Was Flash in einer SAN-Umgebung leisten kann, Teil 2

Das SSD-SAN-Volume im Server

| Autor / Redakteur: Joost van Leeuwen und Scott Harlin, OCZ Storage Solutions / Rainer Graefen

Sorgen SSDs in SAN-losen Umgebungen ebenfalls für Furore?
Sorgen SSDs in SAN-losen Umgebungen ebenfalls für Furore? (Bild: Yulia Maralova / Fotolia.com)

Der moderne IT-Betrieb mit Halbleiterspeicher ist mehr als die Festplatte durch SSDs zu ersetzen. Mittels diverser Softwarefunktionen lassen sich robuste, wartungsfreundliche Umgebungen aufbauen, die alles so gut können wie man es bei High Availibility mit Festplatten gewöhnt ist - nur ist alles schneller konfiguriert und arbeitet auch schneller.

Abhängig von der Anwendung steht IT-Managern noch eine weitere Möglichkeit zur Verfügung, bei der es sich um eine SAN-lose Umgebung handelt. Sollte eine Anwendung hohe I/O-Lasten verursachen, dabei aber verhältnismäßig wenig Speicherplatz benötigen, kann eventuell auf ein externes SAN verzichtet werden.

Die SAN-lose Umgebung

Die Option wäre ein Server, der ausschließlich mit Flash-basierten SSDs bestückt ist und diesen Job problemlos erledigen kann. Für eine Datenbankanwendung kann innerhalb der Flash-basierten Umgebung ein separates Volume geschaffen werden, das als SAN funktioniert und sich im Server selbst befindet.

Dies wäre die perfekte Lösung ohne SAN-Engpässe oder durch den Server verursachten ‚I/O-Blender‘-Effekt. Die Server-Antwortzeiten können damit drastisch reduziert werden und Daten können beinahe sofort bereitgestellt werden, ohne dass Festplatten Unmengen von Wartungs-, Strom-, Kühlungs- und Ersatzkosten generieren.

Einsatz für Software

Wenn es um Virtualisierung geht, kann durch eine intelligente Software, wie „OCZ VXL“-Software, SSD-Flash für jegliche VMs innerhalb eins virtualisierten Clusters bereitgestellt werden, ohne dass auf irgendwelche Virtualisierungs-Fähigkeiten verzichtet werden muss.

Beispiele wären die „End-to-End“-Mirroring, Hochverfügbarkeit (HA), Fehlertoleranz (FT) oder dynamische Migration virtueller Maschinen von einem Server zum anderen. Dieser Ansatz für ein SAN-loses Rechenzentrum setzt ausschließlich auf die Verwendung von silizium-basiertem Speicher, so dass von der Virtualisierung profitiert werden kann, ohne auf kostspielige HDD-SANs angewiesen zu sein.

Ergänzendes zum Thema
 
Das Fazit der Autoren

Bildlich gesprochen ist der Flash-Speicher der Muskel eines Server-Storage, während die Software das Gehirn verkörpert. Mit einem intelligenten Programm kann sichergestellt werden, dass der Flash-Speicher so effizient wie möglich genutzt wird. Unabhängig davon, ob ein Betriebssystem auf Windows-basiert, auf Linux setzt oder ob eine über VMware virtualisierte Umgebung zum Einsatz kommt.

Unterschiedliche Anwendungen verlangen nach unterschiedlichen Implementierungsvarianten. Die daraus resultierende Komplexität erfordert eine ausgeklügelte Software-Ebene, die Daten nicht nur beschleunigt, sondern auch verwaltet, um letztlich die Anwendungsleistung zu steigern.

Flash-Virtualisierung?

VMware ist eine der am weitesten verbreiteten Software-Lösungen im Bereich Virtualisierung. Rechenzentren können damit beispielsweise sowohl auf dem SAN befindliche Daten als auch Anwendungen effizient teilen, ohne dass diese im Server lokal gespeichert werden müssen. Diese Teilungsmechanismen ließen die I/O-Lasten rapide steigen und stellen IT-Manager vor neue Herausforderungen, wenn es darum geht ein Rechenzentrum noch leistungsfähiger zu gestalten.

