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Hyper-konvergente Architektur: Aggregation vs. Replikation

Aggregation in hyper-konvergenten Umgebungen hat Vorteile. Man sollte den Unterschied zu Replikationen und die Kompromisse der Technologien kennen.

Der Kern einer hyper-konvergenten Architektur besteht aus Storage-Software, welche dafür sorgt, dass Anwendungen die Performance erhalten, die sie benötigen, und Anwender die Zuverlässigkeit haben, die sie erwarten. Hyper-konvergente Infrastrukturen müssen ein Shared-Storage bereitstellen, damit virtuelle Maschinen mobil sind und Daten trotzdem verfügbar sind, falls eine Komponente ausfällt. Replikation lässt sich hier einfach installieren und offeriert hohe Flexibilität, allerdings kann dies das Dreifache an Speicherkapazität erfordern. Eine Alternative zu Replikation ist Aggregation.

Aggregation stellt hyper-konvergenten Architekturen eine geteilte (shared) Storage-Ressource zur Verfügung. Hersteller haben ihre eigenen Marketingbegriffe, aber diese Technologie fasst die internen Disks jeder Node der hyper-konvergenten Infrastruktur zusammen und stellt diese den virtuellen Maschinen als ein Speicherpool dar. Jede VM schreibt Daten auf das virtuelle Volume, das Segmente der Daten und eine Parität über alle Nodes des hyper-konvergenten Clusters hinweg verteilt ablegt.

Aggregation macht VM-Daten sofort verfügbar für jede Node im Cluster. Allerdings gibt es zwei Probleme die beim Einsatz von Aggregation als Storage-Architektur auftreten:

  1. Die Berechnung der Parität, die tausendfach in einer Sekunde geschehen kann, belastet den Prozessor. Anders als bei dedizierten Storage-Systemen übernehmen die Prozessoren einer hyper-konvergenten Architektur mehr als nur die Paritätsberechnung. Sie betreiben auch die Anwendungen. Bei einer Replikation müssen nur die geänderten Bits auf ein oder zwei Nodes im Cluster kopiert werden.
  2. Bei einer Aggregation muss der gesamte Storage-I/O über das Netzwerk und an jede Cluster-Node gesendet werden. Das bedeutet mehr Aufwand beim Hardwaredesign des Netzwerks einer hyper-konvergenten Infrastruktur. Hier muss für die Paritätsberechnung mehr Prozessorleistung in Betracht gezogen werden.

Der große Vorteil der Aggregation ist, dass die Kapazitätsnutzung extrem effizient ist. Aggregation hat einen Overhead von 25 bis 30 Prozent und schützt vor Ausfall mehrerer Nodes.

Gemischte Modelle eliminieren Schwachstellen

Um die Nachteile beider Storage-Softwareversionen zu umgehen, bieten einige Hersteller hyper-konvergenter Systeme ein gemischtes Modell an. Bei diesem Design wird eine VM lokal auf ihrem Host gespeichert und eine Kopie wird mittels Aggregation über die Nodes im Cluster geschrieben. Gelesen werden die Daten vom lokalen Host, geschrieben jeweils auf den lokalen Storage und den aggregierten Storage.

Als Resultat erhält man hohe I/O-Performance für die Leseprozesse, da die meisten Anbieter hier Flash einsetzen. Das kombinierte Design reduziert zudem den Netzwerk-Traffic, da nur die Schreibprozesse über das Netzwerk gehen.

Replikation oder Aggregation?

Zusätzliche CPU-Leistung, Netzwerk-I/O und ein gemischtes Modell können die Nachteile der Aggregation umgehen, allerdings kommen bei beiden Technologiekomponenten zusätzliche Systemkosten hinzu. Für Replikation sollte man das Dreifache an Kapazität vorhalten, was für große Rechenzentren mit hochkapazitiven Anforderungen zum Problem werden kann. Allerdings haben zahlreiche RZs keine Bedenken hinsichtlich der Kapazität für die Anwendungen, die sie in der hyper-konvergenten Umgebung betreiben wollen.

Oft ist die Kapazität der Startkonfiguration mehr als ausreichend. Für diese Anwender eignet sich Replikation, da die Technologie simpel ist und sich die Kosten besser kontrollieren lassen. Für RZs, die mit der hohen Kapazitätsanforderung der Replikation Probleme haben, eignet sich eher Aggregation.

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Artikel wurde zuletzt im März 2016 aktualisiert

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