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Storage-Virtualisierung auf Server-Ebene richtig implementieren

Der zweite Teil unserer vierteiligen Serie zur Server-Virtualisierung zeigt, wie sich Storage- Virtualisierung auf Server-Ebene realisieren lässt.

Dies ist der zweite Teil unserer vierteiligen Serie über Block-basierte Technologien zur Server-Virtualisierung....

Im ersten Artikel, „Storage-Virtualisierung auf Block-Ebene: Gründe für die Implementierung“, erklären wir, was für Storage-Virtualisierung spricht. Im vorliegenden Teil geht es darum, wie sich dieses Prinzip auf Server-Ebene realisieren lässt. In den beiden übrigen Teilen beschäftigen wir uns damit, wie Virtualisierung im Storage-Array und auf der Ebene von Network Appliances funktioniert.

Storage-Virtualisierung auf Server- oder Host-Ebene wird als logisches Management von Storage-Volumes in einer Software-Schicht implementiert, die zwischen dem Betriebssystem und Anwendungen oder Dateisystemen liegt. Lösungen auf Host-Ebene virtualisieren meist nur das direkt an diesen Server angebundene Storage, manche allerdings können auch mehrere Storage-Subsysteme umfassen, die in einem SAN verbunden sind.

Frühe Produkte zur Storage-Virtualisierung wurden verwendet, um die Zuteilung von internen Platten-Laufwerken und mit Servern verbundenem Direct-Attached Storage (DAS) zu vereinfachen und um ein Clustering von Anwendungen zu ermöglichen. Zu den ersten Lösungen dieser Art gehörten Veritas Volume Manager und Foundation Suite. Beide machten es deutlich leichter, Storage für Anwendungen und Datei-Dienste zu erweitern und Kapazität zu provisionieren.

Mit der Zeit wurden die Kapazitäten größer als das, was sich noch leicht an einen Server anschließen ließ. Dadurch wanderte Storage-Virtualisierung als Provisioning-Tool in den Storage-Array. Anschließend nahm die Kapazität noch weiter zu, und Technologien wie iSCSI machten geteiltes Storage auch für kleinere Anwender zu einem bezahlbaren Angebot. Damit breitete sich Storage-Virtualisierung auch auf Netzwerk-basierte Appliances und Software aus, die auf gewöhnlicher Hardware lief.

Das Aufkommen von Server- und Desktop-Virtualisierung hat dieser Technologie jetzt neues Leben eingehaucht, und auch Host-basierter Storage-Virtualisierung könnte ein Comeback bevorstehen. Plattformen zur Server-Virtualisierung erfordern für die nützlichsten Funktionen eine geteilte Storage-Infrastruktur, etwa für vMotion und den Distributed Resource Scheduler (DRS) von VMware. Die geteilte Storage-Infrastruktur lässt sich mit traditionellen SANs realisieren. Viele IT-Anwender interessieren sich aber für eine einfachere Methode dafür – Host-basierte Virtualisierung ist eine davon.

Anbieter von Produkten zur Server-Virtualisierung wie VMware haben Storage als einen der „beschränkenden Faktoren“ identifiziert, die einer weiteren Verbreitung ihrer Technologie im Wege stehen. Weil diese Hypervisor-Hersteller zwecks besserer Steuerung und Auslastung CPU- und Arbeitsspeicher-Ressourcen abstrahiert haben, hat es Sinn, dass sie sich auch um Storage kümmern. Wenn Funktionalität des Storage-Controllers in den Host-Server verlagert wird, ist auch von einem „Storage-Hypervisor“ die Rede – doch das kann Probleme bereiten: Storage-Dienste wie Snapshots, Klonen und Thin Provisioning, die in Umgebungen mit virtuellen Servern und Desktops von Bedeutung sind, können die Performance des Host-Servers deutlich beeinträchtigen.

Der Ansatz von Virsto

Virsto hat eine Software-Lösung entwickelt, die auf jedem Host-Server installiert wird (entweder als VM oder als Filter-Treiber im Hypervisor) und auf dem primären Storage eine Virtualisierungsebene, genannt Virsto Storage Pool, einrichtet. Ebenfalls erzeugt wird ein hochleistungsfähiger Bereich aus Festplatten oder SSD-Laufwerken namens „vLog“. Lesebefehle werden direkt an das primäre Storage geschickt. Schreibvorgänge dagegen laufen über das vLog, das dann eine Empfangsbestätigung an die anfragende VM oder Anwendungen schickt. Das vLog schickt die Schreibvorgänge dann in asynchroner Form an das primäre Storage, so dass die Schreib-Performance weniger beeinträchtigt wird. Ein derartiger Storage-Pool kann bis zu vier Storage-Ebenen umfassen, darunter SSDs und unterschiedliche Typen von Platten-Laufwerken.