Der ‚I/O-Blender‘-Effekt beschreibt dabei nur eines von vielen Problemen, die berücksichtig werden müssen. Ebenso kritisch ist das Zeit-Management, damit Daten der passenden Applikation, dem richtigen Nutzer zur korrekten Zeit bereit stehen. Verwaltet man SSD-Flash-Ressourcen entsprechend, können diese rechtzeitig vorbereitet werden, um selbst diese Höchstanforderungen zu stemmen.

Ein gutes Beispiel für eine solche Last sind ‚Boot Storms‘, bei dem viele Nutzer bei Arbeitsbeginn gleichzeitig das Betriebssystem laden. IT-Manager können sich auf derartige Lastspitzen rüsten und mehr I/O-Leistung zur Verfügung stellen, wenn diese benötigt wird.

Die neue Ebene

Um solch spezifische Herausforderungen im Zusammenhang mit enorm hohen Lasten zu meistern, können Unternehmen auf eine intelligente Software zugreifen. Diese erstellt eine Ebene zur Flash-Virtualisierung, die über dem VMware-Betriebssystem liegt. So können IT-Manger Flash-Ressourcen denjenigen VMs zuzuteilen, die diese auch benötigen.

Zudem lassen sich Flash-Ressourcen (zum Beispiel PCIe-SSDs) intelligent und effizient bei Anfrage auf unterschiedliche und verbundene VMs verteilen. Virtualisiert können die SSDs auch in hochverfügbaren Umgebungen innerhalb eines Netzwerks eingeplant werden.

Der störungsfreie Betrieb

Heutige IT-Infrastrukturen sind zahlreichen Gefahren ausgeliefert. So ist es kaum verwunderlich, dass auch die Datenverarbeitung keine Ausnahme darstellt. Dabei ist es für IT-Manager von zentraler Bedeutung, dass Rechenzentren so aufgebaut sind, dass der Betrieb unterbrechungsfrei stattfinden kann. Wichtig ist in diesem Zusammenhang sind höchste Performance bei Hochverfügbarkeits-Umgebungen. An exakt dieser Stelle kommen Flash-basierte Lösungen für Unternehmen ins Spiel.

Lösungen, die Daten in virtuellen Umgebungen unterbrechungsfrei verarbeiten, sind enorm wichtig für einen erfolgreichen Einsatz. An dieser Stelle eine kurze Auflistung der wichtigsten Dienste:

  • Spiegelung (oder Datenspiegelung) beschreibt den Prozess der Datenreplikation auf zwei oder mehr SSDs, um eine Sicherungskopie bei einem Ausfall eines Laufwerks bereit zu stellen. Ausfallsicherheit bei gespiegelten Flash-Ressourcen erfordert Transparenz bei den aktiven virtuellen Maschinen auf dem Server, damit letztlich I/O-Zugriffe während eines Ausfalls nicht unterbrochen werden.
  • Hochverfügbarkeit (HA) in virtualisierten Umgebungen stellt bei einem Serverausfall mit Flash-Ressourcen sicher, dass die darin enthaltenen virtuellen Maschinen auf einem anderen Server gestartet werden können. Dieses Szenario erfordert Verwaltungsfähigkeiten auf dem Host-Rechner. Daten, die in der primären SSD-Flash-Ressource geschrieben werden, müssen somit auch auf eine sekundäre Flash-Ressource geschrieben werden.
  • Fehlertoleranz (FT) ist einer der am schwierigsten zu handhabenden Dienste innerhalb einer virtualisierten Umgebung. Die Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Auslieferung von Anwendungen und Daten ist kein triviales Unterfangen, speziell wenn ein Server komplett ausfällt. Um volle Fehlertoleranz zu erreichen, müssen zwei (bis auf das letzte Bit) identische Kopien einer VM vorhanden sein. Ist dies gegeben, kann eine Kopie während eines Ausfalls sofort übernehmen, so dass nahtlos an der unterbrochenen Stelle weitergearbeitet werden kann. Mit SSD-Flash kann auf Lösungen zugegriffen werden, die synchrone Spiegelung zwischen Host-Servern in einer hochverfügbaren Umgebung bieten.

Wartungsaufwand reduzieren

Zusätzlich zur Bereitstellung unterbrechungsfreier Dienste in virtualisierten Umgebungen, sind reduzierte Wartungskosten als auch weniger benötigte Ressourcen für Service und Support wünschenswert. So kann die Kosteneffizienz des Rechenzentrums deutlich gesteigert werden. Bei einer Serverwartung müssen die betroffenen virtuellen Maschinen auf einen anderen Server verschoben werden.

