Neue Versionen von VMware und Hyper-V bieten neue Storage-Funktionen

vSphere 5.5 und Hyper-V in Windows Server 2012 R2 bieten Neuerungen für die Datenspeicherung. Hier finden sie alles Neue und dessen Nutzen.

Die beliebten VMware- und Hyper-V-Virtualisierungslösungen enthalten neue Speichermöglichkeiten, die größere Flexibilität bei der Konfiguration und eine Leistungssteigerung bieten.

In den letzten paar Jahren,  haben die führenden Hypervisor-Anbieter VMware und Microsoft mit rasender Geschwindigkeit neue Innovationen in ihre Produkte integriert. Obwohl die unzähligen neuen Produktfunktionen weitgehend positiv für Virtualisierungs-Administratoren sind, gibt es zahlreiche Storage-bezogene Funktionen in den aktuellsten Versionen von VMware und Hyper-V, die Auswirkungen auf die Speicherkonfiguration, Bereitstellung und Verwaltung haben.

VMware Storage-bezogene Funktionsverbesserungen

Fibre-Channel-Verbesserungen: Eine der wichtigsten Verbesserungen in VMware vSphere 5.5 ist die optimierte Fibre Channel (FC)-Unterstützung. VMware hat die Unterstützung für 16 Gbps FC-Host-Bus-Adapter (HBAs) seit der Veröffentlichung von Version 5.0 integriert. Während diese Geräte technisch - und nominell - unterstützt werden, verwendet VMware einen Drosselmechanismus, um sie auf 8 Gbps zu begrenzen

Version 5.1 erlaubt 16 Gbps HBAs mit 16 Gbps-Geschwindigkeiten zu arbeiten, aber es gab keine Unterstützung für vollständige End-to-End 16 Gbps-Konnektivität. Die einzige Möglichkeit, volle 16 Gbps-Geschwindigkeiten zu erreichen war mehrere 8 Gbps-Verbindungen zwischen dem erstellen Switch und dem Array zu erstellen. Diese Einschränkung wurde in vSphere 5.5 vollständig entfernt, das heißt die neue Version unterstützt End-to-End-Konnektivität mit 16 Gbps-Geschwindigkeitens.

Größere Plattendateien virtueller Maschinen: Eine weitere große Veränderung in VMware vSphere 5.5 ist die Erhöhung der maximal unterstützten Größe der virtuellen Maschine Disks (VMDK)-Dateien. Die bisherige Grenze liegt bei zwei Tyte (minus 512 Byte). Die neue VMDK-Grenze liegt bei satten 62 TByte.

VMware Virtual SAN: Eines der neuesten VMware-Storage-Funktionen ist VMware Virtual SAN (VSAN). Die VSAN-Funktion wurde in ESXi 5.5 Update 1 eingeführt.

Ein VMware-VSAN kann auf einem VMware-Host-Cluster implementiert werden. VSANs können die Direct-Attached Storage in den verschiedenen Knoten im Cluster zusammenfassen und dann als freigegebene SAN-Ressource zur Verfügung stellen.

Eine wichtige Sache, die Administratoren bei VSAN-Speicher verstehen müssen ist, dass im Gegensatz zu einem traditionellen, physischen SAN, ein VMware VSAN nicht universell eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann ein physisches SAN jede Art von Daten speichern. Im Gegensatz dazu kann ein VSAN nur virtuellen Maschinen (VMs) speichern.

Jeder ESXi-Server, der in einem VSAN integriert ist, muss mindestens ein SATA-oder SAS-Festplattenlaufwerk verwenden, das als SAN-Speicher verwendet werden kann. Darüber hinaus muss jeder Teilnehmer im VSAN mit mindestens einem Solid-State Drive (SSD) ausgestattet sein. Dieses wird als Lese / Schreib-Cache verwendet. SSD-Caching wird ausschließlich für Zwischenspeicherungszwecke verwendet.  Die Kapazität der SSDs wird nicht in den SAN-Speicher eingebunden, den ESXi im Cluster zur Verfügung stellt um die VMs zu speichern.

Die vSphere-Flash-Infrastruktur-Schicht:  Eine weitere speicherrelevante Funktion die in vSphere 5.5 eingeführt wird, ist die Flash-vSphere-Infrastruktur-Schicht. Diese Funktion ermöglicht es Administratoren, SSDs und andere Flash-Speichermedien, wie PCI-Express-basierte Solid-State-Speicher, in einen Pool von Flash-Ressourcen zusammenzufassen. Das Schöne an dieser Funktion ist, dass Sie wählen können, welche Geräte Sie in den Flash-Cache aufnehmen möchten; vSphere integriert nicht automatisch alle Flash-Speicher des Servers. Hier können Administratoren selbst entscheiden und die Einstellungen entsprechend anpassen.

