Storage-Virtualisierung

Speichervirtualisierung (manchmal auch als software-defined storage oder virtuelles SAN) bezeichnet die Zusammenführung mehrerer physischer Speicher-Arrays aus SANs, sodass diese als ein einziges virtuelles Speichergerät erscheinen. Der Pool kann unterschiedliche Speicherhardware aus verschiedenen Netzwerken, von verschiedenen Anbietern oder aus verschiedenen Rechenzentren in einer logischen Ansicht integrieren und über eine zentrale Benutzeroberfläche verwalten.

Durch die Virtualisierung von Speicher wird die Speicherverwaltungssoftware von der zugrunde liegenden Hardware-Infrastruktur getrennt, um mehr Flexibilität und skalierbare Speicherressourcenpools zu ermöglichen. Darüber hinaus lässt sich Speicherhardware (Arrays und Festplatten) auf dieselbe Weise in virtuelle Speicherpools abstrahieren wie bei der Rechenvirtualisierung (VMWare ESX oder Hyper-V) Rechenhardware (Server) in Instanzen virtueller Maschinen (VMs) abstrahiert.

Die Storage Network Industry Association (SNIA) hat sogar eine eigene Definition für Speichervirtualisierung:

Die Anwendung der Virtualisierung auf Speicherdienste, um Funktionen oder Geräte zu bündeln, Komplexität zu verbergen oder neue Funktionen zu Speicherressourcen unterer Ebenen hinzuzufügen.

Diese Technologie wird seit Jahren eingesetzt, um viele der mit der Zunahme und der Verwaltung gewaltiger Datenmengen verbundenen Herausforderungen zu lösen. Speichervirtualisierung ist heute umso wichtiger, da die Menge der gespeicherten Daten jährlich exponentiell zunimmt.

Mit Speichervirtualisierung lassen sich die folgenden sieben wichtigsten Herausforderungen problemlos bewältigen:

1. Abhängigkeit von Anbietern
2. Datenmigration zwischen Arrays
3. Skalierbarkeit
4. Redundanz
5. Performance
6. Hohe Kosten
7. Verwaltung

Während die Vorteile der Speichervirtualisierung ganz erheblich sind, gilt es zunächst einige technische Hürden zu nehmen. Eine der wichtigsten Hürden besteht darin, dass Speicherumgebungen häufig aus heterogenen Hardware- und Softwarekomponenten verschiedener Anbieter bestehen.

Die Virtualisierung der Speicherumgebung trägt dazu bei, ein System flexibler zu machen, da gängige Hardware schnell hinzugefügt werden kann und von der Virtualisierungssoftware sofort erkannt wird. Diese Hardware-Ressourcen können dann in einem gemeinsamen virtuellen Speicher-Pool gebündelt werden, der der Virtualisierungsplattform zur Verfügung steht.

Dies ist der Antriebsmotor eines der größten Trends der Speicherbranche, das Konzept der Skalierbarkeit, bei der Hardwarekapazität nach Bedarf in Modulen hinzugefügt werden kann. Durch die Virtualisierung können Daten über ganz verschiedene physische Geräte in großen Netzwerken oder Rechenzentren hinweg verwaltet werden. Die Daten können konsolidiert werden, um Leistungsprobleme zu isolieren, Probleme vorherzusehen und zu lösen und den zukünftigen Kapazitätsbedarf zu planen.

Egal welche Speicherhardware von welchem Anbieter Sie besitzen: Die Software ist das Gehirn und die Intelligenzebene. Sie bestimmt, welche Funktionen, Features, Dienste und Vorteile Sie Ihren Hosts, Anwendungen und Anwendern bereitstellen können.

Wenn Ihnen die mit Ihrem SAN verbundenen Probleme und Herausforderungen den Schlaf rauben, ist es an der Zeit, sich Gedanken über softwaredefinierten Speicher zu machen. Die damit verbundenen Vorteile sind zu zahlreich, um sie zu ignorieren.

Ihre Organisation kann es sich nicht leisten, sich weiterhin allein auf traditionellen Speicher zu verlassen. Es ist höchste Zeit, Ihre Speicherarchitektur zu modernisieren.

