Kumoscale-Speichersoftware von Toshiba

NVMe over Fabrics-Speicherknoten für Cloud-Infrastrukturen

| Autor / Redakteur: Tina Billo / Rainer Graefen

Mit der Kumoscale-Software von Toshiba lässt sich NVMe over Fabrics für den Zugriff auf Flash-Storage über Rechenzentrumsnetzwerke nutzen.
Mit der Kumoscale-Software von Toshiba lässt sich NVMe over Fabrics für den Zugriff auf Flash-Storage über Rechenzentrumsnetzwerke nutzen. (Bild: Toshiba)

Die im vergangenen August von Toshiba vorgestellte NVMe-over-Fabrics-Software wurde auf Kumoscale umbenannt. Mit der Lösung lassen sich NVMe-SSDs zu einem Speicherpool zusammenschließen, auf den Server per Remote Direct Memory Access über das Netzwerk gemeinsam zugreifen können.

"Kumo" bedeutet in der japanischen Sprache "Wolke". Das lässt einen Rückschluss darauf zu, wen Toshiba mit dem Produkt ansprechen möchte. Dieses eigne sich vor allem für Betreiber von Cloud- und Hyperscale-Infrastrukturen, die beispielsweise 5.000 Server gleichzeitig kaufen, so der für Flash-Bausteine und SSDs bekannte Hersteller. Mit dem Einsatz der Software ließe sich Server- und Flash-Storage voneinander unabhängig skalieren und provisionieren. Dies ermögliche, selbst unerwartete Workloads mit hohen Lastspitzen abzudecken.

Kumoscale läuft auf gängigen mit NVMe-SSDs bestückten x86-Servern und verwandelt diese in skalierbare Blockspeicherknoten. Indem die Details der physischen Laufwerke abstrahiert werden, lassen sich Speicherpools für den gemeinsamen Zugriff bilden.

Die Implementierung von NVMe over Fabrics (NVMeoF) ermöglicht, dass auf Servern betriebene Anwendungen über das Rechenzentrumsnetzwerk per Remote Direct Memory Express (RDMA) so auf diese zugreifen können, als handele es sich um mittels PCI Express (PCIe) angeschlossene lokale SSDs.

Unterstützung von Cloud Computing Tools

Mit KumoScale lassen sich Rechnerknoten darüber hinaus Speicherressourcen für Container- sowie Orchestrierungs-Frameworks dynamisch bereitstellen. Dies soll eine effizientere Nutzung der Compute-Nodes ermöglichen. Die Integration von beispielsweise Openstack, Intel RSD und Lenovo XClarity wird über die RESTful API der Software realisiert.

Ebenso spielt die Lösung mit Kubernetes zusammen, hierfür arbeitet Toshiba mit Portworx zusammen. Der kombinierte Stack, der sich aus der Portworx-Software und dem von Kumoscale verwaltenen Storage zusammensetzt, ermöglicht Rechen- und Speicherressourcen zu disaggregieren. Dadurch lässt sich deren Kapazität optimal auslasten.

Technische Details

Mit Kumoscale lassen sich Linux x86-Server als Storage-Targets für NVMeoF-Speichernetzwerke implementieren. Hierbei handelt es sich um ein Server-Rack an das NVMe-SSDs angeschlossen sind. Die Software läuft auf einem Single- oder Dual-Controller und arbeitet im Frontend mit allen standardkonformen NVMe-oF-Netzwerktreibern zusammen.

Kumoscale abstrahiert und virtualisiert zu einem Storage-Pool zusammengeschlossene NVMe-SSDs. Des weiteren lassen sich über die RESTful API der Software Container- und Orchestrierungs-Tools integrieren.
Kumoscale abstrahiert und virtualisiert zu einem Storage-Pool zusammengeschlossene NVMe-SSDs. Des weiteren lassen sich über die RESTful API der Software Container- und Orchestrierungs-Tools integrieren. (Bild: Toshiba)

Durch die Abstrahierung und Virtualisierung der Laufwerke und deren Zusammenschluss lässt sich ein Pool mit sehr hoher Storage-Kapazität bilden. Aus diesem lassen sich Rechenknoten separate Volumes beliebiger Größe als Speicher für die auf ihnen ausgeführten Dienste zuweisen.

Zu den weiteren Funktionalitäten und Charakteristiken zählen:

  • Zugriffskontrolllisten (Access Control Lists, kurz ACLs) zur Regelung der Zugriffsrechte auf NVMe-Ressourcen
  • N x 100GbE Network Ports; volle Netzwerkbandbreite bei zufällig verteilten 4 KByte Zugriffen (Random I/O)
  • 8 Millionen IOPS und höher bei zufälligen Lesezugriffen (4 KByte Blöcke)
  • Maximal 20 μS höhere Latenz beim Netzwerkzugriff gegenüber direkt an lokale Systeme angeschlossene NVMe-SSDs
  • Partitionierung des Speichers in über 4.000 und mehr separate NVMe-Namensräume
  • 384 Terabyte SSD-Kapazität
  • Optimale Nutzung der verfügbaren Kapazität

Die bei internen Tests von Toshiba gemessenen Leistungswerte im Überblick.
Die bei internen Tests von Toshiba gemessenen Leistungswerte im Überblick. (Bild: Toshiba)

Nachfragespitzen bewältigen

Laut Toshiba ist Kumoscale vor allem für Kunden interessant, die Produkte oder Dienstleistungen über das Internet anbieten und unter Nachfragespitzen leiden. Um diese zu bewältigen, mussten sie bisher mehr Server und Direct Attached Storage (DAS) kaufen, als eigentlich erforderlich.

Der Einsatz eines vernetzten Kumoscale Storage-Nodes soll sie von dem Problem der Überprovisionierung befreien, da dieser die benötigte Leistung jederzeit bedarfsgerecht bereitstellen würde.

Toshiba selbst liefert weder Hardware- noch Softwareprodukt aus, sondern arbeitet mit dem von Kunden gewünschten Server-Hersteller zusammen und zertifiziert dessen Hardware.

Historie

Geschrieben wurde die Software im Toshiba Israel Storage Design Center in Tel Aviv, das von Oded Illan (bis Juli 2008 Präsident von RAD North America und darauffolgend CEO von Sanrad) geleitet wird.

Das F&E-Zentrum beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Entwicklung von Mikrocontrollern und Software und gehörte zuvor zu dem im Dezember 2013 für 35 Millionen US-Dollar übernommenen SSD-Hersteller OCZ. Dieser wiederum hatte es im Rahmen des Kaufs von Sanrad im Januar 2012 von RAD Data Communications erworben - ebenso wie dessen Software, mit der sich virtuellen Maschinen Server-Flash-Cache bereitstellen lässt.

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