Tools für das Storage-Management virtueller Server

Durch Virtualisierung der Server ist das Storage-Management komplexer geworden. Mit den richtigen Toolkits gewinnen Sie die Kontrolle zurück.

Virtuelle Server haben Sand ins Getriebe des Storage-Managements gestreut. Aber gut bestückte Toolkits stellen umfangreiche Management-Möglichkeiten wieder her.

Storage auf effiziente Weise zu konfigurieren und zu betreiben ist sowieso keine einfache Aufgabe. Noch komplizierter wird die Sache durch virtuelle Server-Umgebungen. Storage-Arrays sind mit den physischen Servern (Hosts) verbunden. Hypervisoren virtualisieren physische Ressourcen und orchestrieren die Zuweisung an die virtuellen Maschinen (VM). Die von den VMs virtualisierten Storage-Ressourcen in Beziehung zu den physischen Storage-Komponenten zu setzen wurde so wesentlich komplexer.

Auf physischen Maschinen ist es relativ einfach, die Ursache eines Performance-Problems bei einer Applikation zu finden. Bei Direct-attached Storage (DAS) brauchen Sie dafür nicht einmal spezielle Utilities. In virtuellen Umgebungen ist die Geschichte allerdings nicht ganz so einfach. Wir benötigen hier die Hilfe effizienter Management-Tools, um eine vergleichbare Herausforderung innerhalb einer VM zu meistern. Virtuelle Maschinen befinden sich zusammen mit anderen auf einem Host. Diese greifen wahrscheinlich auf den gleichen Storage-Pool im SAN zu und teilen sich diese Ressourcen möglicherweise noch mit anderen Servern, auf denen ebenfalls Hypervisoren laufen.

Schuld an der Komplexität des Storage-Managements für virtuelle Maschinen ist eine Kombination aus einer hohen Anzahl virtualisierter Server und Applikationen. Letztere greifen auf abstrahierte und gemeinsam genutzte physischen Ressourcen zu. Erschwerend kommen noch jede Menge andere Faktoren ins Spiel. Ein Beispiel wäre Multi-Pathing, das verschiedene Wege zum angebundenen Storage weist. Auch dynamisches Storage-Tiering kann Einfluss haben. Dabei werden Datenblöcke zeitgleich zwischen Storage-Tiers umhergeschoben.

Toolkit für das VM-Storage-Management

Wirksame Management-Tools stellen tiefe Einblicke und gute Verwaltungs-Möglichkeiten für Storage von der virtuellen Maschine bis zur physischen Hardware zur Verfügung. Für Administratoren lindert das die Komplexität. Diese Tools sind eine entscheidende Komponente virtueller Server-Umgebungen.

Die Möglichkeiten und die Granularität des Managements variiert. VM-Storage-Management lässt sich mithilfe dreier Kategorien an Tools realisieren:

  • Management-Tools, die der Hypervisor zur Verfügung stellt,
  • Element-Manager und -Tools, die der Hersteller des Storage-Systems anbietet, sowie
  • Storage-Management-Tools und Applikationen von Drittanbietern.

Hypervisor-APIs sind für die Kommunikation mit den Storage-Systemen und Storage-APIs zuständig. Sie lassen die Grenzen zwischen den drei oben genannten Kategorien verschwimmen. Dazu gehört zum Beispiel SMI-S (Storage Management Initiative Specification) von der Storage Networking Industry Association. Die Möglichkeiten und Features der zahlreichen Storage-Management-Optionen und Produkte zu vergleichen wird allerdings immer schwieriger. Zu welchem Grad eine Array-Hersteller SMI-S unterstützt, hat zum Beispiel auf die Management-Angebote von Drittanbietern direkten Einfluss, die wiederum auf SMI-S für die Verwaltung des Storage angewiesen sind. Das gilt auch für das Support-Niveau der Hypervisor-APIs eines Storage-Arrays. Das bestimmt wiederum, inwiefern und mit welcher Granularität sich VM-Storage managen lässt. Mit anderen Worten: Das Management von virtuellem Server-Storage setzt voraus, dass man die Kombination von Hypervisor, Storage-System und Management-Tools unter die Lupe nimmt. Das Gesamtbild hängt wiederum von der spezifischen Umgebung ab.

