Hyperconverged Infrastructure

Erfahren Sie, welche Vorteile hyperkonvergierte Infrastruktur bietet, wie sie funktioniert und lernen Sie typische Anwendungsfälle und Anbieter kennen.

Was ist hyperkonvergierte Infrastruktur?

Hyperkonvergenz ist ein IT-Rahmenwerk, das Rechenkapazität, Speicher, Netzwerk und Software zu einem einzigen System kombiniert, um die Komplexität des Rechenzentrums zu verringern und die Skalierbarkeit zu erhöhen. Plattformen, die diese Beschreibung erfüllen, nennt man hyperkonvergiert. Sie sind eine softwarezentrierte Architektur, in der alle Ressourcen in einem einzelnen System zusammengefasst und virtualisiert sind, das in der Regel aus x86-Hardware besteht.

Hyperkonvergierte Infrastruktur kombiniert in der Regel Rechenleistung, Netzwerk, Speicher und Virtualisierung in einem einzigen System.

Hyperkonvergierte Plattformen beinhalten einen Hypervisor für virtualisierte Rechenkapazität, softwaredefinierten Speicher und ein virtualisiertes Netzwerk und laufen in der Regel auf gängigen Standardservern. Dieser vierschichtige Aufbau bringt jede Menge Leistung, Kostenersparnisse, spart Platz im Rack und macht ein externes SAN überflüssig. So sieht ein rundum softwaredefiniertes Rechenzentrum aus – ein echtes SDDC. Daher nennt man diese Architektur auch hyperkonvergierte Infrastruktur, kurz HCI.

Ein hyperkonvergiertes System kann eine vollständig integrierte Appliance-Lösung eines einzelnen Anbieters sein, oder als eigenständige Software gekauft und auf Ihren vorhandenen x86-Servern installiert werden. Beide Optionen können ein umfassendes Arsenal an Features und Vorteilen bieten. Die Hauptunterschiede sind Kosten, Vorteile und Einsatzoptionen.

Vorteile einer HCI

HCI bietet Ihren in puncto Budget eine Menge Spielraum. Die Vorteile, die Sie damit erhalten, hängen jedoch von der Höhe der Investition ab. Normalerweise macht die Hardware rund 80 % der Gesamtinvestition aus, die Software rund 20 %. Diese Faktoren ermöglichen es Ihnen, die passende Hardware und Software gemäß Ihren Anforderungen zu kombinieren.

Wie viel Leistung Sie mit diesem HCI-Modell erzielen wollen, richtet sich daher ganz nach Ihren Geschäftszielen und Anwendungsanforderungen. Sie haben eine ganze Welt voller Möglichkeiten in einem Paket, das Ihre höchsten Arbeitslasten besser als Ihr traditionelles SAN/Host-Design bewältigen kann, und jeder Hersteller bietet Lösungen von HDD Appliances der Einstiegskategorie bis hin zu anspruchsvollsten All-Flash HCI Appliances.

Ein weiterer Vorteil hyperkonvergierter Infrastrukturen ist die Möglichkeit, Appliances in sogenannten Knoten zu bündeln und dabei gleichzeitig Rechenleistung und Speicherkapazität zu gewinnen. So können Sie Ihr System erweitern, wenn Ihr Geschäft wächst. Das vereinfacht die Budgetplanung für das nächste Jahr, da Sie anhand Ihrer Wachstumsrate genau wissen, wie viele Knoten Sie zusätzlich benötigen.

Bei den SAN-ähnlichen Funktionen bietet HCI ähnliche Fähigkeiten, eliminiert dabei aber gleichzeitig die Latenzprobleme traditioneller Host-zu-SAN-Verbindungen. Bei hyperkonvergierten Lösungen sind Speicher und Hosts im selben physischen Gerät untergebracht, was die Antwortzeit beträchtlich verbessert.

Daher lohnt es sich auf jeden Fall, auf HCI umzustellen, anstatt bei einem traditionellen SAN zu bleiben – eine HCI ist nicht nur einfacher zu erweitern, Sie können die Daten auch auf mehrere Knoten verteilen und so die Redundanz erhöhen. In manchen Fällen können Sie zwei oder drei Kopien der gleichen Daten verteilen. Mehr Kopien Ihrer Daten zu haben, verringert jedoch den insgesamt nutzbaren Platz in Ihrem hyperkonvergierten Cluster.

Wie hyperkonvergierte Systeme funktionieren

In einem hyperkonvergierten System können die integrierten Technologien über ein gemeinsames Toolset als einheitliches System verwaltet werden. Die meisten hyperkonvergierten Systeme benötigen mindestens drei Hardware-Knoten, um eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten, und können erweitert werden, indem man weitere Knoten zur Basiseinheit hinzufügt. Eine Knotengruppe wird auch Cluster genannt.

