I/O-Profiling

Mehr Treffsicherheit bei Storage-Entscheidungen

| Autor / Redakteur: Len Rosenthal* / Tina Billo

Len Rosenthal ist CMO bei Virtual Instruments.
Len Rosenthal ist CMO bei Virtual Instruments. (Bild: Virtual Instruments)

Neue Speicherlösungen müssen sowohl die gewünschte Leistung bieten, aber sich auch in punkto Kosten rechnen. Darüber hinaus sollte das zur Auswahl stehende Produkt zukunftssicher sein. I/O-Profiling ermöglicht Unternehmen in Frage kommende Systeme sowohl unter realen Bedingungen als auch im Hinblick auf künftige Entwicklungen auf ihre Tauglichkeit zu testen.

Bei den in modernen Rechenzentren betriebenen Speicherumgebungen müssen Verfügbarkeit, Leistung und Kosten im Gleichgewicht stehen. Dies setzt ein klares Verständnis der IT-Infrastruktur voraus, gleichermaßen wie sich Arbeitslasten auf deren Performance auswirken. Das gilt speziell dann, wenn die Einführung neuer Systeme oder Technologien auf der Agenda steht.

Hilfestellung leistet dabei, Workload-I/O-Profile von Anwendungen zu erstellen. Im Rahmen von Tests können Informationen darüber gewonnen werden, wie sich diese unter verschiedenen Bedingungen verhalten. Auch lässt sich feststellen, ob sich dadurch die Leistung der Infrastruktur verändert.

Der genaue Einblick erleichtert IT-Verantwortlichen fundierte Kaufentscheidungen zu treffen. Gleichermaßen ist es Unternehmen möglich, private, öffentliche oder hybride Clouds mit minimalen Risiko einzuführen, sicherzustellen, dass diese die gewünschte Leistung erbringen und zudem die mit deren Implementierung und dem Betrieb einhergehenden Kosten zu optimieren.

I/O-Last: Die große Unbekannte

Offensichtlich ist jedoch, dass bislang nur ein Bruchteil an Unternehmen auf I/O-Profiling setzt. Dies zeigt eine Untersuchung aus dem Jahr 2015, bei der 64 Prozent der in den befragten Unternehmen tätigen Speichertechniker und -architekten angaben, dass sie die I/O-Profile ihrer Anwendungen nicht kennen. Da Hersteller von Storage-Lösungen die Anwendungs-, Netzwerk- und Speicherteams beim Testen neuer Einsatzszenarien in ihren jeweiligen Produktionsumgebungen nicht unterstützen, beruht die Leistungsplanung vieler Firmen auf reinen Vermutungen. Das wiederum führt zu dem wohlbekannten Teufelskreis der Überdimensionierung und hohen Kosten.

Obwohl Flash einen Performance-Schub verspricht, immer ausgereiftere Tools für das Management von Storage-Umgebungen zur Verfügung stehen und die softwaredefinierte Speicherung neue Möglichkeiten eröffnet, tun sich Administratoren mit der Bewertung neuer Technologien und Ansätze weiterhin schwer. Dabei kämpfen sie bereits seit zwei Jahrzehnten mit dem gleichen Problem: Wie lässt sich beim Kauf von Storage-Lösungen sicherstellen, dass diese die an Skalierbarkeit, Leistung, Verwaltbarkeit und Investitionsaufwand gestellten Anforderungen in der Praxis tatsächlich erfüllen?

Unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten

Die Antwort auf diese Frage gibt das I/O-Profiling, das Administratoren umfassende Mittel zur Prüfung neuer Ansätze - darunter Flash, konvergierte Systeme oder Cloud- und softwarezentrierte Technologien - an die Hand gibt. Hierzu zählen:

1. Workload-Modellierung und Tests

Keine IT-Umgebung und Speicherinstallation gleicht der anderen. Nur durch die Simulation der Workloads in einem Testlabor und das Messen der Leistung unter verschiedenen Bedingungen lassen sie sich perfekt aufeinander abstimmen. Der Einsatz von Software zur Modellierung von Workloads in Kombination mit Workload-Generatoren erleichtert diese Aufgabe. Dank der Skalierbarkeit und Realitätsnähe der heutigen hochentwickelten Workload-Modellierprodukte lässt sich dabei ein noch vor einigen Jahren nicht mögliches Prüfniveau erzielen.

Bei der Einsatzentscheidung lediglich auf die Ergebnisse von Benchmark-Tests zu vertrauen, die beispielsweise Organisationen wie der Storage Performance Council (SPC und SPEC) durchführen, ist zu kurz gegriffen. Die Prüfungen werden unter Idealbedingungen durchgeführt und stellen daher sogenannte "Best-Case-Szenarien" dar. Ihre Aussagekraft ist beschränkt, da meist nur einer oder eine kleine Zahl an generischen Workloads gemessen wird. Dementsprechend sind die Resultate nur bedingt tauglich, da die Produktionsumgebungen und Workload-Profile bei jedem Unternehmen anders aussehen.