Tools für das Hypervisor-Storage-Management

Auch ohne die zusätzliche Integration mit einem Storage-Array können Hypervisoren teilweise Management-Aufgaben für das Storage verrichten. Sobald dem Hypervisor ein Datenträger oder ein LUN zugewiesen ist, übernimmt dieser das Management des Datenspeichers. Dabei ist zum Beispiel das Provisioning des Storages für die virtuellen Maschinen gemeint. Ohne weiterführende Integration zwischen dem darunterliegenden Storage-Array und dem Hypervisor lässt sich eine Zuordnung zwischen den virtualisierten Ressourcen und dem physischen Storage nur über den zugewiesenen Datenspeicher herstellen. Sollten sich mehrere virtuelle Maschinen innerhalb dieses Datenspeichers befinden, sind die Wechselbeziehungen der einzelnen virtuellen Maschinen zu den physischen Storage-Komponenten, wie Festplatten und Controllern, alles andere als trivial. Stellen Sie mehrere kleine LUNs oder Datenträger zur Verfügung, können Sie das Problem damit teilweise umgehen. Allerdings machen Sie damit ein neues Fass an potenziellen Problemen auf. Hypervisor-Features, speziell von VMware, stellen große Storage-Pools zur Verfügung. Die virtuellen Maschinen und mehrere VMware-Hosts teilen sich diese Ressourcen. Auf VMwares geclustertem Dateisystem, VMware Virtual Maschine File System (VMFS), können sie Festplatten-Dateien der virtuellen Maschinen und Snapshots ablegen. Mit Storage vMotion lassen sich VM von einem Datenspeicher auf einen anderen ohne Downtime oder Ausfallzeiten migrieren. Storage Distributed Resource Scheduler dient als Load-Balancer für die Storage-Ressourcen. Alle diese Tools spielen ihr volles Potenzial aus, wenn man diese in Konfigurationen mit großen Datenspeichern einsetzt, die viele virtuelle Maschinen beherbergen und von mehreren vSphere-Hosts gemeinsam genutzt werden.

Um die Verwaltung und eine tiefe Integration von Drittanbieter-Storage zu ermöglichen, unterstützt die Windows-Storage-Management-API in Windows Server 2012 und System Center Virtual Machine Manager 2012 jetzt sowohl SMI-S als auch Storage Management Packs (SMP).

Um diese Trennschalter zwischen Hypervisoren und dem physischen Storage auszuhebeln, haben die Hersteller der Hypervisoren APIs entwickelt. Damit kann der Hypervisor mit dem physischen Storage kommunizieren. VAAI (VMware vStorage APIs for Array Integration) ermöglicht zum Beispiel das Auslagern bestimmter Aufgaben vom Hypervisor zum Storage-Array. Dazu gehören das Kopieren und Verschieben von Daten sowie das Thin Provisioning. VASA (VMware vStorage APIs for Storage Awareness) lassen eine Integration der Storage-Arrays und VMware vCenter für verbesserte Management-Funktionalitäten zu. vSphere-Administratoren haben dann über bestimmte Plugins, die sich auch Provider nennen, Einblick in die Storage-Möglichkeiten. Durch vCenter erhalten sie somit Informationen vom darunterliegenden Array wie zum Beispiel Leistungsfähigkeit, Gesundheitszustand, Konfiguration und Kapazität.