Um nachzuvollziehen, wie Hyperkonvergenz in Ihrer Organisation funktioniert, müssen Sie Ihre Umgebung nachstellen, um eine realistische Vorstellung zu erhalten. Stellen Sie sich zunächst einige grundlegende Fragen:

  • Wie viel Rechenleistung benötige ich (CPU und Arbeitsspeicher für VMs)?
  • Wie viel nutzbare Speicherkapazität brauche ich insgesamt (im gesamten HCI Cluster)?
  • Wie viele Datenkopien müssen aktiv verfügbar sein (um eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten)?
  • Muss ich die Daten auf zwei separate Rechenzentren verteilen, um die Redundanz zu erhöhen (Metro-Cluster)?
  • Wie viele verschiedene Hypervisoren (ESXi, Hyper-V, XenServer etc.) habe ich?

Je nach Antwort müssen Sie die Hardware-Anforderungen für jeden Knoten in Ihrem HCI Cluster berechnen. Sie können sich auch an unsere technischen HCI-Experten wenden, die Ihnen bei der Ermittlung der genauen Hardware-Anforderungen pro Knoten helfen.

Wenn Sie Ihre Hardware-Anforderungen kennen, müssen Sie als Nächstes ermitteln, wie viele Knoten erforderlich sind, um Ihre VMs rund um die Uhr in Gang zu halten, auch wenn ein unvorhergesehener Katastrophenfall eintritt und Sie einige Knoten verlieren. Die Anzahl von Knoten, die in einem Cluster ausfallen dürfen, ist je nach HCI-Anbieter unterschiedlich.

Für jeden Knoten muss ein Hypervisor installiert und konfiguriert werden. Anschließend müssen die internen Netzwerke für den VM-Verkehr, den Speicher-I/O-Verkehr und das VM-Management konfiguriert werden. Am besten werden die verschiedenen Verkehrsarten getrennt, anstatt sie durch ein oder zwei Netzwerk-Links zu zwängen, da ansonsten eine Übersättigung zu befürchten ist, die größere Latenzen verursacht.

Wenn Sie eine hyperkonvergierte Appliance kaufen, sind vermutlich virtuelle SAN-Controller auf jedem Knoten vorinstalliert, um die lokalen Speicher zu steuern und den I/O-Verkehr über die internen virtuellen Netzwerkpfade zu leiten. Jeder virtuelle SAN-Controller ist im Wesentlich eine reguläre VM, die in Ihrem Hypervisor läuft und die lokalen Knotenhardware verwaltet.

Im Diagramm: Wie hyperkonvergierte Infrastruktur funktioniert

Dieser virtuelle SAN-Controller führt auch sämtliche Funktionalitäten auf Speicherebene aus, z. B. Auto-Tiering, I/O-Caching, Thin Provisioning, Snapshots, Deduplizierung, Erasure Coding, QoS, Datenmigration, synchrone Spiegelung und asynchrone Replikation, zusätzlich zu Cloud-Integration und Kontrollpunkten für den Datenschutz Ihrer Tier-1-Datenbanken.

Normalerweise gibt es eine einzelne Managementkonsole, die mit allen Knoten im Cluster verbunden ist und über die Sie jeden virtuellen SAN-Controller verwalten können. So lassen sich tägliche Aufgaben einfacher über ein Fenster ausführen, ohne dass Sie sich in mehreren SAN-Umgebungen anmelden müssen.

Wenn Sie sich für den reinen Software-Ansatz entscheiden, müssen Sie sich vergewissern, dass Ihre vorhandenen Server die Mindestvoraussetzungen erfüllen, bevor Sie die Software auf diesen Hosts installieren. Hyperkonvergierte Software ist eine Spielart der SDS (softwaredefinierten Speicher), und sie erfordert die richtige Hardware, um ihre Vorteile voll ausspielen zu können.

Typische Anwendungsfälle hyperkonvergierter Infrastrukturen

Hyperconverged infrastructure use cases

Hyperkonvergenz wurde zunächst in kleinerem Umfang eingesetzt, z. B. als virtuelle Desktopinfrastruktur (VDI). Heute nutzen Unternehmen die Technologie weitläufig, um Einsatz, Verwaltung und Skalierung von IT-Ressourcen zu vereinfachen und die Investitions- und Betriebskosten zu minimieren.

Viele größere Datenbanksysteme haben begonnen, ihre Datenbanksoftware für hyperkonvergierte Appliances zu zertifizieren. Große Namen wie SAP, Oracle, Hadoop, Splunk und Microsoft SQL Server haben jeweils mehrere zugelassene hyperkonvergierte Lösungen. Diese Architekturen stellen hohe Ansprüche an die Hardware, um die hohen Arbeitslasten der Big-Data-Anwendungen erfüllen zu können.

Wenn HCI die Arbeitslasten von OLAP und OLTP bewältigen kann, schafft sie auch die Arbeitslasten so ziemlich jeder anderen Anwendung, einschließlich CRM-Software, E-Mail-Server, Web-Server oder auch EMR/EHR-Systeme. Der Weg zur Skalierbarkeit ist durch die Übernahme hyperkonvergierter Infrastruktur über alle Branchen und Umgebungen hinweg vorgezeichnet.

