Veränderte IT-Umgebungen treiben die Leistungsanforderungen an Speichersysteme nach oben. Um die Geschwindigkeit dementsprechend zu steigern, anzupassen und skalierbar zu halten, sieht Hewlett-Packard grundsätzlich drei verschiedene Ansätze: technologisch, konzeptionell und organisatorisch.

Von Peter Gottwalz, Hewlett-Packard

Die Infrastruktur der Rechenzentren hat sich in relativ kurzer Zeit stark gewandelt. Server-Virtualisierung, Cluster-Konfigurationen sowie veränderte Zugriffs- und Verlinkungsmuster von Informationen sind nur einige Gründe dafür, dass im Speicherumfeld mehr Performance benötigt wird. Hinzu kommt der Kostendruck, mit den derzeit existierenden Technologien, Produkten und Konzepten das Optimum aus einer Storage-Lösung herauszuholen. Es gibt drei Wege bzw. Ebenen, auf denen sich eine Leistungssteigerung erreichen lässt. Der technologische, der konzeptionelle sowie der organisatorische oder auch Datenmanagement-Ansatz. Natürlich ist ebenso eine Kombination dieser möglich, aber bereits jeder einzelne Ansatz erzielt eine Anhebung des Leistungsprofils.

Die Technologie-Ebene

Auf Technologie-Seite wird die Backend- oder Storage-Virtualisierung seit Jahren angewendet. Dabei trennt man sich von den physikalischen Beschränkungen der einzelnen Platte und verteilt die Daten auf alle verfügbaren Laufwerke, die einen Speicher-Pool bilden. Diese Technologie findet sich beispielsweise in den Systemen »EVA«, von Hewlett-Packard (HP) sowie in 3Par- und LeftHand-Modellen. Um diese Leistungssteigerung noch zu erhöhen, kann sich der Anwender heute auch von der einschränkenden drehenden Physik einer herkömmlichen Festplatte trennen. Durch den Einsatz von Solid-State-Disks (SDDs) erreichen Speichergeräte eine Vervielfachung der I/O-Leistung (Faktor 20 bis 50). SSDs sind zwar teurer, werden aber dementsprechend nicht flächendeckend, sondern nur als zusätzliche Speicherstufe eingesetzt. Zudem wäre es falsch, das Preis-Leistungs-Verhältnis nach dem bekannten Euro/TByte-Prinzip zu bewerten. Betrachtet man stattdessen die I/O-Leistung im Verhältnis zum Preis, so zeigt sich auch die SSD effizient.

Durch die SSD gibt es nun den so genannten Tier-0. Tiers sind Speicherklassen, auf denen sich die Daten entsprechend ihrer Zugriffe und Leistungsanforderungen speichern lassen. »Smart Tiering« bringt Performance-Verbesserungen, indem die Datenblöcke einer LUN stets entsprechend ihrer Zugriffshäufigkeit analysiert und dann automatisch zwischen den unterschiedlichen Speicherklassen – also Plattentypen – transferiert werden. Durch den Einsatz dieser Methode entsteht somit eine intelligente, automatisierte Geschwindigkeits-Optimierung, die den Betriebsaufwand des Speichers signifikant reduziert und eine Maximierung der I/Os sicherstellt. So werden zum Beispiel häufig genutzte Daten automatisch auf SSDs gelegt, weniger oft benötigte auf eine SAS-Platte mit 15.000 U/min und Online-Archivdaten auf eine hochkapazitive SATA-Disk mit 7.200 U/min. In der HP »X9500« ist diese Funktionalität als Smart-Tiering und im HP/3PAR-Umfeld als »Autonomic Tiering« bekannt.

HP »StorageWorks P9500«

Darüber hinaus bringen optimierte Quality-of-Service-Einstellungen (QoS) eine Verbesserung der Performance. HP bietet hierfür seinen »Application Performance Extender« (APEX). Damit lassen sich QoS-Einstellungen für Server/Storage-Latenzzeiten, Durchsatz und Scheduling-Zeiten für Applikationen festlegen. Dadurch können die Unternehmen beispielsweise unternehmenskritischen SAP-Anwendungen eine höhere Priorität mit einem definierten Antwortverhalten einräumen als weniger kritischen Anwendungen. Auf der Grundlage der Latenzzeiten und Durchsatzraten auf der Server-Seite werden verschiedene »P9500«-Parameter zur Performance-Optimierung angepasst, um gemäß der selbst definierbaren SLAs (Service-Level-Agreements) bestimmte Applikationen zu priorisieren. Weniger wichtige Programme erhalten eine reduzierte Performance. Die Anpassung der I/O-Rate an die Applikation ist zeitlich einstellbar. So sind beispielweise tagsüber wichtige OLTP-Anwendungen gemäß definierter Latenzzeiten zu beschleunigen, nachts können die Durchsatzraten von Backup-Zugriffen optimiert werden. APEX erlaubt damit eine Priorisierung der Datenzugriffe und Speicheroperationen der Applikationen. Andere Speichersysteme legen die QoS-Definitionen für einen gesamten Speicherbereich oder eine logische Einheit (LUNs) fest. Die dynamische Abstimmung mit den Applikationen in Abhängigkeit von Durchsatz und Latenzzeiten ist dabei nicht vorhanden.