Ähnlich wie VMware VAAI hat Microsoft Offloaded Data Transfer in Windows Server 2012 eingeführt. Damit lassen sich Kopier- und Verschiebevorgänge an die Storage-Arrays auslagern. Die neue Windows-Storage-Management-API in Windows Server 2012 und System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) 2012 unterstützen nun sowohl SMI-S als auch Storage Management Packs (SMP). Damit sind ein Management und eine sehr tief greifende Einbindung von Drittanbieter-Storage möglich. Daraus resultierend kann SCVMM 2012 nun sowohl SMP- als auch SMI-S-kompatible Arrays und SAN-Storage managen. Microsofts Zugeständnis an SMI-S hebt nicht nur einen Standard empor, der sich bisher als ein wenig zäh erwiesen hat, sondern ermöglicht auch das Management einer breiten Anzahl an Storage-Systemen durch SCVMM 2012. Voraussetzung ist, dass sie mit diesen Standard ebenfalls umgehen können. Hersteller von Storage-Systemen müssen dadurch nicht noch einen weiteren Satz an proprietären APIs unterstützen, wie das bereits bei allen VMware-APIs der Fall ist.

Element-Manager und -Tools von den Herstellern der Storage-Systeme

Alle Hersteller von Storage-Systemen bieten Element-Manager und andere Verwaltungs-Tools an. Damit haben Sie Zugriff auf die Konfigurationen, die Kapazitäten und die Performance. Diese Management-Tools adressieren alle Konfigurations-Aspekte eines Storage-Systems. Einige Konfigurations-Aufgaben wie zum Beispiel Provisioning werden möglicherweise von Drittanbieter-Tools oder den Hypervisoren erledigt. Dennoch brauchen Sie die Element-Manager in der Regel für sehr spezielle und weniger oft durchgeführte Tasks. Dazu gehören das Anpassen der Konfigurations-Parameter des Systems, Komprimierung, Deduplizierung und Thin Provisioning. Ebenso fallen Management-Aufgaben darunter, die nicht durch APIs wie zum Beispiel von SMI-S adressiert werden können. In der Regel sind die Element-Manager und andere Tools aus der Schmiede der Storage-Hersteller die vielfältigsten Konfigurations-Werkzeuge. Allerdings sind diese für ein spezielles Storage-Array entwickelt, und nur Storage-Spezialisten verwenden diese im Normalfall.

Um diese Grenzen zu überwinden und die möglichen Management-Aufgaben für Hypervisor-Konsolen plus Drittanbieter-Software zu erweitern, bieten Storage-Hersteller oft Plugins oder Provider an. Damit gibt es dann Unterstützung für diverse APIs wie SMI-S, SMP, VAAI und VASA. Somit ist der Support für heterogene Systeme gegeben, und die Management-Möglichkeiten sind ausgeweitet. Alle Storage-Anbieter sind sich natürlich bewusst, dass eine enge Integration mit VMware und auch vermehrt Hyper-V extrem wichtig ist. Sie unterscheiden sich aber dennoch in den Management-Möglichkeiten, die ihre Provider zur Verfügung stellen und darin, welche Hypervisoren sie unterstützen.

EMC bietet eine Reihe von Integrations- und Automatisierungs-Optionen für VMware-Umgebungen an. Weiterhin gibt es SMI-S-Provider, der dazu dient, einen Zusammenschluss mit SCVMM 2012 zu realisieren. Damit sind Aufgaben wie zum Beispiel Storage-Discovery (Erkennung) möglich. NetApp hält die Virtual Storage Console für VMware und das OnCommand-Plugin für Microsoft vor. Letzteres dient der Vernetzung mit System Center 2012. Damit werden Storage-Management-Aufgaben wie Provisioning, Klonen, Größenveränderung und Monitoring für Administratoren virtueller Server zur Verfügung gestellt.