Ein Hauptgrund, aus dem Unternehmen auf Speichervirtualisierung umstellen, ist die Notwendigkeit, alle vorhandenen Speichergeräte über eine einheitliche Konsole zu verwalten und dabei vielfältige Features und Funktionen optimal zu nutzen.

Ein Speichervirtualisierungsknoten ist im Wesentlichen ein virtueller Controller, der Ihren physischen Speicher virtualisiert und verwaltet. Alle Ihre Disk Arrays werden in einem virtuellen Pool gebündelt und mittels Thin Provisioning auf maximale Kapazität ausgelegt. Ist der virtuelle Pool einmal angelegt, werden auch „virtuelle Disks“ im Pool erstellt, die Ihren Host-Servern dann als reine LUNs für die Datenspeicherung präsentiert werden.

Das bedeutet, dass Sie Arrays von HPE 3Par, Dell Compellent, Pure Storage oder jedem anderen SAN in Ihrem Rechenzentrum miteinander kombinieren und zu einem virtuellen Pool zusammenfassen können. Hinzu kommt, dass Sie Ihre Anwendungsdaten über alle Arrays hinweg verteilen können, unabhängig davon, wie schnell oder langsam die Festplatten sind.

Diese Speichervirtualisierungslösung verschiebt „kalte“ und „heiße“ Daten automatisch zwischen den Arrays, indem einfach jedem Array eine Tier-Nummer zugewiesen wird. Klasse, oder?

Die meisten gängigen herkömmlichen SANs sind nicht in der Lage, Daten automatisch über die Arrays von Mitbewerbern hinweg zu verteilen. Mit anderen Worten: Ein Compellent-Array kann keine automatische Datenverteilung mit einem Pure- oder 3PAR-Array durchführen, da dies von diesen Anbietern nicht unterstützt wird.

Diese Hürde lässt sich schnell durch einen Speichervirtualisierungsknoten lösen, der jedes erdenkliche SAN der Welt betreiben kann. Mit Speichervirtualisierungssoftware können Sie das erreichen, was mit SAN nativ nicht möglich ist. Falls Sie jemals eines der kostspieligen traditionellen SANs ersetzen müssen, können Sie sich für eine preiswertere Alternative entscheiden und Ihre physischen Speicher nach Belieben kombinieren.

Machen Sie sich keine Sorgen um die Datenmigration vom alten SAN auf den neuen, kostengünstigeren Speicher. Ihre Virtualisierungssoftwareplattform macht diesen Vorgang einfach und reibungslos. Mit nur drei Klicks können Sie mit der Migration Ihrer Daten von den alten Systemen auf die neuen Arrays beginnen – und das bei minimalen bis gar keinen Ausfallzeiten für die Anwendungen und das Host-Betriebssystem.

Die Vorstellung, Speicherprobleme einfach durch den Einsatz einer Software zu lösen, mag kaum zu glauben sein. Aber es stimmt: So einfach ist es tatsächlich. Wir stellen Ihnen die beiden gängigsten Arten der Speichervirtualisierung vor, die es derzeit gibt.

Denken Sie daran, dass Ihr bestehendes SAN auch aus Software und Hardware besteht. Durch die Speichervirtualisierung rüsten Sie lediglich die Softwarekomponente auf und behalten die Hardware. Damit sind Einsatz und Migration bei dieser Architektur besonders einfach.

Sie müssen also festlegen, ob Sie nur den vorhandenen Speicher virtualisieren oder neuen Speicher hinzufügen und sich von Ihren alten Arrays verabschieden möchten.

Option 1: Knoten für die Speichervirtualisierung

Die erste Option besteht aus einem Controller-Knoten für die Speichervirtualisierung. Dabei handelt es sich in der Regel um einen 1U-x86-Server mit CPU, Arbeitsspeicher, Netzwerkanschlüssen und einem RAID-1-Array für das Betriebssystem, auf dem die Virtualisierungssoftware ausgeführt wird.

Im nächsten Schritt verbinden Sie Ihre vorhandenen SAN Arrays per iSCSI oder FC-Verbindung mit dem neuen Speichervirtualisierungscontroller. Als Nächstes können Sie Ihre Hosts anschließen und damit beginnen, jedem Host virtuelle Disks zu präsentieren.