Hinzu kommt, dass es solchen Vergleichsgrößen an Steuerbarkeit und Variabilität mangelt und sie zudem von den Herstellern verzerrt werden können. Insofern eignen sich die Testergebnisse nur zu allgemeinen Vergleichszwecken, beispielsweise um eine Liste der in die engere Wahl kommenden und zu evaluierenden Anbieter zu erstellen.

2. Prüfung von Workloads unter realen Bedingungen

Im Gegensatz zu künstlichen Benchmark-Test ist das I/O-Profiling von Workloads ein praktischer Ansatz. Durch Profiling und Analyse der vorhandenen Speichersysteme stehen Administratoren Echtzeitinformationen zur Verfügung. Auf dieser Basis können sie exakte und aktuelle Workload-Profile für den Einsatz in ihrer Testumgebung erstellen. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass sich die Auswirkungen auf die Infrastruktur genau nachvollziehen lassen.

Um genaue Ergebnisse zu erzielen, kann das für die Planung der Storage-Umgebungen zuständige IT-Team die Hardwarelösungen unterschiedlicher Hersteller miteinander vergleichen. Dabei lässt sich die Zahl der Transaktionen und der Lastbedingungen variieren, ebenso können Ausfallszenarien mittels sogenannter "Was wäre, wenn"-Analysen nachgespielt werden. Des weiteren lässt sich untersuchen, ob die Änderung von Blockgrößen und Lese-/Schreib-Raten die Speicherleistung beeinflusst und welche Performance sich mit verschiedene Medientypen erzielen lässt.

Kurz gefasst hilft I/O-Profiling Storage-Administratoren ihre eigenen Umgebungen unter realen Bedingungen zu prüfen. Auf dieser Basis können sie gesicherte Kaufentscheidungen treffen, anstelle sich lediglich auf Mutmaßungen zu verlassen.

3. Berücksichtigung künftiger Entwicklungen

Bei der Auswahl neuer Speicherlösungen spielt zudem eine Rolle, inwiefern diese mit wachsenden oder sich ändernden Anforderungen Schritt halten können. Bei Tests heißt es daher nicht nur, die heutige Arbeitslast zu berücksichtigen, sondern auch einen Blick über den Tellerrand werfen. Zum einen darüber nachzudenken, wie Workloads in drei bis fünf Jahren aussehen könnten. Zum anderen Szenarien in Betracht zu ziehen, die mit Änderungen oder Upgrades der betriebenen Speicher-Arrays in Verbindung stehen. Hierzu zählen:

Mikrocode- und Software-Updates

Hersteller optimieren konstant ihre Codes, um die Performance der Speichersysteme zu beschleunigen oder Bugs zu beheben. Das kann sich negativ auf deren Leistung auswirken. Um die Konsequenzen von Hardware-Upgrades vorab zu ermitteln, können Testsysteme mittels I/O-Profiling und dem Einsatz von Workload-Generatoren geprüft werden. So lassen sich mögliche Fehlerquellen identifizieren und beheben, bevor die Geräte in den Produktionsbetrieb gehen.

Installation weiterer Speichermedien

Mit der Installation von Flash-Speicher lässt sich die Leistung eines bestehenden Storage-Systems deutlich steigern. Allerdings erfordert die Integration neuer Medientypen, dass Änderungen an der für die Gerätesteuerung genutzten Firmware vorgenommen werden. Mithilfe von Workload-I/O-Profiling lässt sich analysieren, welche Folgen dies hat. Darüber hinaus kann untersucht werden, welche Ergebnisse sich durch den Einsatz unterschiedlicher Speichermedien - beispielsweise Consumer- oder Enterprise-Festplatten - in verschiedenen Umgebungen erzielen lassen und wie diese voneinander abweichen.

Erweiterung des Funktionsumfang

Speichersysteme werden konstant um neue Funktionen erweitert - Deduplizierung und Komprimierung gehören dazu. Sicherlich birgt ihre Einführung viele Vorteile, allerdings können sie auch die Systemleistung beeinträchtigen. Hier bietet es sich an die I/O-Performance von Storage-Produkten unter verschiedenen Bedingungen zu testen - beispielsweise wie sich dies verhält, wenn die neuen Funktionen an- oder abgeschaltet sind. So lässt sich abschätzen, ob deren Einführung insgesamt eine positive oder eine negative Wirkung nach sich zieht.

I/O-Profiling anstelle Bauchgefühl

Das Verständnis der Workload-Leistung ist bei der Auswahl neuer Storage-Komponenten somit von elementarer Bedeutung. Grobe Einschätzungen sind hier fehl am Platz. Durch die Erstellung von I/O-Profilen auf Basis der tatsächlichen Workloads und Anwendungen in der Produktion können IT-Verantwortliche besser begründete Kaufentscheidungen treffen und auf die Zukunft ausgelegte Speicherinfrastrukturen schaffen.

* Len Rosenthal ist CMO bei Virtual Instruments

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