Im Vergleich: Wie VMware und OpenStack Storage bedienen

OpenStack und VMware haben verschiedene Anforderungen und bieten verschiedene Möglichkeiten an Storage, Backup und Disaster Recovery.

Derzeit liegt das Software-defined Rechenzentrum klar im Trend und beschreibt einen evolutionären Schritt, wie IT-Ressourcen dem Tagesgeschäft zur Verfügung gestellt werden. Dieser Ansatz wird vor allen von der Virtualisierungswelle vorangetrieben, die unter anderem von VMware und Microsoft Hyper-V in die Rechenzentren gebracht wird.

Diese Plattformen, insbesondere VMware sind durch den Virtualisierungseifer der IT-Manager nahezu unantastbar geworden. Aber es gibt eine weitere Virtualisierungsumgebung, die mehr und mehr an Bedeutung gewinnt: die modulare und Open-Source-basierte Cloud-Plattform OpenStack.

VMware vSphere und OpenStack ergeben ein umfassendes Eco-System, das virtualisiertes Compute, Storage und Netzwerke bereitstellt, operiert und verwaltet. Ebenso stellt es die Management-Tools des Systems bereit, das Ressourcen-Management, Monitoring und Benachrichtigungen gewährleistet.

Verglichen mit den allgegenwärtigen und etablierten Virtualisierungsplattformen erscheint OpenStack noch neu und frisch und es stell sich die Frage, inwiefern OpenStack eine Alternative zu VMware sein könnte. Die Relevanz dieser Frage zeigt sich an Beispielen wie PayPal, die teilweise vSphere durch OpenStack ersetzt haben.

Um diese Frage zu beantworten, muss man sich mit den Möglichkeiten und auch den Herausforderungen an die IT auseinandersetzen, die mit diesen beiden Plattformen einhergehen. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist, wie beide Lösungen Storage implementieren und verwalten. In diesem Artikel vergleichen wir VMware mit OpenStack und betrachten ihre Hauptvorteile sowie ihre Einschränkung hinsichtlich des Storage.

VMware vSphere

In einer vSphere-Konfiguration wird der Storage mittels einiger Standard-Protokolle an den VMware Hypervisor ESXi gemappt. Zu den Protokollen gehören Fibre Channel (FC), iSCSI, Fibre Channel over Ethernet (FCoE) und Network File Sytem (NFS). FC-Konnektivität folgt einer Standard-Konfiguration, bei der jeder ESXi-Host über eine LUN oder ein Volume auf das Storage zugreift. Das Storage ist wiederum zu den Data Stores gemappt, die den Storage-Container einer virtuellen Maschine (VM) darstellen.

Obwohl vSphere eine Vielzahl an Verbindungsoptionen bietet, ist es aus der Historie heraus eher ein sehr traditioneller Ansatz des Storage-Managements.

Zunächst wurde die vSphere-Umgebung extern verwaltet. Typischerweise stellte dabei der Administrator vorkonfigurierte LUNs für spezifische Applikations-Performance und Verfügbarkeitsanforderungen bereit. Dieser Prozess erfolgte manuell und erforderte einen hohen Aufwand an Vorbereitung und Planung.

In darauf folgenden Updates, entwickelte sich vSphere so weit voran, dass ein gewisser Grad an Automation der Storage-Management-Funktionen erreicht wurde. VMs ließen sich dadurch in Sachen Kapazität und I/O-Loads innerhalb eines vSphere-Clusters besser ausbalancieren, und dies mithilfe von Policies innerhalb der Storage DRS. Die Storage I/O Control erlaubt die Priorisierung von Anwendungs-I/Os sowie einen einfachen Quality of Service.

