Die private Cloud mit virtuellen Servern, Applikationen und Desktops soll die Rechendienste im Unternehmen zentraler und flexibler machen. Solche Konzepte zur Hardware-Konsolidierung gehen aber langfristig nur dann auf, wenn auch für den benötigten Storage eine strategische Lösung gefunden wird. Einen Lösungsansatz liefert der Storage-Hypervisor »SANsymphony-V« von Datacore Software.

Von Christian Marczinke, DataCore Software

Ein Storage-Hypervisor ist eine universelle Virtualisierungs-Software für Storage und konsolidiert angeschlossene Kapazitäten in einem virtuellen zentralen Speicher-Pool, unabhängig von Hersteller oder Technologie. Er beseitigt die Inkompatibilitäten spezifischer Storage-Controller und Funktionsbeschränkungen herstellerspezifischer Firmware und Administrationstools.

Stattdessen werden die Speichermanagement-Funktionalitäten für die Speicherbereitstellung, Datensicherung, Replikation und Spiegelung sowie Caching auf sämtliche Hardware angewendet. Der Storage-Hypervisor integriert iSCSI- und FC-Ressourcen, unterstützt neben HDD-Technologien auch Solid-State-Drives (SSD) und nutzt in jüngsten Generationen auch NAS-Appliances, wodurch einfach Hochverfügbarkeitslösungen für Shared-File-Cluster für CIFS- und NFS-Hosts implementiert werden können.

Storage-Hypervisor auch als Appliance

Basisfunktionen zur Speichervirtualisierung sind heute in nahezu allen Speichersubsystemen integriert, auch die Server-Hypervisoren von VMware, Citrix, Microsoft und Co integrieren partiell Speicherfunktionen. Der Storage-Hypervisor fungiert jedoch universeller und bietet in heterogen wachsenden privaten Clouds höhere Investitionssicherheit.

Universelle Storage-Hypervisoren, wie »SANsymphony-V« von DataCore Software, sind als Appliance oder als reine Software verfügbar, die auf x86-Standardservern oder auf virtuellen Maschinen installiert werden. Durch den reinen Software-Ansatz sind sie in der Ausstattung der Server in punkto Leistung und Kapazität skalierbar und über Hardware-Generationen hinweg einsetzbar.

Die ansonsten im proprietären Storage-Controller sitzende Intelligenz wird durch einen Storage-Hypervisor netzwerkweit verfügbar. Sansymphony-V als eine der ausgereiftesten Universallösungen mit diesem Ansatz leistet geräte- und plattformunabhängig das zentrale Management für die virtuelle Storage-Infrastruktur, virtuelles Disk-Pooling, automatisiertes Provisioning einzelner vDisks, Prozessautomation (Script gesteuerte Abläufe), synchrone Spiegelung (Hochverfügbarkeit), asynchrone und bi-direktionale Replikation, (Disaster Recovery), Snapshots (Datensicherung), Continuous-Data-Protection (CDP) für kontinuierliche Datensicherung sowie Thin-Provisioning und Auto-Tiering. Gerade im Verbund sind die beiden letztgenannten Technologien der Schlüssel für einen effizienten Speicherbetrieb im Cloud-Rechenzentrum.

Benötigte Hardware-Ausstattung

Ein redundantes Hardware-Setup ist auch mit dem Einsatz eines Storage-Hypervisors wie Sansymphony-V für die Hochverfügbarkeit der Storage-Infrastruktur in der Cloud ein Muss. Dazu wird er auf zwei oder mehr physischen x86-Maschinen unter »Windows Server 2008 R2« installiert und mit der SAN-Fabric (iSCSI oder FC) verbunden. Als Server eignen sich dafür unterschiedlichste Rechnertypen je nach E/A-Anforderung und Herstellerpräferenzen. Zu den Hardware-Anforderungen aktueller Lösungen gehören zwei Single-Core oder eine Dual-Core-CPU sowie ausreichend RAM, der für das Caching genutzt wird, und so die Performanz der Storage-Systeme erhöht.

Die dedizierten Storage-Server bilden aus integrierten HDDs oder SSDs sowie angebunden Platten-Shelfs und Disk-Subsystemen den physischen Speicherpool. Der Storage-Hypervisor ermöglicht dabei nicht nur eine Mischung von Geräten unterschiedlicher Herkunft, sondern auch den Mischbetrieb mit SAS, SATA, FC und SSD. Aus dem Pool können nun virtuelle Kapazitäten mit unterschiedlichen Service-Leveln bereitgestellt werden.

