Die schwierige Storage Virtualisierung auf allen Ebenen in Kombination mit SSDs

Hyper-V mag JBODs lieber als LUNs und Storage Tiering ist nicht der Hit

| Autor / Redakteur: Kriemhilde Klippstätter / Rainer Graefen

Im Idealfall kontrolliert der Hypervisor den Speicherplatz auf allen Speicherebenen.
Im Idealfall kontrolliert der Hypervisor den Speicherplatz auf allen Speicherebenen. (Foto: © javarman - Fotolia.com)

Die meisten Server sind heute virtualisiert. Vielfach sorgen Flash-Einsteckkarten für mehr Rechenpower von virtuellen Maschinen oder dem Hypervisor. Doch noch steckt die Architektur für den optimierten Einsatz der Zugriffsbeschleuniger zwischen Speicherebenen in den Kinderschuhen.

Die Vielzahl der virtuellen Maschinen auf einem Server stellen die Speicher vor Probleme, da sie kaum mehr in der Lage sind, die benötigten Daten zeitgerecht bereitzustellen oder neue Daten abzuspeichern. Die I/O-Systeme kämpfen mit den vielen Schreib- und Lesezugriffen, die ein Host-Rechner erzeugen kann – die auch noch zufällig und kaum vorhersehbar passieren. Herkömmliche Festplatten-Arrays stoßen schnell an ihre Grenzen.

Verschärft wird das Problem dadurch, dass neue Server-Prozessoren und höhere DRAM-Kapazitäten die mögliche Anzahl von virtuellen Maschinen in einem Server stark erhöhen. Man rechnet damit, dass dadurch drei- bis fünfmal so viele VMs auf einem Host eingerichtet werden können, als dies heute der Fall ist.

Hypervisor ist nur Broker

Abhilfe gegen drohende Bottlenecks bietet der richtige Einsatz von Flash-basierenden Speichern. Wie spielt nun der Hypervisor mit den Solid State Disks (SSDs) zusammen? Die Antwort darauf ist mehrteilig. Zum einen gilt, dass der Hypervisor selbst durch den Einsatz von Flash-Speichern einfach nur schneller lädt.

„Während der Laufzeit benötigt der Hypervisor keinen Storage“, erklärt Wolfram Weber, Lead Solution Architect bei VMware. Ähnlich beschreibt Michael Korp, Infrastructure Architect im Microsoft Technology Center, das Szenario für Microsofts Hyper-V: „Der Hypervisor ist nur Konsument. Er vermittelt zwischen virtueller Maschine und der Hardware.“ Aber die Arbeitslasten, die er verwaltet, werden durch SSDs beschleunigt. Inwieweit das geschieht, hängt von der Speicherarchitektur ab.

Interessanter sind also die virtuellen Maschinen, die auf dem Hypervisor laufen. Sie konsumieren Speicher beziehungsweise Speicherdienste, die entweder von der lokalen Platte oder vom externen Speicher-Array bereitgestellt werden. Dabei erkennen die virtuellen Maschinen nicht, welche physischen Plattenbereiche für sie reserviert sind. Sie haben nur Zugriff auf eine oder mehrere virtuelle Disks. Bei Microsoft heißen sie „Virtual Hard Disks“ (VHD), bei VMware „Virtual Machine Disks“ (VMDK).

VMs verhindern gegenseitig die Erkennung von „hot data“

Im einfachsten Fall, mit nur einem Host und internen Platten, erkennen die virtuellen Maschinen nur einen in der Größe definierten Speicherbereich und greifen darauf zu. Sie unterscheiden nicht danach, ob sich der Speicher aus Festplatten, SSDs oder einer Mischung aus beiden zusammensetzt. Das bedeutet, dass die SSD, soll sie den I/O-Verkehr beschleunigen, im Speichersystem verankert sein muss.

Es gibt Speichersysteme, die ein eingebautes Storage Tiering besitzen, wo „kalte“ Daten auf langsame Platten und die „heißen“ Datenblöcke automatisch in den SSD-Bereich verlagert werden. „So ein Auto-Tiering funktioniert in virtuellen Umgebungen oftmals nicht optimal, weil das Speichersystem nicht in der Lage ist, über das Nutzungsmuster der virtuellen Maschine zu erkennen, welche Daten auf der Festplatte und welche auf der SSD verbleiben sollen“, beschreibt Korp die technischen Schwierigkeiten.

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