Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene: Gründe für die Implementierung

IT-Abteilungen profitieren von Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene. Hier werden die Vorteile einer Implementierung aufgezeigt.

Dies ist der erste Artikel einer vierteiligen Serie über Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene. Darin beschäftigen wir uns mit den Vorteilen, die sich für IT-Abteilungen aus der Implementierung einer Block-Virtualisierung ergeben. In den weiteren Teilen erläutern wir die Implementierung auf Server-Ebene, im Storage-Array und auf Ebene von Netzwerk-Appliances.

Bei Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene handelt es sich um einen Storage-Dienst für die Bereitstellung von flexibler und logisch strukturierter Storage-Kapazität für Anwendungen und Nutzer. Dabei werden die Adressen der physischen Speicherzellen abstrahiert. Diese Software-Ebene registriert I/O-Anforderungen für die logische Kapazität und ordnet sie den entsprechenden physischen Speicherzellen zu. Somit ermöglicht Virtualisierung Administratoren die Bereitstellung von Storage-Kapazität bei Bedarf und unabhängig vom Standort der physischen Speicherzellen. Gleichzeitig entlastet diese Vorgehensweise den Nutzer im Hinblick auf möglicherweise störende Details wie Erweiterung, Datenschutz oder Systempflege.

Unter den vielen am Markt erhältlichen Virtualisierungstechnologien ist die Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene schon seit vielen Jahren vertreten. Zwar wurde sie in Rechenzentren nie so populär wie die Server-Virtualisierung, fand jedoch immer wieder Anwendung. Von den 433 Teilnehmern einer Umfrage zu Kaufabsichten des Magazins Storage im Herbst 2011 hatten 32 Prozent zumindest einen Teil ihres Storage virtualisiert, weitere 23 Prozent gaben an, diese Möglichkeit zu prüfen. Unter den Befragten mit bereits erfolgter Virtualisierung hatten 14 Prozent ihren gesamten und 72 Prozent zumindest einen Teil ihres Block-Storage virtualisiert.

Die Technologie lässt sich intern auf die Kapazität anwenden, die nur mit dem Controller für die Virtualisierungs-Engine verbunden ist. Sie steht allerdings auch für externe Storage-Geräte in einem Netzwerk zur Verfügung. Bei externen Systemen kann es sich dabei um Storage eines einzigen Hersteller handeln (homogenes System) oder um mehrere Systeme unterschiedlicher Anbieter (heterogenes System).

Am häufigsten werden homogene Services auf Host- oder Array-Ebene implementiert. Eine Alternative ist die Implementierung Netzwerk-basierter Appliances, bei denen es in der Regel um heterogene Systeme geht. Zudem erfolgt die Storage-Virtualisierung meist in der Absicht, geteiltes Storage in eine virtuelle Server-Umgebung zu integrieren. Oft wird eine VM-basierte Appliance verwendet, die Vorteile wie VM-Mobilität, Host-Clustering und dynamische Provisionierung bietet.

Womöglich war Storage-Konsolidierung früher sogar der wichtigste Grund für die ersten SAN-Implementierungen. Dabei wurde durch die Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene ein physischer Pool mit gemeinsam genutztem Speicher erstellt – die Anbindung an das SAN (Fibre Channel verwendet sogar den SCSI-Befehlssatz) ersetzte so das Direct-Attached Storage (DAS) für die einzelnen Server. Neben der Bereitstellung von Kapazität für mehrere Host-Server boten diese „Enterprise“ Disk-Array-Systeme eine Reihe weiterer Services, darunter Snapshots und Remote-Replikation sowie später auch Thin Provisioning und Deduplizierung.

Bei modernen Storage-Architekturen mit Scale-Out ist eine logische Storage-Virtualisierung erforderlich, damit ein einheitlicher Storage-Pool mit Elementen aus mehreren physisch getrennten Einzelmodulen entstehen kann. Allerdings hat sich Storage-Virtualisierung auch bei herkömmlichen Scale-Up-Designs mit verschiedenen Ausprägungen zu einem Standardmerkmal entwickelt. Nahezu alle Arrays der Enterprise-Klasse sowie viele Systeme in mittelständischen Unternehmen sind heute damit ausgestattet. Ohne diese Funktion ist eine effiziente Verwaltung von geteilten Storage-Systemen kaum noch möglich. Dies gilt vor allem für große Implementierungen mit einer hohen Anzahl von Host-Zugriffen oder für Umgebungen, in denen eine hohe Verfügbarkeit erforderlich ist.