Thin-Provisioning und Hochverfügbarkeit

Da die Storage-Server direkt im I/O-Verkehr sitzen, bietet eine Managementplattform wie Sansymphony-V R8 von Datacore mit Zusatzfunktionen für die Datensicherheit einen zentralen Mehrwert. Diverse SAN-Managementwerkzeuge für die Verwaltung von Storage-Tiers, Service-Levels, Verfügbarkeit, Performance, Datensicherheit und Hochverfügbarkeit können zentral genutzt werden. Die Hochverfügbarkeit unter dem Storage-Hypervisor basiert auf Echtzeittechnologien bzw. einer synchronen Datenspiegelung zwischen zwei oder mehr Knoten.

Jede virtuelle Disk verfügt über eine unabhängige Caching-Logik und kann wahlweise auch zusätzlich mit einem asynchronen Spiegel versehen sein. Der Speicherplatz wird dabei mittels Thin-Provisioning effizienter zugeteilt, so dass jede virtuelle Disk nur den Speicherplatz im physikalischen Festplattenpool belegt, der auch wirklich zur Datenhaltung benötigt wird.

Jede einzelne virtuelle Disk bedient sich immer aller bereitgestellten Diskressourcen im Festplattenpool. Dies führt zu einem Performance-Anstieg durch die Möglichkeit, über alle verfügbaren Festplatten ein Striping zu erstellen. In geclusterten Systemen können dieselben virtuellen Festplatten mehreren Hosts zugewiesen sein, selbst wenn die Back-End-Festplatten nicht über mehrere Ports verfügen (und somit nicht gemeinsam nutzbar sind).

Notfallsicherung und weitere Funktionen

Neben der synchronen Spiegelung kann eine asynchrone Replikation über eine IP-Verbindung auf einen dritten Storage-Server eingerichtet werden. Über einen eingerichteten Buffer schreibt das aktive System dann Deltas, die noch nicht an den Remote-Server übertragen wurden. Für die bidirektionale Replikation muss auch auf dem Remote-Server ein entsprechender Buffer-Bereich eingerichtet werden. Die Replikationsrichtung lässt sich dabei im Betrieb jederzeit umkehren, sodass das Risiko von Datenverlusten minimiert wird. Der Storage-Hypervisor bietet darüber hinaus SAN-Funktionen, wie Snapshots und eine CDP-Funktion zur kontinuierlichen Datensicherung. Das Administrationstool liefert auch Informationen zu Gerätestatus und -leistung der Speicherinfrastrukturkomponenten sowie der angeschlossenen Serversysteme.

Mit Sansymphony-V ist es möglich, CIFS- und NFS-Hosts mit dem Block-Level-Speicher zu verbinden, und diesen als hochverfügbares NAS-Ziel beispielsweise für Microsoft-Shared-Cluster zu nutzen. Dazu wird die synchrone Spiegelung des Storage-Hypervisors mit dem Failover-Cluster aus Microsoft Server 2008 R2 kombiniert.

Effizienz durch geräteunabhängiges Auto-Tiering

Eine wichtige Komponente für den effizienten Einsatz in der Cloud-Umgebung ist die Auto-Tiering-Funktion, da sie entsprechende Hot-Spots abfangen kann. Zahllose Spindeln mit entsprechendem Energiebedarf werden mit wenigen SSD- oder PCI-Memory-Karten in den Storage-Servern ersetzt. Sie können angesichts ihres niedrigeren Lebenszyklus im laufenden Betrieb ausgewechselt werden, ohne das Gesamtsystem anzuhalten.

Das System verschiebt nun je nach vDisk-Priorität Hotspots in den High-I/O-Speicherbereich, Daten die unterhalb einer bestimmten Access-Rate liegen, werden in einen weniger performanten Bereich geschoben. Resultat ist eine extrem effiziente Speichernutzung, die vom Administrator händisch nicht eingerichtet werden könnte. Sansymphony-V integriert darüber hinaus ein Cloud-Array-Gateway, das die Ausweitung des Auto-Tierings über die Private- in die Public-Cloud ermöglicht, und eine automatische Auslagerung von unkritischen Daten zu Archivierungszwecken erleichtert.

Fazit

Sansymphony-V schafft eine flexible, zentrale Storage-Plattform, die in einer dynamischen Cloud-Umgebung zahlreiche Managementprozesse automatisiert. Ihre Skalierbarkeit und umfassende Funktionalität trägt zur Sicherheit und Wirtschaftlichkeit virtueller Infrastrukturen entscheidend bei, durch den reinen Software-Ansatz können sie zudem die Anschaffungs- und Betriebskosten für ein SAN beträchtlich senken.