkt zwischen Server und SAN abgewickelt werden. Außerdem bricht bei einem Ausfall der Out-of-Band-Appliance nicht gleich die ganze Speicherarchitektur zusammen. Basisfunktionen des SAN lassen sich weiter nutzen, und auch die einzelnen Storage-Systeme bleiben ansprechbar, weil die Inhaltstabellen auf den Arrays liegen.

Anwenderunternehmen virtualisieren neben ihren Primärspeichern mittlerweile auch ihre Bandbibliotheken. Virtual Tape Libraries (VTLs) emulieren mit Hilfe einer speziellen Software ein Bandlaufwerk, sitzen in Wirklichkeit jedoch auf herkömmlichen Disk Arrays. Der Vorteil: Backup-Daten lassen sich so schneller ablegen, weil sie zuerst auf einer Festplatte fixiert und erst dann in einem zweiten Schritt im Hintergrund auf eine Bandbibliothek geschrieben werden. Gerade wenn das Backup-Fenster zeitlich begrenzt ist, empfiehlt sich diese Methode. Mit der Emulation müssen die Administratoren zudem ihren Backup-Prozess nicht modifizieren, da die VTL den Servern wie gewohnt ein Bandlaufwerk zum Sichern der Daten vorspielt.

Angesichts der um sich greifenden Virtualisierung scheint es nur noch eine Frage der Zeit, bis die gesamte Storage-Infrastruktur unter einer gemeinsamen Management-Schicht verschwindet. Speicherfunktionen würden dann weitgehend automatisiert abgewickelt, der Verwaltungsaufwand deutlich reduziert. Bislang fehlen jedoch die notwendigen Standards, um den Traum von einer Unified Storage Architecture wahr werden zu lassen.