Die konzeptionelle Ebene

Auf konzeptioneller Ebene lassen sich die Leistungssteigerungen über die Definition der Speicherarchitekturen und optimierte Backup- und Recovery-Prozesse realisieren. Bei den Architekturen gibt es die Scale-Out- und die Scale-Up-Konfiguration. Scale-Up ist monolithisch und skaliert meist über die Plattenanzahl, Größe des Caches und Anzahl der Storage-Controller wie beispielsweise in der P9500. Wer gleichzeitig Performance und Kapazität steigern will, kann über Scale-Out- oder Grid-Architekturen nachdenken. Grid-basierte Speicherarchitekturen skalieren über die Anzahl der Nodes. Jede Node fügt nicht nur weiteren Speicherplatz, sondern auch Prozessorkraft und Connectifity hinzu. Solche Architekturen eignen sich besonders für Umgebungen, deren Wachstum schwer einzuschätzen ist. Lösungen sind zum Beispiel die »P4000«-Serie (Lefthand) von HP oder 3Par-Systeme.

Auch File-basierende Umgebungen müssen nicht auf die Vorteile einer Scale-Out verzichten. Dafür steht das »X9000« zur Verfügung – eine Kombination aus »ProLiant«-Server und Festplatten. Das Modell fungiert als ein File-Service-Layer vor dem Speicher, der auch blockbasierend sein kann. Die Vorteile der Scale-Out-Architektur sind, dass sich durch die automatische und intelligente Verteilung der Daten über alle Nodes eine nahezu lineare Skalierbarkeit der Files-Services bis in den PByte-Bereich sicherstellen lässt. Die kompletten File-Daten werden in einem »Single Name Space« verwaltet. Erweiterungen und Daten-Mangement-Aktivitäten erfolgen Online und ohne Ausfallzeit. Somit liefert auch eine Scale-Out-Architektur auf Basis HP/X9000 IT-Abteilungen eine skalierbaren, schnellen und verfügbaren File-Service-Dienst.

Des Weiteren kann der IT-Verantwortliche seine Backup- und Recovery-Prozesse so optimieren, dass sie die Performance-Verbesserungen für den Online-Bereich stützen. So zum Beispiel durch Disk-gestützte Datensicherungsmethoden. Dabei geht es darum Backup-Laufzeiten zu reduzieren, indem plattenbasierte Caches in den Sicherungsprozess integriert werden. Mögliche Methoden hierzu sind HP »DataProtector Advanced Backup to Disk« (Backup erfolgt in erster Stufe auf Platte, nicht auf Tape), oder eine Virtuell-Tape-Library (VTL). Eine VTL (2D2/HP »StoreOnce«) verhält sich logisch wie eine physikalische Library, nutzt jedoch intern Festplatten zur Performance Optimierung. Durch den Einsatz von Deduplikation wird die Speicherkapazität einer VTL optimiert (Faktor: 1:20).

Die Datenmanagement-Ebene

Nicht zuletzt lässt sich die Performance der Speicherumgebung auch durch organisatorische Maßnahmen, sprich über das Datenmanagement verbessern. Im Fokus stehen hier vor allem unstrukturierte Daten. Mit einer intelligenten Datenverwaltung entlasten IT-Manager den Online-Speicher von weniger genutzten Daten und erhöhen somit die Performance. Das kann beispielsweise durch eine Kategorisierung der Informationen und durch ein automatisiertes Management nach Kategorie geschehen, zum Beispiel nach Datentyp. Einen Lösungsansatz zeigt die HP-Software »Windows Storage Server FCI«, die zunächst eine logische Sicht der Dinge bietet und dank des integrierten Analyse-Tools die Daten automatisch verlagert. Da oftmals bis zu 70 Prozent an Datenaltlasten im Primärspeicher liegen, bedeutet das Verlagern einen enormen Performance-Boost mit wenigen Mitteln. Nutzt man die Möglichkeiten der Speichertechnologien, der Architektur und der Datenmanagement-Prozesse lässt sich eine in Bezug auf Kosten, Performance, Skalierbarkeit und Betrieb optimierte Speicherlandschaft etablieren, die heutigen und zukünftigen Anforderungen gerecht wird.