Storage-Virtualisierung

Virtuelle Speicher – gestern, heute und morgen

| Autor / Redakteur: Corinna Tripp* / Dr. Jürgen Ehneß

Speichervirtualisierung auf KI-Basis: Die Zukunft wirft bereits Schatten.
Speichervirtualisierung auf KI-Basis: Die Zukunft wirft bereits Schatten. (Bild: © ibravery - stock.adobe.com)

Im Laufe der Zeit hat sich die Virtualisierung zu einer der wichtigsten Technologien im Rechenzentrum entwickelt. Insbesondere die Speichervirtualisierung bietet Flexibilität und kann den Administrationsaufwand senken. Dabei ist die Speichervirtualisierung keine ganz neue Technologie und auch keine IT-Modeerscheinung.

Ziel der Storage-Virtualisierung ist die Entkoppelung des physischen Speichers vom logischen Speicher. Der Vorteil: Die Entkoppelung von Front-End und Physik bietet eine wesentlich einfachere Administration und vor allem einen wesentlich komfortableren Austausch der Speicher-Hardware, wenn beispielsweise Leasings ausgelaufen sind oder größere Systeme nötig sind. Die Speichervirtualisierung ist eine ausgereifte Technologie und kommt heute in nahezu allen Umgebungen zum Einsatz. Und sie entwickelt sich weiter. Software-Defined-Storage beispielsweise ist der nächste logische Schritt, den viele Unternehmen gehen, um den Speicher nicht nur besser und einfacher zu nutzen, sondern durch weitere Technologien und Services eine höhere Automation zu erreichen, die sich noch enger an den Betriebsprozessen des Unternehmens orientiert.

Lohnender Rückblick

Die Geschichte der Virtualisierung reicht lange zurück und hat eine ihrer Wurzeln im Mainframe-Umfeld. Beleuchtet man die jüngeren Innovationszyklen, gab es drei Strömungen, wovon sich eine Technologie maßgeblich durchgesetzt hat.

Mit dem Aufkommen der NAS-Speichersysteme lag auch deren Virtualisierung auf der Hand. Es galt, einzelne Speicherinseln zu konsolidieren, um die Administration zu vereinfachen. Bei der NAS-Virtualisierung wurden mehrere Systeme logisch als ein NAS-System dargestellt. Derartige virtualisierte Einheiten wurden meist mit einer Appliance inklusive NAS-Virtualisierungssoftware implementiert – allerdings mit großen Herausforderungen. Speziell beim Einsatz gemischter Plattformen auf demselben NAS, etwa Unix und Windows, existieren unvereinbare Zugriffsrechte. Entscheidungen zwischen den Welten führten zu einer komplexen Administration in der Logik der Zugriffsrechte. Dies war eine der Hauptursachen, weshalb sich NAS-Virtualisierung letztlich im Rechenzentrumsumfeld nicht durchgesetzt hat.

Die Verbreitung der NAS-Speichersysteme ging mit der Verbreitung der blockbasierenden Speichersysteme einher. Blockbasierender Speicher ist insbesondere bei Datenbanken und anderen wichtigen Applikationen vorteilhaft und hat sich als Speichertechnologie für derartige Anwendungen breit durchgesetzt. Auch hier ist es das Ziel, den physischen und logischen Speicher per Virtualisierung zu trennen, um so eine wesentlich höhere Flexibilität bei geringerem Administrationsaufwand zu realisieren.

Zwei Konzepte

Zwei unterschiedliche Konzepte haben um die Technologievorherrschaft gerungen: In-Band- und Out-of-Band-Virtualisierung. Bei In-Band liegen die Appliances im Datenpfad zwischen Server und Storage, bei Out-of-Band liegen sie außerhalb. Bei der Out-of-Band-Virtualisierung wird die Virtualisierung mithilfe von Storage-Virtualisierungs-Controllern realisiert. Diese sind hier dafür verantwortlich, die LUNs nach außen zu zeigen. Dies erfordert allerdings Agenten, um die Blöcke anzusteuern, die entweder im SAN oder auf den Servern sitzen. Daraus ergibt sich ein entscheidender Nachteil: Es ist ein enormer Administrationsaufwand nötig, der sich zudem bei jeder Hardware- oder Software-Umstellung wiederholt. Darum wurde diese Art der Virtualisierung im Markt nicht angenommen.

