Europäische High-End-Storage Es muss nicht immer Silicon Valley sein

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Europa scheint in Sachen Hightech hoffnungslos hinter den USA zurückzuliegen. Doch es gibt durchaus Anbieter, deren High-End-Storage-Systeme mithalten können. Oft fehlt allerdings der bei US-Firmen unüberhörbare Theaterdonner, wenn sie ihre Produkte präsentieren.

Linbit: Österreichische SDS

Philipp Reisner ist der typische entwicklungszentrierte Entrepreneur. Er gründete 2001 die Software-Schmiede Linbit mit Fokussierung auf Linux und Open Source. Heute punktet seine Firma mit Sitz in Wien durch rein Software-basierende, sehr leistungsfähige Storage-Produkte, die die vorhandenen Funktionen von Linux optimal ausnutzen. Rund zwei Millionen Mal wurde seine Open-Source-Block-Storage schon heruntergeladen.

Trotzdem bietet Linbit nur um die 40 Vollzeitstellen und wächst „um die 20 Prozent pro Jahr – mal klappt es, und mal nicht“, wie Reisner bescheiden sagt. Zufrieden ist er trotzdem.

In Linux steckt so manches, was später proprietär noch einmal erfunden und mit viel Lärm unters Hightech-Kundenvolk geworfen wurde: beispielsweise der Logical Volume Manager (LVM), mit dem sich unterschiedliche physische Storage-Ressourcen zu einem logischen Pool zusammenfassen und dann beispielsweise mit Snapshot gemeinsam sichern lassen. Dazu gehören auch sogenannte Thinpools mit Funktionen, wie sie heute unter dem Begriff „Thin Provisioning“ angeboten werden.

Weitere Beispiele sind Linux-RAID, das auch auf Logical Volumes funktioniert, und weiter ein seit RHEL 7.5 verfügbares Inline-Deduplizierungstool (Virtual Data Optimizer, VDO). Es basiert auf Red Hats Aufkauf von Permabit und soll in die Hauptversion von Linux einfließen. Dazu kommen mehrere Varianten eines SSD-Cache für Hard Disks und ein offener iSCSI-Initiator, der alle wichtigen Ein-/Ausgabemethoden unterstützt, seit Neuestem auch NVMe oF und NVMe/TCP. Die beiden Letztgenannten können auch als Initiator fungieren.

Schließlich – bei Ubuntu-Linux – ZFS als hochleistungsfähiges Filesystem mit eigenem Manager für logische Volumes, eigenen RAID-Varianten, Thin Provisioning und zwei SSD-Cache-Variationen.

Auf alledem aufbauend, liefern die Software-Defined-Storage-Produkte von Linbit persistente Volumes für die Container-Orchestrierer Kubernetes, Docker und Nomad, virtualisieren OpenStack und CloudStack, Open Nebula, XCP-ng und Proxmox. Sie eignen sich besonders für leistungsfähige Transaktionsverarbeitungs-Workloads wie message Queuing, OracleDB, MariaDB und PostgreSQL oder die analytische Verarbeitung, etwa mit Data Warehouses.

Aus den Linux-Zutaten baute Reisner zunächst das Disaster-Recovery-Tool DRBD (Disaster Recovery Block Device), das in den Kern von Linux implantiert wird. Es funktioniert synchron und asynchron. Volumes, die zusammengehören, können zu Konsistenzgruppen konsolidiert und gemeinsam geschützt werden.

Inzwischen funktioniert die Software in Version 9.1 auch mit Persistent Memory, wobei Intel sein Optane-Produkt abgekündigt hat; mit Kioxia und anderen gibt es allerdings alternative Lieferanten. Eine Version für Windows soll irgendwann folgen.

Zweites Leitprodukt ist Linstor, eine aus den Linux-Komponenten und Eigenprogrammierung zusammengestrickte, hochleistungsfähige Software-definierte Storage-Lösung, die unter anderem bei Amazon im Einsatz ist.

Die Produkte profitieren sämtlich von einem Datenpfad im Linux-Kernel, der Eignung für hyperkonvergente Bereitstellung und dem Aufbau auf bewährten Komponenten. Zudem haben alle Maschinen, die an der Generierung eines Volumes beteiligt sind, eine volle Kopie. Das spart CPU-Zeit und führt zu schnelleren Ein-/Ausgaben.