Organisation, die Flash-Technologie innerhalb einer IT-Infrastruktur und Virtualisierung nutzen, verlassen den Teufelskreis aus immer höhen Anforderungen, weitern Speicher-Arras und steigenden Kosten. Die Techniken lassen die Gesamtperformance und Servicequalität enorm steigen.
Organisation, die Flash-Technologie innerhalb einer IT-Infrastruktur und Virtualisierung nutzen, verlassen den Teufelskreis aus immer höhen Anforderungen, weitern Speicher-Arras und steigenden Kosten. Die Techniken lassen die Gesamtperformance und Servicequalität enorm steigen. (Bild: Klaus Eppele/ Fotolia.com)

Dabei handelt es sich oftmals um einen zähen und langwierigen Prozess. VMware stellt ein Tool mit der Bezeichnung „vMotion“ bereit, welches exakt diese Fähigkeit der dynamischen Migration bietet. Mit der intelligenten Software müssen lediglich die VMs auf einen anderen Server verschoben werden, aber nicht die Daten, da sich die ‚Hot Data‘ innerhalb der PCIe-SSD befinden. Die Software-Verwaltungsebene gewährleistet einen fortlaufenden Betrieb ohne Ausfallzeit und Leistungseinbrüche, damit der Endbenutzer keinerlei Unterschied bemerkt.

Entgegen vielen anderen Lösungen, benötigt diese intelligente Software keine Agents, die die Kommunikation zwischen VMs und SSDs gewährleisten, da die Software im VMware Hypervisor eingebunden ist. So stehen die Daten für alle Server und virtuellen Maschinen (VMs) im Netzwerk zur Verfügung.

Da Daten auf den PCIe-basierten SSD Flash-Karte zwischengespeichert werden, können diese unter mehreren Servern geteilt werden. Dabei kann typischerweise jeder Einsatzpunkt die Flash-Ressource nutzen, auch wenn sich die SSD nur in einem Server befindet. Dieser komplett ‚Agents‘-lose Ansatz hat einen deutlich gesenkten Wartungsaufwand zur Folge und schafft eine äußerst flexible Umgebung.

Aufwärmen des Cache für Leistungsspitzen

IT-Manger müssen sich auch der Herausforderung stellen, Leistungsspitzen zu meistern. Dabei wird innerhalb eines kurzen Zeitraumes massiv mehr I/O-Leistung benötigt. Zu diesem Zweck können unterschiedliche I/O-Profile für die diversen Anwendungen bereitgestellt werden.

Data Warehousing ist in diesem Fall ein gutes Beispiel: Hier wird besonders die IOPS-Performance eines Systems gefordert. Virtuelle Desktop-Infrastrukturen (VDI) sind ein weiteres Beispiel bei denen in ‚Boot Storms‘-Zeiten wesentlich mehr Ressourcen benötigt werden. Dabei fordern zahlreiche Mitarbeiter gleichzeitig Ressourcen an. Beide Anwendungen könnten gleichzeitig um Flash-Cache-Ressourcen kämpfen, so dass am Ende keiner der beiden Tasks profitiert.

Die Caching-Software stellt zu diesem Zweck eine Geschäftsregel zur Verfügung, die ein Vorwärmen des Zwischenspeichers ermöglicht. IT-Manger haben somit die Möglichkeit, einen Zwischenspeicher so vorzubereiten, dass anspruchsvolle Jobs stets so schnell wie möglich abgearbeitet werden. Bei den beiden Beispielen von vorhin würde das bedeuten, dass die VDI-Boot-Daten bereits am frühen Morgen in den Zwischenspeicher geladen und somit beschleunigt ausgeliefert werden.

Des Weiteren lässt sich eine Regel für den Abend definieren, um die wichtigen Bereiche des Data Warhousing in den Flash-Zwischenspeicher zu laden. Zwischen diesen beiden wichtigen Aufgaben können andere Anwendungen ebenfalls von den Vorteilen der dynamischen Cache-Ressource profitieren, so dass sich die Flash-basierte SSD-Ressource so effizient wie möglich nutzen lässt.

Kommentare werden geladen....

Was meinen Sie zu diesem Thema?

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 43127324 / RZ-Hardware)