Auch Krankenhäuser führen nach und nach HCI ein oder stellen testweise kleinere Abteilungen um, bevor sie sich an die vollständig Migration wagen. Selbst die Wall Street nutzt mittlerweile dieses Konzept, seit auch die NASDAQ auf Hyperkonvergenz setzt, um ihre betrieblichen Anforderungen zu erfüllen. Auch der Sender MLB Network setzt das Hyperkonvergenz-Modell ein, um seine Medien- und Unterhaltungsumgebung zu verbessern.

Wie sich hyperkonvergierte Infrastruktur von konvergierter Infrastruktur unterscheidet

Potenzielle Anwender verwechseln zuweilen hyperkonvergierte mit konvervierten Lösungen. Es gibt eine Reihe von Ähnlichkeiten, die beide Lösungen äußerst attraktiv machen, je nachdem, welche Anforderungen Ihre Umgebung stellt. Der elementare Unterschied besteht jedoch darin, dass konvergierte Lösungen hardwarebezogenen sind, hyperkonvergierte hingegen softwaredefiniert.

Converged infrastructure diagram
Beispiel für konvergierte Infrastruktur

Converged Appliances kombinieren Rechenleistung und Speicher aus Hardwareperspektive. Das bietet auch den Vorteil, dass Anwendungen lokal laufen und die Leistung besser ist. Diese Anwendungen reichen von relationalen Datenbanken, Exchange und Dateiservern bis hin zu Web-Servern und sogar VDI. Allerdings bietet diese Option keinerlei Integration zwischen Host und Storage Layer.

Hyperconverged infrastructure diagram
Beispiel für hyperkonvergierte Infrastruktur

Andererseits bietet hyperkonvergierte Infrastruktur durch die Software eine dichtere Integration zwischen den verschiedenen Schichten und Komponenten innerhalb des Systems. Dadurch wird die Verwaltung Ihrer gesamten Umgebung praktischer und effizienter. Sie haben Ihren gesamten freien Speicherplatz im Blick und können virtuelle Disks nach Belieben von einem Knoten zu einem anderen Knoten im Cluster verschieben, ohne aktive VMs zu stören. Es handelt sich um ein vollständig integriertes System, das die Administration erleichtert.

Anbieter hyperkonvergierter Lösungen

Hyperkonvergierte Infrastruktur wurde zunächst von Start-up-Unternehmen wie Maxta, Nutanix, Pivot3, Scale Computing und SimpliVity angeboten. Mittlerweile wird HCI auch von größeren Server- und Speicherherstellern wie Cisco, Dell EMC (einschließlich VMware), HPE, Lenovo und NetApp angeboten, was zeigt, dass HCI mittlerweile reifer geworden ist. In den letzten Jahren sind einige der HCI-Start-up-Unternehmen von größeren Unternehmen übernommen worden. Diese haben nicht nur kleinere Unternehmen aufgekauft, sondern auch eigene HCI-Markenprodukte entwickelt.

In anderen Fällen sind Unternehmen, die nur Software anbieten, Partnerschaften mit den Großen der Server-Hardware-Branche eingegangen, um Appliances herzustellen. Solche Allianzen machen es dem Verbraucher leichter, eine bevorzugte HCI-Software auszuwählen und auf einem beliebigen HP-, Dell-, Lenovo- oder Cisco-Server einzusetzen. Das ist wahre Flexibilität und Wendigkeit, die nur softwarebezogene Konzepte bieten können.

Die beliebtesten Anbieter hyperkonvergierter Infrastruktur sind DataCore, Nutanix, HPE SimpliVity, VMware vSAN, Dell/EMC VxRail und Pivot3. Wenn es um die endgültige Entscheidung für einen dieser Anbieter geht, müssen Sie zunächst wählen, ob Sie eine einsatzbereite vollständige HCI Appliance haben möchten oder nur auf die HCI Software setzen. Beide Optionen bieten Vor- und Nachteile, die Sie unter Berücksichtigung Ihrer kurz- und langfristigen Ziele abwägen sollten.

Wenn Sie sich dafür entscheiden, softwaredefinierte HCI auszuprobieren, sollten Sie sich DataCore™ Hyperconverged Virtual SAN einmal genauer ansehen.

Warum DataCore™ Hyperconverged Virtual SAN?

Mit der hyperkonvergierten softwaredefinierten Lösung von DataCore erhalten Sie maximale Flexibilität bei minimalen Investitions- und Betriebskosten. Sie können wählen, ob Sie auf All-Flash oder Hybrid setzen und dazu Server beliebiger Hersteller nutzen. Sie können sogar Server unterschiedlicher Anbieter kombinieren, ohne dass dies zu Kompatibilitätsproblemen führt.

Hyperconverged Virtual SAN von DataCore ist völlig hardware-agnostisch und funktioniert mit jeder gängigen Hardware bzw. der Hardware, die Sie bereits in Ihrem Rechenzentrum einsetzen.

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