Die Open-Source-Orientierung bleibt: Linbit arbeitet im Rahmen des Piraeus-Projekts zusammen mit DaoCloud an einem Datastore, der aus einem CSI-Driver, helm-Charts, kubectl, Stork und anderen Komponenten bestehen wird. Alle Komponenten findet man als öffentlich verfügbare Container auf Github. Derzeit ist das Projekt bei der CNCF (Cloud Native Computing Foundation) im Sandbox-Stadium. In Zukunft will Linbit aber die Fokussierung aufs Technische etwas relativieren und in neue Vertriebsmitarbeiter investieren.

NGX Storage: High-End-Hardware aus der Türkei

Bislang war NGX Storage, ein Unternehmen aus Ankara mit Niederlassungen in Vancouver und Bangalore, vor allem für sehr leistungsfähige NAS- und Midrange-Storage bekannt. Als erster Anbieter unterstützte NGX nach eigenen Angaben 100-G-Schnittstellen für iSCSI, NFS und SMB.

Objekte, Blocks und Files können gleichzeitig auf seinen Systemen gespeichert werden. Ein Volume darf bis zu 20 Petabyte bei zwei Controllern umfassen. Die Bedienung ist einfach („Single-Click-Bedienung“), und Administration falle, so das Management, kaum an. Außerdem verwendet der Hersteller nur zuverlässige Enterprise-Komponenten.

Seine bisherige Lösung, die als Hard- und Software in einer HDD/Flash- und in einer reinen Flash-Version kommt, will NGX Storage im kommenden Jahr durch eine Software-Variante für Hyperscaler oder große Clouds ergänzen.

Außerdem hat der Hersteller ein neues Produkt in der Pipeline, das die Leistungsgrenzen im NGX-Portfolio deutlich nach oben verschiebt. Zielgruppe ist nicht mehr der Mittelstand, sondern sind Enterprises.

Sein für 2023 angekündigtes disaggregiertes Scale-Out-Block-Storage-System soll Kapazität, Clients, Ein-/Ausgabeleistung und Durchsatz unabhängig voneinander skalieren und überschreibungsfrei arbeiten. Als Speichermedium dienen Enterprise-/DC-SSDs. Geplant ist derzeit eine Skalierung bis unter den dreistelligen Bereich, später soll die Lösung auch Hunderte Petabytes aufbewahren können. Zudem möchte NGX damit die Kosten senken. Zukünftige Versionen sollen auch in der Cloud implementierbar sein.

Die Latenz soll bei weniger als einer Millisekunde liegen. Jeder der Controller wird einen Durchsatz von 9GByte/s besitzen. Im User Space werden NVMe-Treiber implementiert. Das Backend-Netz nutzt RDMA. Der Kern des Betriebssystems wird bei Speicherzugriffen umgangen, persistenter Speicher unterstützt. Insgesamt ist die Lösung hochverfügbar.

Zu den Leistungen der neuen Lösung trägt maßgeblich bei, dass NGX dafür Intels Storage Performance Development Kit (SPDK) verwendet; es ist etwa die Quelle für den User-Space-NVMe-Treiber. Zudem ermöglicht SPDK den parallelen Direktzugriff auf SSDs, verhindert Locks im Ein-/Ausgabepfad durch Message-Passing und liefert einen vollen Blockverarbeitungs-Stack als Library für den User-Space. Auch NVMe oF wird unterstützt.

Die Architektur besteht aus drei unterschiedlichen Schichten: Die Clients auf der obersten Schicht sind über TCP/IP und RDMA mit jedem der vorhandenen Controller-Knoten verbunden, die als NVMe-oF-Targets dienen. Diese wiederum stehen ihrerseits mit jedem Storage-Knoten über Infiniband oder RoCE in Kontakt. Controller, Clients und Storage Nodes können unabhängig voneinander skaliert werden.

Metadaten und Storage-Services lagern jeweils auf den Controller-Knoten, werden aber über mehrere dort vorhandene CPUs verteilt. Fällt ein Controller aus, werden sie auf einen anderen Controller verlagert. Solange auch nur ein Controller und das Netzwerk funktionieren, bleiben die Daten daher zugreifbar. Durch diese Architektur ist es auch möglich, dass mehrere Clients parallel auf dieselben Inhalte zugreifen.

Obwohl das Produkt noch gar nicht vorliegt, hat NGX Storage bereits weitere Entwicklungsschritte angekündigt, unter anderem die höhere Skalierung und die Unterstützung von CXL-Speicherpools und von NVMe Zoned Namespaces. Zusammen mit mehreren OEM-Hardware-Anbietern, etwa Tian, arbeitet NGX Storage zudem an getesteten Software-Only-Konfigurationen. Sollte die Lösung halten, was sie verspricht, wäre sie eine interessante Konkurrenz zu entsprechenden Lösungen aus dem Silicon Valley.

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