Ab diesem Punkt müssen Sie für Ihre tägliche Speicheradministration nur noch eine einzige Konsole öffnen. Dabei behalten Sie alle anspruchsvollen Speicherdienste, die Ihre Virtualisierungssoftware bietet, auch wenn die zugrunde liegende Software nicht für diese Features und Funktionen lizenziert ist.

Sollten Sie einmal ein neueres Array hinzufügen und ein altes Array entfernen müssen, klicken Sie einfach auf „Entfernen“, um das alte Array zu löschen, und dann auf „Zum Pool hinzufügen“, um den neuen Speicher zu nutzen. Sie können einen zweiten Knoten mit dediziertem Speicher hinzufügen, um eine hochverfügbare Speichergruppe mit zwei redundanten Aktiv/Aktiv-Kopien Ihrer Daten aufzubauen.

Option 2: Konvergentes Server-SAN

Für diese zweite Option benötigen Sie einen größeren 2U-x86-Server mit leistungsstärkerer Hardware, um mehr Rechenleistung zu erzielen. Sie sollten Ihren ROI wirklich maximieren, indem Sie die Kapazität Ihrer Festplatten, den Arbeitsspeicher und die Anzahl der Netzwerkanschlüsse so weit wie möglich erhöhen.

Wenn Sie sich für die Backplane mit 24 x 2,5-Zoll-Laufwerken entscheiden, können Sie durch eine Kombination aus 4 NVMe und/oder SAS-10k-Laufwerken eine enorme Speicherkapazität erzielen. In einigen Fällen haben wir Lösungen gesehen, die bis zu 60 TB oder sogar 80 TB nutzbare Kapazität pro 2U-Server bieten.

Sie profitieren weiterhin von denselben Vorteilen wie bei der ersten Option, fügen nun aber eine neue Dimension hinzu, indem Sie neue interne Festplatten und bestehende externe SAN-Arrays in einem gemeinsamen virtuellen Pool zusammenführen. So vereinen Sie das Beste aus beiden Welten und erzielen weiterhin über 100.000 IOPS bei Reaktionszeiten im Sub-Millisekundenbereich.

Die meisten Organisationen fangen mit dem Speichervirtualisierungsknoten an und wandeln ihn irgendwann ohne größeren Investitionsaufwand in ein konvergiertes Server SAN um, indem sie die Kapazität durch interne Laufwerke erhöhen.

Mit diesem Setup gehören alle Performanceprobleme der Vergangenheit an, und Sie können das System durch zusätzliche Arrays oder Knoten erweitern.

• Mehr Redundanz – erledigt.
• Niedrigere Kosten – erledigt.
• Über eine einheitliche Konsole verwalteter Speicher – erledigt.
• Performance und Skalierbarkeit – erledigt.

Der Pionier im Bereich der Speichervirtualisierung war DataCore Software, ein Unternehmen, das im Februar 1998 von George Teixeira und Ziya Aral in Fort Lauderdale gegründet wurde. Das Unternehmen wurde ins Leben gerufen, um Software zu entwickeln, die es IT-Abteilungen ermöglichen sollte, Standard-Speicherlösungen verschiedener Anbieter zu erwerben und über Blockspeicher als virtuelle Festplatten darauf zuzugreifen.

Im Laufe der Zeit entwickelten andere Unternehmen ähnliche Speichervirtualisierungsprodukte. Doch noch immer entwickelt DataCore innovative neue Technologien wie Auto-Tiering und synchrones Spiegeln und besitzt mehr als ein Dutzend Patente für die Kerntechnologie.

Stand Oktober 2018 hat sich die Speichervirtualisierung zwar weitgehend durchgesetzt, ist jedoch nicht in allen IT-Abteilungen allgegenwärtig. Eine von DataCore durchgeführte Marktstudie zeigt, dass die Akzeptanz der Speichervirtualisierung etwa doppelt so hoch ist wie die von hyperkonvergenten Lösungen (37 % gegenüber 21 %), wobei 56 % der Befragten zudem ernsthaft erwägen oder planen, software-defined storage den nächsten 12 Monaten software-defined storage in Betracht zu ziehen.