VMware bemüht sich weiterhin, mehr Intelligenz zwischen Storage und Hypervisor zu installieren und hat hierfür einige APIs entwickelt, mit denen Storage-Anbieter ihre Plattformen verbessern können. Dazu gehören unter anderem vStorage APIs for Array Integration (VAAI), vStorage APIs for Storage Awareness (VASA) sowie vStorage API for Data Protection (VADP). Mit diesen APIs kann der Hyperviror den Storage so einsetzen, dass dieser die VMs effizienter verwaltet.

VAAI gewährleistet I/O-Offload-Funktionen, VASA versorgt den Hypervisor mit Informationen über die Funktionalitäten der Storage-Plattform und VADP ermöglicht anwendungskonsistente Backups und Snapshots.

Das wohl am wenigsten entwickelte Gebiet im vSphere-Storage-Eco-System ist das des Storage Provisioning. Fast jeder Storage-Hersteller verfügt über seine eigene Methode, das Storage zu provisionieren. Es gibt nur wenige oder gar keine Konsistenz hinsichtlich dessen, was sich außerhalb des SMI-S-Standards erreichen lässt. Das wiederum macht es für VMware schwierig, ein Standard-API innerhalb der Plattform für das Storage Provisioning zu entwickeln. Bislang gibt es nur Lösungen, die sich über Plug-ins in das vSphere-Management integrieren und alle Storage-Arrays fürs Provisionieren ansprechen. Allerdings ist dies immer noch ein manueller Prozess.

Die aktuellste Version von vSphere – vSphere 6 – umfasst Virtual Volumes (VVOLs), eine Technologie, die den Provisionierungs-Prozess drastisch vereinfacht. Ein Virtual Volume ist die logische Entsprechung eines Teils einer VM. Man benötigt mindestens drei VVOLs, um eine virtuelle Maschine abzubilden, wobei jedes VVOL mit den Konfigurationsdaten verbunden (gemappt) ist, VM Swap Space vorhalten und wenigstens eine Virtual Machine Disk besitzen.

Gemeinsam mit anderen Storage-Herstellern hat VMware es möglich gemacht, VVOLs innerhalb des vSphere-Eco-Systems zu erstellen und zu löschen. Das eliminiert den Administratoraufwand und schafft die Grundlage für ein Policy-basiertes VM-Management auf Storage-Ebene.

OpenStack

Das Projekt OpenStack konzentriert sich darauf, ein Eco-System zu entwickeln, dass Anwendern die Implementierung von Applikationen in Software-defined Data Centers (SDDC) ermöglicht. Die Plattform unterteilt sich in verschiedene Projekte, die jeweils einen Teil der Infrastruktur zur Verfügung stellen. So steht Nova für Compute, Neutron für Networking und Storage wird durch die beiden Komponenten Swift (Object) und Cinder (Block) bereitgestellt.

Cinder gewährleistet persistentes Block-Storage für OpenStack-Umgebungen. Die Persistenz ist von großer Bedeutung, da Vanilla OpenStack VMs (Vanilla ist ein Hadoop-Plug-in) nicht stationär sind und bei einem Herunterfahren zerstört werden. Hier erlaubt Cinder, dass lokales Server-Storage für persistente VMs genutzt werden.

Hersteller externer Storage-Lösungen können mittels eines Cinder-Treibers Block-Storage für Cinder verfügbar machen. Das ist üblicherweise ein Stück Middleware, dass die Anfragen des Cinder-APIs in Kommandos für das Storage-System übersetzt.

Mittlerweile wurden mit verschiedenen Releases neue Funktionen für OpenStack auf den Markt gebracht und die Hersteller unterstützen diese. Support für verschiedene Protokolle ist ebenso Hersteller- und Release-spezifisch und umfassen iSCSI, Fibre Channel, FCoE, NFS sowie eine Auswahl bestimmter Implementierungen wie zum Beispiel Rados Block Device für Ceph und GlusterFS.

Object Storage wird durch die Swift-Komponente abgebildet. Wie auch Cinder lässt sich Swift direkt mit Standard-Servern und -Storage in die Plattform implementieren oder über einen externen Storage-Hersteller bereitstellen.

