Quantum Stornext 4.0, Teil 3 Ein Dateisystem, das Daten mit Policies repliziert, archiviert und wiederherstellt

Autor / Redakteur: Bernd Schöne / Rainer Graefen

Viele Wege führen nach Rom, das gilt auch in der IT. StorNext geht gerne den Weg der Regeln bzw. Policys. Aufstellen muss sie der Kunde, schließlich kennt er sich mit den Firmendaten am besten aus.

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Quantum StorNext ist ein Dateisystem für eine gesamte Speicherlandschaft.
Quantum StorNext ist ein Dateisystem für eine gesamte Speicherlandschaft.
( Archiv: Vogel Business Media )

StorNext gestattet sowohl die Nutzung von Dateisystemen über mehrere heterogene Speichersysteme hinweg, als auch das dynamische Verschieben von Daten von einem auf ein anderes Speichersystem während des Datenzugriffs.

Ebenso ist das dynamische Ersetzen von ausgefallenen Speichersystemen während des Datenzugriffs und die dynamische Skalierung von Dateisystemen durch Einbindung zusätzlicher Speicherkapazität oder Speichersysteme möglich.

Virtualisierung mit viel Dynamik

Daten können bei Bedarf automatisch zwischen Online- und Nearline-Speicherebenen, darunter Disk und Tape verschoben werden. NAS-Systeme dienen über StorNext Komponente Storage Disk als sekundäre Archivebene.

Als Repositories für Storage Disk stehen per NFS gemountete NAS-Systeme, lokal gemountete UNIX-Dateisysteme oder StorNext- Dateisysteme in FC- oder iSCSI-SANs zur Verfügung.

Da eine Speicherlandschaft oft aus Arrays unterschiedlicher Leistungsfähigkeit besteht, gestattet StorNext die Festlegung von Policies. Dies sind Regeln bzw. Policies, die bestimmten Daten im Dateisystem auf vorher festgelegte Disks festlegen.

Die Migrationsmacht der Regeln

Policies sorgen dafür, dass nur noch selten benötigte Dateien auf langsame Sekundärspeicher-Medien ausgelagert werden und besonders zeitsensible Daten auf schnelle Medien gelangen.

Dies sind in der Regel besonders schnelle FC-Disk-Volumes. Weniger kritische Daten gelangen auf dieselbe Weise zu langsameren, dafür aber auch preiswerteren SATA-Disks. Der Anwender bekommt von diesen Vorgängen nichts mit.

Er sieht nur „sein“ StorNext-Dateisystem mit nur einem einzigen Namespace. Sowie dieser komplett mit seiner Verzeichnisstruktur und Zugriffsrechten aufgesetzt wurde. StorNext setzt in vielen Bereichen auf solche Regeln, auch dort, wo Dateisysteme normalerweise andere Wege gehen.

Déjà vu

Ein weiteres Beispiel für Regeln ist Truncation (Freigabe von primärem Disk-Speicherplatz), Replikation zwischen mehreren File Systemen, beispielsweise an verschiedenen Standorten. Dabei können, wenn gewünscht, ausgewählte Dateisysteme regelbasiert repliziert werden.

Im Bereich Kino und Fernsehen ist das bildgenaue Auffinden von archivierten Videosequenzen über „Partial Retrieval“ von Bedeutung. Es nutzt den in jedem Videobild enthaltenen Timecode.

Beim PartialFileRetrieval (PFR) geht es darum, aus einem langen Video-Clip, der ausschließlich auf Tape liegt, eine bestimmte Sequenz auf den schnellen Speicher zurückzuschreiben, um ihn wieder bearbeiten zu können.

Dies versetzt Administratoren in die Lage, versehentlich gelöschte Dateien über die Zeitinformationen aus dem „Mülleimer“ herauszufischen und wiederherzustellen.

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Ungebremste Metadaten

Als Speicherort der Metadaten ermöglicht StorNext die Verwendung von speziellen Servern mit eigener IP-Anbindung. Grund ist einmal mehr der damit verbundene Performance-Gewinn. Sie werden dynamisch auf den jeweils schnellsten Knoten gespeichert.

Selbst bei sehr großen Dateien ist es damit ausgeschlossen, dass die Metadaten den Schreibvorgang ausbremsen, da sie auf ein und derselben Disk auch noch „ihr“ File hinterlegen möchten, und dazu den Schreibkopf der Disk in die falsche Richtung lenken.

Eine solche Trennung von Metadaten, bestehend aus den Pointern und den Schreib-Lesezugriffsrechten aller unterstützten Betriebssysteme sowie dem Nutzdaten hat nicht nur Vorteile. Inkohärenzen können die Folge sein.

Um dies zu verhindern, überwacht der „Meta Data Controller“ (MDC) ständig die Schreib- Lesezugriffe aller Nutzer. Um ihn im Falle eines Datenverlustes rekonstruieren zu können, wird er regelbasiert auf Tape gesichert.

Auch die Primärdisk kann als Zwischenspeicher genutzt werden, wenn die Daten sehr schnell auf den Sekundärspeicher verschoben und vom Primärfestplattenspeicher gelöscht werden.