Bei der In-Band-Virtualisierung liegen Hard- und Software zur Virtualisierung direkt im Datenpfaden zwischen Server und Storage. Vorteil dieser Methode ist die direkte Beeinflussung von Datenströmen ohne zusätzliche Modifikation beim Storage oder bei den Servern. Mit der Appliance direkt im Datenpfad muss diese zwingend redundant ausgelegt sein, um Ausfälle zu vermeiden.

Anfangs hatte man gegenüber dieser unkomplizierten Virtualisierungstechnologie Vorbehalte, da die Virtualisierungsschicht im SAN zwischen Front-End- und Back-End-SAN liegt und dies ein potenzieller Flaschenhals sein konnte. Doch mit der gegenwärtigen Leistung der Hardware, die weit über die benötigte Performance hinausgeht, ist dieses Konzept extrem zuverlässig und leistungsfähig. Die In-Band-Virtualisierung ist heute der Standard der blockbasierenden Storage-Virtualisierung.

Nächster Halt: Software-Defined-Storage

Grundlage und Wegbereiter für Software-Defined-Storage ist die Virtualisierung. Allerdings ist es das Ziel, nicht nur den Storage, sondern die komplette RZ-Infrastruktur zu virtualisieren und als Service anzubieten – vom Server über das Netzwerk bis hin zu den Speichersystemen. So kann über Software-Defined die Kontrolle eines Rechenzentrums vollständig automatisiert erfolgen. Unternehmen können also Standard-Hardware einsetzen und mit Software eine wesentlich höhere Flexibilität und Skalierbarkeit erzielen. Die Infrastruktur lässt sich einfach an neue Anforderungen anpassen, wie etwa an neue Datenbanken, Analytics-Anwendungen im Rahmen von Big-Data-Projekten, Internet-of-Things-Applikationen oder an bisher getrennte Unternehmensbereiche im Sinne von Industrie 4.0.

Prinzipiell ist Software-Defined-Storage integriert als Appliance möglich. Doch oft ist eine Appliance nicht ausreichend, um die Vorteile von Software-Defined auszuschöpfen. Benötigt wird Erfahrung für die Wahl der optimalen Software-Defined-Strategie, die auch im übergeordneten Kontext zu den Zielen der IT und des Unternehmens passt. Erfahrungen und Fachkenntnisse von Systemhäusern sind an dieser Stelle sehr wertvoll. Sie können Unternehmen dabei helfen, in die Software-Defined-Technologie einzusteigen und diese schrittweise auszubauen.

Langfristiger Ausblick

Zusätzlich zu den künftigen Entwicklungen, die sich direkt auf die Speichertechnologie, die Infrastruktur und deren optimale Anpassung an die Betriebsprozesse beziehen, werden ganz neue Technologien Einzug halten. Eine davon ist sicherlich, was sich hinter der viel diskutierten Künstlichen Intelligenz (KI) verbirgt. Vorstellbar sind höchst dynamische IT-Strukturen (darunter auch der Speicher), die von einer Maschine vollautomatisch verwaltet werden. Anforderungen werden automatisiert geplant, gesteuert und als intelligente Services anderen KI-Einheiten zur Verfügung gestellt.

Ein Science-Fiction-Szenario? Vielleicht nicht. Bereits heute werden die ersten KI-Konzepte auf Basis leistungsfähiger IT-Infrastruktur dazu eingesetzt, Prozesse im Unternehmen zu optimieren, etwa im Finanzwesen, im HR-Umfeld oder auch bei der Security. Damit ist der Schritt, Künstliche Intelligenz auch für die IT selbst und damit auch für Speicherinfrastrukturen zu nutzen, nicht wirklich weit. Intelligente Speichervirtualisierung auf Basis von KI – die Zukunft wird es zeigen.

*Die Autorin: Corinna Tripp, Marketing Manager bei der MTI Technology GmbH

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