Definition

Was ist Scale-Out Storage?

| Autor / Redakteur: Tina Billo / Rainer Graefen

Per Scale-Out, zu Deutsch horizontaler Skalierung, können die Kapazität und die Leistung eines Speichersystems durch das Hinzufügen weiterer Knoten bei Bedarf nahezu beliebig erweitert werden. Dadurch sollen sich Ressourcen besser auslasten und Kosten senken lassen.
Per Scale-Out, zu Deutsch horizontaler Skalierung, können die Kapazität und die Leistung eines Speichersystems durch das Hinzufügen weiterer Knoten bei Bedarf nahezu beliebig erweitert werden. Dadurch sollen sich Ressourcen besser auslasten und Kosten senken lassen. (Bild: Texas Tech University)

Horizontal skalierbare Speichersysteme werden als Scale-Out-Lösungen bezeichnet. Das heißt, die Gesamtleistung wird nicht von einem System erbracht, sondern durch eine Vielzahl von Speicher-Server-Knoten, die nach außen wie ein Gesamtsystem wirken. Ihre modulare Architektur ermöglicht, sowohl Kapazität als auch Leistung beliebig aufzustocken. Dieser Storage-Verbund kann in kleineren Schritten an den Bedarf angepasst werden.

Geht es um Skalierbarkeit, fallen stets zwei Begriffe: Scale-Up und Scale-Out. Dies lässt sich mit „Build Up“ – Bestehendes ausbauen – und „Build Out“ – Vorhandenes erweitern – gleichsetzen. In Bezug auf Storage-Systeme handelt es sich im ersten Fall darum, dass einem einzelnen physischen Array weitere Komponenten – Hauptspeicher, CPU oder Laufwerke – hinzugefügt werden, um mehr Speicherplatz zu schaffen oder die Performance zu steigern. Aufgrund der technischen Limitierungen, die der Hardware innewohnen, ist dies jedoch meist nur bis zu einem gewissen Grad möglich; dann heißt es: ein neues Gerät kaufen, das die Anforderungen übererfüllt und langsam in seine Grenzbelastung hineinwächst.

Vollvermaschte Knotenarchitektur

Auf einer Scale-Out-Architektur beruhende, im Cluster-Verbund betriebene Systeme bieten hingegen den Vorteil, dass sich mit einer Minimalkonfiguration starten lässt, die zunächst auf den anfänglichen Bedarf an Kapazität und Leistung plus eine gewisse Leistungsreserve begrenzt ist.

Nehmen die Anforderungen zu, kann der Speicherplatz abhängig von den noch verfügbaren Laufwerksschächten im ersten Schritt wie bei Scale-Up-Lösungen geräteintern erweitert werden. Sobald die Skalierbarkeitsgrenze erreicht ist, lassen sich Erweiterungsknoten (Nodes) anbinden, die sich im Idealfall im laufenden Betrieb unterbrechungsfrei in den Cluster integrieren. Dadurch entsteht ein Speicherpool, der wie ein einziges logisches System verwaltet werden kann.

Skalierung in jedwede Richtung

Da dem Cluster mit jedem angeschlossenen Node ein weiterer Controller hinzugefügt wird und damit neben mehr Speicherplatz ebenso weitere CPU-, RAM- und Netzwerkressourcen zur Verfügung stehen, nehmen auch die Performance und Bandbreite linear zu. Dadurch entfallen die Skalierungseinschränkungen, denen klassische, aus Redundanzgründen üblicherweise mit zwei Controllern ausgestattete Speicher-Arrays unterliegen.

Daraus ergibt sich auch der von den meisten Herstellern angeführte Hauptvorteil von Scale-Out-Systemen: ihre nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit. Je nachdem, was gerade gefordert ist, lassen sich Kapazität und Performance im Gleichklang oder voneinander unabhängig ausbauen.

Proprietäre versus offene Lösungen

Scale-Out-Systeme sind in verschiedenen Varianten verfügbar. Einerseits finden sich proprietäre Lösungen am Markt, bei denen sich ausschließlich der vom jeweiligen Hersteller angebotenen Speicherknoten zusammenschließen und mit deren Software verwalten lässt. Andererseits stehen Produkte zur Auswahl, die vollkommen Hardware-agnostisch arbeiten, so dass sich gängige kostengünstige x86-Servern für den Aufbau des Clusters nutzen lassen.

Gleich, welcher Ansatz zugrunde liegt, ist den Scale-Out-Speichern gemein, dass alle Knoten in einem globalen Namensraum zusammengeführt und sich über ein verteiltes oder paralleles Dateisystem verwalten lassen. Sobald ein neuer Node integriert wird, erfolgt eine Reorganisation der bestehenden Speicherdaten. Diese werden abhängig von den verwendeten Algorithmen und Datenredundanztechniken auch auf die hinzugekommenen Systeme verteilt, so dass der Cluster nach Abschluss des Prozesses gleichmäßig ausgelastet ist.

Das „Pay-as-you-grow“-Prinzip

Scale-Out-Lösungen bieten somit gegenüber Scale-Up-Systemen den Vorteil, dass bei der Anschaffung nicht länger die künftig zu bewältigende Datenmengen oder die Leistungsanforderungen rechenintensiver Anwendungen miteinkalkuliert werden müssen. Unter- oder Überdimensionierungsprobleme erübrigen sich, vielmehr lässt sich die Gesamtkapazität schrittweise ausbauen. Dadurch müssen Unternehmen nicht länger finanziell in Vorleistung treten, sondern können sukzessive weitere Speichermodule anschaffen, wenn absehbar Bedarf besteht.

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