Die vSphere-Flash-Infrastruktur-Schicht dient vor allem als Grundlage für vSphere Flash Cache Read (vFRC). Teile dieses Caches werden jeweils pro VM zugeteilt und helfen Performance durch Caching zu verbessern.

Trotz seines Namens, verbessert vFRC auch Schreiboperationen mit Hilfe Write-Through Caching. Mit Write-Through Caching werden die Daten in den Cache und auf das darunter liegende Speichersystem gleichzeitig geschrieben. Dadurch sind die Daten für die Verwendung im Cache leicht verfügbar. Durch die Speicherung in den permanenten Speicher müssen die zwischengespeicherten Daten zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr übertragen werden. Dieses Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, den Datenverlust im Falle eines Stromausfalls oder eines Systemabsturzes zu verhindern, indem sichergestellt wird, dass die Daten außerhalb des Cache ebenfalls vorhanden sind.

Darüber hinaus kann die vSphere-Flash-Infrastruktur-Schicht verwendet werden, um die Auslagerungsdatei des Host-Servers zu speichern. VSphere ist so konzipiert, dass die große Mehrheit des Speichers eines physischen Servers auf die VMs zugeordnet werden kann. Der Hypervisor verwendet eine Auslagerungsdatei um physischen RAM, der besser von VMs verwendet werden könnte, sinnvoll zu verwalten. In vSphere 5.5 kann die Host-Swap-Datei auf der vSphere-Flash-Infrastruktur-Schicht gespeichert werden, was zu einer verbesserten Leistung führen soll.

Neue Hyper-V Storage-Fähigkeiten

Obwohl VMware seit langem der Marktführer in der Enterprise-Klasse der Hypervisoren Platzhirsch ist,  hat Microsoft sein Hyper-V in den letzten beiden Versionen deutlich verbessert. Hyper-V ist mehr oder weniger auf Augenhöhe mit VMware, so dass auch diese Virtualisierungslösung eine praktikable Option für den Einsatz in Unternehmensumgebungen ist. Genau wie VMware, hat Microsoft eine Reihe von Storage-Funktionen eingeführt. Microsoft hat erhebliche Aufmerksamkeit seinem Windows Server 2012 R2 Hyper-V gewidmet und viele interessante Neuerungen in das Produkt integriert.

Hyper-V-Storage Quality of Service: Eines der wichtigsten neuen Funktionen in Hyper-V ist Storage Quality of Service (Storage QoS). QoS ist schon lange in Unternehmen als eine Technologie bekannt, die Netzwerkbandbreite nach den Bedürfnissen der Server bzw. der Anwendungen reserviert oder drosselt. Microsoft hat das Konzept auf die Storage-Performance ausgeweitet.

Oft teilen sich mehrere VMs, oder mehrere virtuelle Festplatten (VHDX) einer einzelnen VM, einen gemeinsamen physischen Datenspeicher. In diesem Szenario teilen die verschiedenen virtuellen Festplatten nicht nur den Speicher, sondern konkurrieren miteinander um die IOPS.  Dies zwang Hyper-V-Administratoren dazu, VMs entweder durch ihre IOPS-Profile zu gruppieren oder komplexe Speicherinfrastrukturen mit zahlreichen LUNs zu erstellen.

Storage-QoS ermöglicht, das Hyper-V IOPS reserviert oder drosseln kann und zwar auf pro einzelner VHD. Storage-QoS kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass eine VHD eine gewisse Menge an Performance zur Verfügung hat, wann immer die Bandbreite notwendig ist. Auch eine übermäßige Menge an IOPS lässt sich verhindern. Administratoren haben also stets eine vollständige Kontrolle über die Speicherbandbreite der VMs und VHDs im Netzwerk. Das Beste an dieser Möglich ist, dass diese Funktion pro individueller VHD aktiviert werden kann. So ist es möglich, Storage-QoS für eine VHD zu aktivieren, während eine andere Festplatte ungebremst bleibt, auch innerhalb der gleichen VM.

VHD-Sharing: Eine weitere neue Funktion, die Microsoft in der neuesten Version von Hyper-V eingeführt hat, ist VHD-Sharing. Vor der Veröffentlichung von Windows Server 2012 R2, haben Gäste-Cluster, die gemeinsam genutzten Speicher benötigten, in der Regel eine physische LUN verwendet. In Windows Server 2012 R2 hat es Microsoft möglich gemacht, dass mehrere VMs mittels iSCSI-Verbindungen auf eine gemeinsame virtuellen Festplatte zugreifen können. Das schafft die Möglichkeit, VHDs als Shared Storage für einen Gast-Cluster zu nutzen.