Es gibt eine erquickliche Anzahl weiterer OpenStack-Komponenten, die sich noch immer im frühen Entwicklungsstadium befinden. So wird Backup-Support in Raksha und File-System-Fähigkeit unter Manila entwickelt. Diese Projekte werden die bestehenden Swift- und Cinder-Komponenten ergänzen, indem sie es möglich machen, Daten zwischen VMs zu teilen und VM-konsistente Backups anzulegen.

Im Vergleich: VMware vSphere vs. OpenStack

Was für Auswirkungen hätte es nun für das Storage eines Unternehmens, wenn dieses die bestehende vSphere-Plattform gegen OpenStack austauschen möchte?

Aus der persistenten Storage-Perspektive betrachtet, könnten existierende Arrays auch für den Einsatz mit OpenStack wiederverwendet werden, sofern ein Cinder-Treiber vorhanden ist.

Zum derzeitigen Evolutionsstand hat vSphere die Nase vorn und bietet mehr und ausgereiftere Funktionen. Darüber hinaus weist vSphere einen höheren Integrationsgrad mit anderen externen Storage-Plattformen auf, da sich hier VASA und VAAI nutzen lassen.

Das bedeutet, eine OpenStack-Implementierung könnte mehr Management-Overhead nach sich ziehen. Allerdings ist OpenStack eine Methode, Hardwarekosten zu reduzieren und den Bedarf an externem Storage zu eliminieren.

IT-Abteilungen, die zu OpenStack wechseln möchten, werden sich einem etwas anderem Betriebsmodell gegenüber sehen, das zwar potentiell Einsparungen in der Infrastruktur bringt, dafür aber eben mehr Aufwand an Management und Re-Design erfordert.

VMware vSphere bietet keinen direkten Support für Object Storage. Allerdings benötigt man innerhalb der Infrastruktur nicht unbedingt Object Storage, es sei denn individuelle VMs und Anwendungen haben hier Bedarf. Ist dies der Fall, dann lässt es sich einfach mit SwiftStack implementieren, oder anderem Object Storage, das mir Amazon S3 kompatibel ist.

Der größte Unterschied zwischen den beiden Infrastrukturen ist die Data Protection. VMware verfügt in vSphere über native Fähigkeiten, Backups virtueller Maschinen mit Applikationskonsistenz zu managen. OpenStack hingegen überlässt derzeit das Backup noch den Anwendern. Das hat natürlich seine Gründe. So konzentriert sich vSphere nach wie vor auf monolithische Implementationen von VMs. Das heißt, eine VM wird einer Anwendung zugeteilt. Für OpenStack ist eine VM nur einer von möglicherweise zahlreichen Servern in einer Scale-out-Applikation. Hier sieht OpenStack die Daten getrennt von den VMs gespeichert. Das wiederum macht es einfacher, diese Daten außerhalb der VM in ein Backup zu sichern.

Disaster Recovery muss derzeit ebenso noch vom Anwender implementiert werden. Es gibt in OpenStack kein Äquivalent zu vSphere Site Recovery Manager (SRM). SRM ist die VMware-Komponente, die Storage-Failover auf Array-Ebene verwaltet. Auch hier liegt bei OpenStack die Annahme zugrunde, dass das Failover von der Applikation zur Verfügung gestellt wird.

Das bedeutet aber auch, dass sich OpenStack für die meisten Unternehmen nicht als einfacher Ersatz für vSphere eignet. Firmen wie PayPal haben Entwickler, die eine Transition zu OpenStack möglich machen. PayPal entwickelte seine eigene OpenStack-Implementierung und hat damit begonnen, VMware auszutauschen. Allerdings ist diese Methode der Eigenentwicklung der OpenStack-Plattform vielen anderen IT-Abteilungen nicht möglich.

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Artikel wurde zuletzt im Juli 2015 aktualisiert

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