Ein Datenzugriff läuft wie folgt ab:

  • 1. Eine Anwendung gibt einen Schreibbefehl aus.
  • 2. Der StorNext-Client richtet via LAN eine Dienstanforderung an den MDC.
  • 3. Der MDC verarbeitet die Anfrage und gibt per LAN zurück, welche Blöcke vom Client beschrieben werden können.
  • 4. Der StorNext-Client erhält die Positionen der Datenblöcke.
  • 5. Der StorNext-Client schreibt mit Hochgeschwindigkeit direkt ins Dateisystem.

Verteiltes Dateisystem mit verteilten Rollen

StorNext ist ein Spezialist, kein Generalist. Booten kann man von dem Dateisystem nicht und viele Aufgaben, die andere Dateisysteme selbst übernehmen, lagert StorNext auf die angeschlossenen Komponenten aus, also etwa auf die RAID-Arrays.

Klare Aufgabenteilung also. Zu dieser Philosophie passt auch, das StorNext selbst in zwei Teilen ausgeliefert wird, einmal das eigentliche Dateisystem StorNext FS, und dann, zusätzlich zu erwerben, der StorNext Storage Manager.

Beide Teile sind aufeinander abgestimmt. Wer die volle Leistungsfähigkeit von StorNext nutzen will, kommt kaum ohne den Manager aus. Immerhin: seit der Version 4.0 ist die patentierte Deduplikation-Funktion Teil des Filesystems und nicht mehr Teil des Managers.

Zu den Besonderheiten von StorNext gehört, das es nichts über das Layout der eigentlichen RAID-Systeme weiß. So sind diese allein dafür verantwortlich, dass keine Lücke zwischen Daten- und Parity-Schreiben entstehen kann.

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Durchschreiben, um Konsistenz sicherzustellen

Auch beim Data Scrubbing verlässt sich StorNext auf die Arrays. Ein automatischer Schutz vor Datenkorruption ist nicht eingebaut. Bei Quantum hält man dies für ein zweischneidiges Feature, das auch massiven Schaden anrichten kann.

Ebenso wenig gibt es Schattenkopien, um bei plötzlichem Stromausfall Datenverlust zu vermeiden. Die blockbasierte Datenüberprüfung ist Sache der RAID-Arrays. Prüfsummen sichern die Konsistenz der archivierten Daten nur innerhalb der Speicherarrays und Bandbibliotheken selbst, nicht global über das gesamte Filesystem.

StorNext lagert auch diese Arbeit aus und empfiehlt, entsprechende Policys zu erarbeiten. Auch die Konsistenz des Filesystems beim Ausfall oder überraschenden Entfernen einer Platte vertraut StorNext auf die angeschlossenen Arrays und ihre RAID-Konfiguration.

Geregelte Duplizierung

Quantum empfiehlt den Einsatz des StorNext Storage Manager für die Erstellung von Sicherungskopien. Selbst bei einer Diskkorruption kann so das Original über die auf Disk oder Tape liegende Kopie wiederhergestellt werden.

Werben andere Dateisysteme mit Snapshots und Clones zu jedem Zeitpunkt, empfiehlt Quantum in seinem User Guide ein Tiered Storage Modell, wenn es um die Archivierung von Daten geht. So sollte der klassische Archivkunde eine schnelle FAST/FAT Disk für das Einspielen der Daten auf den Speicher (Ingest) besitzen.

Diese erzeugt dann sofort mindestens 2 Kopien auf Band, auf Wunsch in getrennten Libraries und getrennten Örtlichkeiten. Ebenso in Richtung Band wandern ältere Daten, die selten oder nie wieder benutzt werden. Auch dies regeln Policys.

Benötigt der Anwender eine revisionssichere Datenspeicherung, empfiehlt Quantum den Einsatz von LTOWORM Bibliotheken, da die dort verwendeten Bänder jeweils nur einmal beschreibbar sind.

MAID-Storage, Pools und Filesysteme

StorNext benötigt die Hilfe zusätzlicher, externer Programme, wenn es zu einem Verbindungsverlust kommt, da es die LUN der RAIDs verwendet, und nicht direkt selbst mit den RAID-Arrays kommuniziert. Das Filesystem ist nicht selbstheilend.

In Falle eines Fehlers werden die korrekten Daten aus einer Sicherheitskopie zurückgeschrieben. Eine Verkleinerung und Vergrößerung des Storagepools ist möglich. Das Filesystem hat auch kein Problem beim Ein- oder Umbau von kleineren oder größeren Laufwerken oder unterschiedlichen LUN-Größen.

Poolbildung bei Fibre Channel, iSCSI und Infiniband ist möglich. Die Performance des Systems hängt von der Block-Größe ab und sollte daher abhängig vom Aufgabenfeld optimiert werden, empfiehlt Quantum.

Externe Storage-Pools wie zum Beispiel externe Bandlaufwerke können direkt in das Filesystem eingebunden werden. NAS oder MAID-Speicher über den Storage Manager.

Auch ein Dateisystem der Superlative hat naturgemäß Grenzen. Diese wurden allerdings beim jüngsten Release noch einmal weiter gezogen. Wie weit, dass erfahren Sie in Teil 4.

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