Von Hewlett-Packard gibt es das Plugin Insight Control Storage Module für vCenter. Dadurch haben VMware-Administratoren die Möglichkeit, die Wechselbeziehungen zwischen physischen und virtuellen Komponenten zu managen und zu überwachen: virtuelle Maschinen, VMware ESX Server und HP-Storage. HP tut es den anderen gleich und stellt einen SMI-S-Provider für einen Zusammenschluss mit SCVMM 2012 zur Verfügung. Von IBM gibt es derzeit noch kein VASA-Plugin, womit sich die eigenen Storage-Systeme aus vCenter managen lassen. Justin Youngblood, IBMs Leiter der Storage-Entwicklung, hat allerdings eines in Aussicht gestellt: „Ein VASA-Plugin wird in naher Zukunft bereitstehen, um damit aus vCenter Storage-Provisioning, sowie Performance- und Kapazitäts-Monitoring zu betreiben.“ Dell unterstützt sowohl VAAI als auch VASA. Bei letzterem Provider fehlt derzeit allerdings eine Unterstützung für die Automatisierung. SCVMM-Integration wird durch SMP realisiert.

Storage-Management-Tools von Drittanbietern

In gewisser Weise konkurrieren Storage-Management-Tools von Drittanbietern und SRM-Applikationen (Storage Resource Management) mit denen der Hypervisoren. Allerdings haben sie auch viel gemeinsam:

  • Beide können heterogene Storage-Ressourcen managen.
  • Sie sind von APIs und von der Integration mit den Storage-Systemen abhängig.
  • Beide wollen ein „Eine Oberfläche für alles“-Szenario realisieren.

„Unsere größte Konkurrenz ist Microsoft System Center Virtual Machine Manager und VMware vCenter“, sagte Sanjay Castelino, Vize-Präsident des Herstellers von IT-Management-Software SolarWinds. Hypervisor-Management-Tools adressieren die IT-Gruppe, die für das Server-Management verantwortlich ist. Storage-Management-Möglichkeiten in Hypervisor-Verwaltungs-Tools hingegen sind in der Regel für Aufgaben vorgesehen, die für die virtuellen Maschinen eines speziellen Hypervisors anfallen. SRM-Tools managen Storage von virtualisierten und physischen Servern. Sie bringen außerdem ein reichhaltigeres und kompletteres Feature-Angebot für das Storage-Management mit.

Ohne Zweifel hat Server-Virtualisierung das Storage-Management verkompliziert. Allerdings können in der Zwischenzeit die meisten SRM-Tools Storage-Aufgaben von virtuellen Maschinen und physischen Storage-Ressourcen korrelieren lassen. Zum Beispiel ist HP Storage Essentials in der Lage, VMware-Hypervisoren, virtuelle Maschinen und VM-Storage-Abhängigkeiten zu erkennen. Dafür sind keine zusätzlichen Agents notwendig. Anwender haben zusätzlich Einblick in die topologische Struktur des VM-Storage. Weiterhin lassen sich die Kapazitäten der Hypervisoren und virtuellen Maschinen managen. Zusätzlich ist Reporting möglich. Provisioning des Storage an die Hypervisoren ist ebenfalls machbar. Ähnliche Integrations-Möglichkeiten finden Sie bei IBM Tivoli Storage Productivity Center und anderen zeitgemäßen SRM-Tools.

Anschaulichkeit für komplexe Umgebungen

Server-Virtualisierung hat mit Sicherheit zur Komplexität des Storage-Managements beigetragen und auch Auswirkungen darauf, wie man große Datenspeicher verwaltet. Auf der einen Seite ist das Management des Storages innerhalb des Hypervisors wichtiger geworden. Viele Firmen tendieren daher zum Einsatz einer Kombination aus Hypervisor-basiertem Storage-Management und Element-Managern. Auf der anderen Seite haben SRM-Tools in heterogenen Umgebungen immer noch eine Existenzberechtigung. Das gilt vor allen Dingen, wenn eine Mischung aus Storage-Systemen sowie physischen und virtuellen Servern im Spiel ist. Weiterhin stellen diese SRM-Tools in der Regel zusätzliche Features und Möglichkeiten zur Verfügung, die man bisher im Hypervisor-basierten Storage-Management nicht findet.

Über den Autor: Jacob N. Gsoedl ist freiberuflicher Autor und Geschäftsführer für Business-Systeme. Sie können ihn unter jacobslab@live.com erreichen.

Artikel wurde zuletzt im Februar 2014 aktualisiert

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