Argumente für Storage-Virtualisierung

Aus welchen Gründen sollte eine IT-Abteilung ihre Storage-Ressourcen virtualisieren? Eine Storage-Virtualisierung kann in vielen Szenarien sinnvoll sein. Gehen wird sie der Reihe nach durch.

Unterstützung von Server-Virtualisierung und hoher Verfügbarkeit.  Durch eine Storage-Virtualisierung lässt sich geteiltes Storage realisieren. Dieses wiederum eröffnet Möglichkeiten für VM-Migration und Unterstützung von Load-Balancing zwischen Hosts – ohne eine vorherige Migration von Daten zwischen den Storage-Systemen. Geteiltes Storage vereinfacht zudem die Optimierung von Storage-Ressourcen in einer dynamischen virtualisierten Umgebung. Mit einem gemeinsamen Storage-Pool lässt sich auch das Clustering von Virtualisierungs-Hosts unterstützen. Dies ermöglicht eine höhere Verfügbarkeit durch automatisches Failover oder einen schnelleren Neustart von VMs bei Auftreten eines Fehlers. Ähnlich kann ein gemeinsamer Pool mit hoch verfügbarem Storage zur Unterstützung wichtiger Anwendungen auf physischen Servern genutzt werden, beispielsweise für das manuelle Failover von Storage-Systemen oder zur Unterstützung von Cluster-Anwendungen.

Einfache Verwaltung. Der Verwaltungsaufwand für ein großes geteiltes Storage-System ist geringer als für einzeln mit dem jeweiligen Host verbundene DAS-Systeme. Zudem ermöglicht die Storage-Virtualisierung eine problemlose Erweiterung der Storage-Kapazität. Dies bietet Vorteile bei der möglicherweise erforderlichen Vergrößerung vorhandener Arrays oder bei der Migration von Daten zwischen Storage-Systemen. Vermutlich verfügen die meisten großen Shared-Storage-Arrays auch über bessere Management-Tools und Funktionen. Damit vereinfachen sich die Zuweisung neuer Server sowie tägliche Wartungs- und Pflegearbeiten, und die administrativen Kosten pro Terabyte sinken.

Konsolidierung und Tiering. Vor allem bei Netzwerk-basierten Appliances kann die Storage-Virtualisierung eine Konsolidierung vorhandener Storage-Ressourcen und deren Zuweisung vereinfachen. So lassen sich beispielsweise für die Performance wichtige Produktionsdaten in neuere Arrays verschieben, während ältere Systeme als Kapazitäts-Tier oder für Disk-Backups genutzt werden. Viele Storage-Systeme und Virtualisierungs-Appliances verfügen zudem über Tiering-Funktionen für genau diesen Anwendungsfall.

Leichterer Datenschutz und Wiederherstellung Storage-Virtualisierung kann die Daten-Konsolidierung in einer Umgebung unterstützen, um so das Kopieren und Auslagern dieser Daten für eine spätere Wiederherstellung vorzubereiten. Manche Lösungen zur Storage-Virtualisierung verfügen zu diesem Zweck bereits über Funktionen für eine asynchrone Remote-Replikation.

Implementierung

Es gibt drei verbreitete Möglichkeiten für die Implementierung von Block-Virtualisierung: Erstens kann sie als Komponente des Software-Stacks auf dem Hypervisor, als VM oder als Anwendungsserver mit Zugriff auf DAS laufen. Zweitens kann Virtualisierung als Teil der Software realisiert sein, die auf dem Storage-Controller eines Standalone Disk-Array-Systems ausgeführt wird. Und drittens ist die Einbettung in eine Storage-Appliance möglich, die mit dem Netzwerk verbunden ist – entweder als sofort einsatzbereite Hardware-Appliance mit integriertem Storage oder als Software-Lösung, die auf einem Standard-Server ausgeführt wird. Diese Möglichkeiten werden in den nachfolgenden Tipps einzeln erörtert.

Eric Slack ist Leitender Analyst bei Storage Switzerland.

Artikel wurde zuletzt im Januar 2012 aktualisiert

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