Um diese Funktion zu nutzen, muss die gemeinsame VHD an einem Ort gespeichert werden, wo sie für die verschiedenen VMs zugänglich ist. In der Regel bedeutet das die Speicherung der VHD-Datei auf SMB 3.0-Speicher erfolgt, auf einem NAS-Gerät oder einem Scale-Out Datei-Server, beziehungsweise auf einem gemeinsamen Datenträger in einem physischen Windows-Cluster (Cluster Shared Volume).

Nicht verwaltete Speicherfehlererkennung: Versionen von Hyper-V vor Windows Server 2012 R2 erlaubten Administratoren zum ersten Mal, VM-Komponenten auf einer SMB-3.0-basierten File Share zu speichern. Eines der Probleme dabei war jedoch, dass SMB-Freigaben nicht von dem Windows Server Failover Clustering-Dienst verwaltet werden und damit Ausfälle der physischen Festplatten nicht ohne weiteres nachgewiesen werden können. In der neuesten Hyper-V-Version ist Hyper-V in der Lage, SMB 3.0-Festplattenfehler zu erkennen. Wenn möglich, reagiert Hyper-V auf Probleme, indem VMs auf einen anderen Knoten im Cluster verschoben werden.

Generation 2 VMs: Einer der größten Neuerungen in Hyper-V ist die Einführung der Generation 2-VMs. Generation 2 VMs bieten bessere Leistung als Generation 1 VMs. Allerdings werden diese nur von VMs mit Windows Server 2012 R2 oder Windows 8.1 unterstützt. Ältere Windows-Versionen, wie Windows Server 2008 R2 bleiben außen vor.

Obwohl Generation 2 VMs generell keine neue Speicherfunktion sind, haben sie einige Auswirkungen für Storage-Administratoren, da die Unterstützung für physische und virtuelle IDE-Controller entfernt wurde und die VMs mit diesem Typ von SCSI-Controllern starten.

Generation 2 VMs können auf jedem physischen Speicher gehostet werden, den Hyper-V unterstützt. Allerdings werden alle virtuellen Festplatten als SCSI-Platten konfiguriert und booten auch von diesen. Wie bereits erwähnt, hat es möglich gemacht, von einer SCSI-VHD zu booten. Generation 2-VMs unterstützen Preboot Execution Environment (PXE), so dass sie von einem Standard-Netzwerkadapter booten können.

Hyper-V erweitert Tiered Storage

Obwohl technisch keine Hyper-V-Funktion, eine der nützlichsten Storage-Funktionen in Windows Server 2012 R2 ist Tiered Storage. Windows Server ist nun in der Lage, zwischen Solid-State Drive (SSD) und Festplattenspeicher zu differenzieren. Das erlaubt Administratoren einen High-Speed-Tier aus SSD-Speicher und einen Standard-Tier aus normalen Festplatten zu erstellen.

Windows speichert automatisch Daten die häufig gelesen werden auf SSD. Das ist eine Möglichkeit der Datenvorhaltung mit optimaler Leistung. Wenn der High-Speed-Tier ausreichende Größe hat , dann nutzt Hyper-V diese auch als Windows-Schreib-Cache.

In gewisser Weise ähnelt VMware Virtual SAN (VSAN) der Windows-Tiered-Storage-Funktion, da beide Funktionen entwickelt wurden um SAN-ähnliche Funktionen für Datenspeicher zu bieten. Aber es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen Windows-Speicher-Tiers und VMware-VSAN. Windows-Speicherebenen (Windows Storage Tiers) werden pro physikalischen Server implementiert. VMware VSAN ist eine Cluster-Funktion. Auch wenn es Direct-Attached Storage auf Pro-Server-Basis verwendet, ist der Speicher aggregiert, sodass ein einzelner VSAN Speicher den Storage mehrerer Host-Server enthält. Im Vergleich dazu enthalten Windows-Speicherpools nur die lokalen Ressourcen.

Hypervisor verbessert Speicherung und erhöht die Leistung

VMware und Microsoft haben eine Reihe von Storage-Funktionen in ihren neuesten Versionen eingeführt. Obwohl keines dieser Features Storage-Administratoren dazu zwingen wird, die Art, wie sie Dinge tun, völlig neu zu überdenken, so können sie doch eine bessere Leistung für VMs unter Ausnutzung dieser neuen Funktionen erreichen.

Artikel wurde zuletzt im August 2014 aktualisiert

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