Panasas Scale-out NAS, Teil 1

Alle Speicherknoten arbeiten für alle Anwendungen

| Autor / Redakteur: Walter Schadhauser / Rainer Graefen

Hohe Skalierbarkeit und Effizienz
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Hohe Skalierbarkeit und Effizienz (Bild: Panasas)

Panasas ActiveStor gehört in die Kategorie moderner Scale-Up-NAS, die entwickelt wurden, um die Beschränkungen anderer NAS-Architekturen zu überwinden. Im folgenden 1. Teil wird die Systemarchitektur vorgestellt.

Eine Panasas Clustered Storage-Architektur vermeidet Speichersilos, indem sie die Flexibilität bietet mit Dutzenden bis Hunderten von Terabyte, die sich bei Kapazität und Leistung nahtlos skalieren lässt. Dazu fügt man dem Cluster einfach weitere ActiveStor-Einheiten hinzu, und jedes hinzugefügte ActiveStor-Gehäuse addiert zusätzliche Speicherkapazität, DRAM-Cache, Prozessorleistung und Netzwerkbandbreite.

Selbst in den größten Panasas-Anlagen befinden sich alle Daten in einem einzigen Namespace mit einer zentralen Verwaltung über eine grafische Benutzerschnittstelle, die Daten mit hoher Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit liefert.

Skalierbarkeit

Eine wichtige architektonische Errungenschaft von Panasas ist die Skalierung, indem ein oder mehrere ActiveStor-Gehäuse geclustert werden, also in einem gemeinsamen Speicherpool zusammengefasst werden, der einen einzigen Namespace besitzt. Das Wachstum von einem auf 10 oder sogar 100 ActiveStor-Systeme führt zu einer Leistungs- und Kapazitätssteigerung um den gleichen Faktor, bei nahezu linearer Skalierung.

Leistung

Panasas ActiveStor-Speicher kann Anforderungen an die Leistung leichter erfüllen als andere NAS-Architekturen, da Panasas seit mehr als zehn Jahren für diese Anforderungen optimiert worden ist. Der Hersteller verwendet dazu eine Scale-Out-Architektur, die Speicherkapazität, DRAM-Cache und Netzwerkbandbreite schrittweise und linear erweitert, wenn weitere ActiveStor-Einheiten hinzugefügt werden. Die Anwendungen können parallel auf die Speicherknoten zugreifen. Dadurch steht der einzelnen Anwendung ein vielfaches an Bandbreite für den Zugriff auf Dateien zur Verfügung, es erhöht sich also nicht nur die Gesamtbandbreite. Ist der Anwendung bekannt wo sich die Daten befinden, erfolgt der Zugriff direkt ohne Umwege über Zwischenserver oder über zusätzliche Netzwerkverbindungen.

Zuverlässigkeit

Wenn die gesamte Speicherkapazität in einem NAS-System steigt, können Laufwerksfehler häufiger auftreten, einfach weil sich mehr Laufwerke im System befinden. Panasas begegnet dieser Herausforderung mit einer fortschrittlichen Software-Implementierung mit zwei Sicherheitsstufen pro Datei und einer fortschrittlichen Redundanzerzeugung durch Erasure coding:

  • Eine Sicherheitsebene mit Erasure Coding wird angewendet, die die Daten in jeder Datei auf Speicherknoten im Cluster verteilt, wodurch bis zu zwei gleichzeitige Ausfälle korrigiert werden können, unabhängig davon, ob es sich um Laufwerke oder ganze Knoten handelt.
  • Die zweite Sicherheitsstufe behandelt Ausfälle eines Teils eines Laufwerks, bei denen nur eine Reihe von Blöcken innerhalb eines Laufwerks unzugänglich ist.

Dies ermöglicht es dem System, Fehler auf Sektorebene und andere Probleme auf niedriger Ebene zu erkennen und zu korrigieren, ohne einen kompletten Rebuild auf Knotenebene durchführen zu müssen. Anders als RAID-Lösungen werden bei der Panasas-Lösung nur die vom Fehler betroffenen Dateien neu erzeugt und über den Cluster hinweg auf freien Speicherplatz verteilt. Eine „Hot-Spare-Festplatte” ist nicht notwendig. Da die gesamte Leistungsfähigkeit des Cluster zum Wiederherstellen von defekten Dateien genutzt wird, können Fehler in einem Bruchteil der Zeit beseitigt werden, die herkömmliche RAID-Architekturen benötigen würden.

Systemverwaltbarkeit und -regeneration

Ein Panasas Scale-Out-Storage-System ist eine Einheit, die Sie von einer einzigen Benutzeroberfläche aus verwalten, unabhängig davon, wie viele ActiveStor-Gehäuse in den einzelnen Namespace integriert wurden, den es unterstützt. Der Cluster balanciert automatisch Kapazitäten zwischen den ActiveStor-Gehäusen aus, wenn ein Ungleichgewicht entsteht; dabei werden beständig im Hintergrund Fehler und Komponentenausfälle registriert und die betroffenen Erasure-codierten Datenblöcke automatisch neu berechnet und umgeschichtet. Dadurch ist ein Cluster wesentlich einfacher zu verwalten als 10 separate Silos eines herkömmlichen NAS, was niedrigere Betriebskosten bedeutet.

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