Server-side Caching: Wie sie durch Server-seitiges Caching Geld sparen

Server-seitiges Caching reduziert die Kosten. Außerdem verlängert es die Lebensdauer des Storages und erhöht die Performance der virtuellen Maschinen.

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Disk-Arrays

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Es ist allgemein bekannt und auch dokumentiert, dass Server-Virtualisierung konventionelle Festplatten an ihre Grenzen bringt. Mit virtuellen Maschinen (VM) gut bestückte Umgebungen schicken eine Vielzahl an Anfragen zufälliger Lese- und Schreib-Zugriffe (I/O) an die Disk-Arrays. Damit überfluten Sie die Festplatten-Controller und führen somit zu erhöhter Latenz des Storage. Ein weiteres Resultat daraus ist verminderte Performance der Applikationen. Um diesen Umstand zu adressieren, setzen viele Storage-Architekten auf Lösungen mit Server-seitigem Caching.

Server-side Caching ist ein guter Ansatz, um dem Problem Festplatten-I/O Herr zu werden. Dadurch setzen Sie schnelle SSD-Ressourcen direkt dort ein, wo sich die Problemzone befindet – im Server selbst. Wenn Unternehmen das mit intelligentem Software-Caching paaren, können sie damit die Performance von VM-Applikationen signifikant steigern. Weiterhin erhöht sich die Lebensdauer der herkömmlichen Festplatten und Sie sparen sich natürlich die Anschaffung eines neuen Storage-Arrays. Kurz gesagt kann Server-seitiges Caching jede Menge Geld sparen.

Die Herausforderung ist wie immer, das richtige Produkt zu finden. Auf dem Markt gibt es derzeit einige, die teilweise ähnliche Funktionalitäten anbieten. Allerdings gibt es auch viele Unterschiede. Somit müssen Sie sich vor einer Einkaufs-Tour Gedanken machen, was Ihren Ansprüchen genügt.

Performance von Kapazität separieren

Prinzipiell sind alle Produkte für Server-seitiges Caching so gestaltet, dass Sie Storage-Performance von Storage-Kapazität trennen. Oder anders gesagt: die sehr schnellen SSD-Geräte fungieren als Geschwindigkeits-Zone (Performance Tier) und die konventionellen Festplatten als Container für hohe Kapazitäten. Davon profitieren Sie doppelt. Die Lesegeschwindigkeit wird beschleunigt und das Storage-System im Hintergrund kann sich darauf konzentrieren, die Daten zu schützen und führt in erster Linie Schreibzugriffe aus. Lese-intensive Umgebungen spüren somit einen Anstieg der Lese- und Schreib-Geschwindigkeit, weil die Lese-Anfragen in den Cache verlagert werden.

Write-back Caching

In diversen schreib-intensiven Umgebungen können Sie sich womöglich die zusätzliche und durch die Netzwerk- und Storage-Protokoll-Stacks verursachte Latenz nicht leisten. Diese ergibt sich aber zwangsläufig, um die Schreib-Operationen zu vollenden. Dieses Problem lösen Sie mit Write-back Caching. Es gibt einige Software-Produkte mit dieser Technologie. Dazu gehört FlashSoft von SanDisk. Erteilt eine Anwendung einen Schreibauftrag, werden die Daten in den Cache geschrieben. Die Anwendung wird sofort benachrichtigt, dass der Vorgang abgeschlossen ist. Mit dieser Technologie umgehen Sie also den Nachteil der erhöhten Latenz. Weil nur ein kleiner Teilsatz der Daten zu jedem Zeitpunkt aktiv ist, sammelt FlashSoft die Schreibaufträge. Diese werden dann in Form von längeren und sequenziellen Schreibvorgängen ausgeführt, was sich wiederum positiv auf die Lebensdauer des Storages auswirkt.

Das Caching in die Hand des Hypervisors oder Gast-Betriebssystems legen?

Wir müssen uns außerdem mit dem Thema befassen, ob das Caching vom Hypervisor oder vom Gast-Betriebssystem übernommen werden soll. Hypervisor-basiertes Caching ist die einfachste Art, um die Performance virtueller Maschinen zu erhöhen. Durch eine einzelne Installation profitieren alle virtuellen Maschinen auf diesem Host vom Zugriff auf die Caching-Ressourcen. Der Nachteil ist eine potentielle Verschwendung, da möglicherweise nicht alle virtuellen Maschinen High-Speed Caching benötigen. Legen Sie das Caching auf die Ebene der Gäste, können Sie die begrenzten SSD-Quellen gezielter verteilen. Allerdings verbraucht das bei der Integration mehr Zeit, weil Sie die entsprechende Caching-Software auf jedem einzelnen Gast-Betriebssystem installieren müssen. Caching-Technologie wie Intels CAS (Cache Acceleration Software) unterstützt sogar beide Arten von Caching – Hypervisor- und Gast-basierend. Somit sind Administratoren flexibler beim Ausrollen von Caching-Software und können gezielt auf die Ansprüche der jeweiligen Infrastruktur eingehen.

Unterstützung für sofortige Migration virtueller Maschinen (Hot Virtual Machine Migration)

Möglicherweise ist Ihr wichtigstes Kriterium bei der Wahl einer Cache-Lösung, wie gut diese mit fortgeschrittenen Server-Virtualisierungs-Möglichkeiten wie VMware vMotion zusammenarbeitet. Viele Angebote erlauben es Administratoren, einen gemeinsam genutzten (shared) Cache außerhalb des Host-Systems zu erstellen. Ein Beispiel wäre ein Storage-System mit NVM (Non-volatile Memory). Sollte eine virtuelle Maschine von einem Host auf einen anderen umziehen müssen, bleiben die Inhalte im Cache des Storage-NVM bestehen. Diese lassen sich der verschobenen virtuellen Maschine wieder zuweisen und die Anwendungs-Performance leidet nicht unter dem Umzug.

Globales Cache-Pooling

Andere Lösungen wie Infinio und Pernix Data erlauben das gemeinsame Nutzen von SSD-Ressourcen über mehrere Host-Systeme hinweg. Somit ist Server-seitig eine hohe Performance möglich, ohne dass Sie bei der Migration von virtuellen Maschinen den lokalen Cache ausweisen müssen. In manchen Umgebungen ist diese Herangehensweise das „Beste aus zwei Welten“.

Fazit

Um den ROI für die Investitionen der virtuellen Server-Infrastruktur einhalten zu können, müssen Firmen Wege für die Erweiterung der Lebensdauer der eingesetzten Storage-Geräte finden. Gleichzeitig muss sich aber auch die Performance der virtuellen Maschinen erhöhen. Mit Server-seitiges Caching gibt es eine Lösung, die beide Bereiche zu einem erschwinglichen Preis verbessert.

Artikel wurde zuletzt im November 2013 aktualisiert

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