Ähnlich wie bei einem Cache verbessert auch vLog die Storage-Performance durch eine Entkoppelung der Anwendung am Frontend von der Storage-Latenz am Backend. Außerdem werden die vom Host kommenden Schreib-Vorgänge in eine Reihenfolge gebracht, was einer möglichst guten Performance des Backend-Storage dient.

Virtuelle Storage-Appliances

Ein weiteres Beispiel für Storage-Virtualisierung auf Host-Ebene sind virtuelle Storage Appliances (VSAs). Dabei handelt es sich um Storage-Controller, die auf einer VM laufen und das direkt mit ihrem Host und anderen Hosts im selben Cluster verbundene Storage virtualisieren. Auf diese Weise bieten VSAs eine einfache Infrastruktur für geteiltes Storage, mit der sich hohe Verfügbarkeit, VM-Migration und besseres Storage-Provisioning unterstützen lassen. Für viele Unternehmen bedeutet das, dass sie auf Einrichtung und Management von SAN oder NAS für ihre virtuelle Server- und Desktop-Infrastruktur verzichten können.

VSphere Storage Appliance. Die vSphere Storage Appliance von VMware läuft als VM und macht aus dem mit den einzelnen ESX/i-Hosts verbundenen DAS in einem Cluster mit zwei oder drei Knoten einen geteilten Storage-Pool. RAID-Schutz innerhalb jedes Knotens und Mirroring zwischen den Knoten im Cluster wird unterstützt. Technisch gesehen handelt es sich dabei um eine Datei-basierte Architektur, faktisch aber bietet die VMware-VSA eine Storage-Virtualisierung der Kapazität der einzelnen Hosts im Cluster auf Block-Ebene. Sie ermöglicht damit dieselben Vorteile wie vergleichbares geteiltes Block-basiertes Storage.

HP LeftHand Virtual SAN Appliance. Die Software P4000 VSA funktioniert ähnlich wie das VSA-Angebot von VMware, geht dabei aber über das an die Hosts angeschlossene DAS hinaus: Sie ermöglicht die Schaffung eines geteilten Pools einschließlich externem Storage, das als iSCSI- oder FC-SAN zur Verfügung steht. Jegliches verfügbares Storages wird dabei im Prinzip zu einem LeftHand-Storageknoten gemacht, der lokal oder für DR-Zwecke an einem Remote-Standort untergebracht sein kann. P4000 ermöglicht Snapshots und Thin Provisioning und unterstützt Hyper-V ebenso wie VMware.

DataCore SANsymphony-V. Die DataCore-Lösung ist eine VM-Implementation der Software SANsymphony, bei der das DAS jedes unter VMware, Hyper-V oder Xen laufenden Hosts zu einem geteilten Storage-Pool zusammengefasst wird. Ebenso ist SANsymphony-V wie die HP-Lösung in der Lage, auch externe, Netzwerk-basierte Server zu virtualisieren; bei einer Migration auf eine traditionelle Infrastruktur für geteiltes Storage kann die Software zudem auf externen Servern wieder eingesetzt werden. Zu den gebotenen Storage-Diensten zählen Snapshots, Thin Provisioning, Auto-Tiering und Remote-Replikation.

FalconStor NSS Virtual Appliance. Die Network Server Virtual Appliance (NSS VA) von FalconStor ist eine reine Software-Version der NSS-Hardware des Unternehmens. Sie schafft einen virtuellen Storage-Pool, in dem das DAS mit den anderen Hosts im Netzwerk geteilt wird. Ähnlich wie bei den DataCore- und LeftHand-Lösungen lässt sich dieser Pool um jegliches im Netzwerk verfügbare iSCSI-Storage erweitern. Die NSS Virtual Appliance bietet Snapshots, Thin Provisioning, Read/Write-Caching, Remote-Replikation und Volume-Tiering.

Die richtigen Einsatzbereiche

Lösungen für Host-basierte Storage-Virtualisierung werden derzeit meist in Umgebungen mit virtualisierten Servern und Desktops eingesetzt. Dort sollen ihre Funktionen für Hochverfügbarkeit zur Geltung kommen, außerdem sollen sie Storage-Performance, Auslastung und Management-Effizienz verbessern. In kleineren Umgebungen ließe sich eine VSA auch für die Storage-Provisionierung für physische Server einsetzen.

Eric Slack ist Leitender Analyst bei Storage Switzerland.

 

 

Artikel wurde zuletzt im Januar 2012 aktualisiert

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