Storage-Virtualisierung - wie funktioniert das ?

 

Unter Storage Virtualisierung versteht man die Abschirmung der physischen Hardware vom "Verbraucher", also den Servern oder deren Betriebssystemen. Einfacher ausgedrückt: der Server "sieht" nicht, welche Storagesysteme ihm eigentlich die "Laufwerke" zur Verfügung stellen. Er hat also keinen direkten Zugriff auf die Hardware. Der Server sieht nur "virtuelle Laufwerke" oder eine LUN (Logical Unit Number) mit einer gewissen Kapazität in GB oder TB. Diese logische Zwischenschicht kann auf verschiedene Arten aufgebaut werden: mittels Software, die auf den Servern selbst oder einem dedizierten System läuft oder innerhalb des Storagesystems, dessen Controller selbst die Virtualisierung vornehmen.

 

Merkmale der Storage Virtualisierung:

Skalierbarkeit (sowohl Kapazität als auch Leistung)

Last-Verteilung

Thin-Provisioning

Tiering

Replikation oder Spiegelung ... von ganzen Storage-Systemen oder einzelnen LUNs

 

Im Idealfall kann also ein System von Hersteller A zur Storage-Virtualisierung verwendet werden, während "dahinter" andere Systeme von Hersteller B und C aus einer vorhandenen Umgebung liegen können. Die Virtualisierung kapselt die Eigenheiten dieser Systeme dann von den Servern ab. Auf diese Art muss man nicht alle Storagesysteme durch eine neue Lösung ersetzen, sondern kann schrittweise vorgehen, indem man diese zunächst virtualisiert und dann ersetzt oder aufrüstet.

Vorteile der Storage-Virtualisierung:

Skalierbarkeit kann über die Grenzen einzelner Systeme hinausgehen, da verschiedene Systeme zu einem virtuellen System zusammengefasst werden können. Je nach Ausführung findet dann auch eine automatische Lastverteilung auf die verwendeten Controller statt.

Thin-Provisioning belegt nur den tatsächlich vom Server verwendeten Platz auf der (logischen) Festplatte, das Betriebssystem glaubt aber, auf einer viel größeren Partition zu arbeiten. Auf diese Art kann der vorhandene Speicherplatz sehr viel ökonomischer genutzt werden, ohne dass man auf Betriebssystem-Ebene darauf achten müsste. Beispiel: ein Windows-Server erhält eine 120 GB "Festplatte C:", belegt aber zunächst nur 35 GB davon. Auf dem Storagesystem werden dann per "Thin Provisioning" auch nur 35 GB tatsächlich belegt. Wenn der Platzbedarf dieses Servers wächst, erhält er den weiteren Platz je nach Bedarf dynamisch im laufenden Betrieb zugewiesen.

Tiering gibt es unter verschiedenen Namen bei allen Storage-Anbietern, gemeint ist der Einsatz von unterschiedlich schnellen Laufwerken für unterschiedliche Einsatzzwecke: zum Beispiel benötigt das Mailarchiv bestimmt keine SSD-Laufwerke, sondern kommt mit preiswerten und langsameren NL-SAS-Laufwerken aus, die dafür jedoch eine höhere Kapazität bieten. Das Storagesystem wählt je nach Zweck die dafür geeignete Kategorie an Laufwerken aus. Dadurch kann das Storagesystem insgesamt kostengünstiger aufgebaut werden, da langsamere Laufwerke natürlich preiswerter sind. Es gibt sogar Systeme, die bei Einsatz von 5-10% SSD-Laufwerken (gemessen an der Gesamtkapazität) eine Performance-Steigerung von 300 % für das gesamte Storagesystem versprechen. ( IBM "Easy Tier"-Funktion in der StorWize-Familie)

Replikation soll im Wesentlichen die Verfügbarkeit des Storagesystems sicherstellen, dient also dem Desaster Recovery. Es gibt hier unterschiedliche Ansätze, Spiegelung auf System- oder Controller-Ebene, auf LUN-Ebene oder als eine Art Netzwerk-RAID-System. Eine Spezial-Anwendung der Replikations-Funktion im Zusammenhang mit der Storage-Virtualisierung sei hier auch erwähnt: Es gibt (preiswerte) Systeme, die eine Art "Einbahn"-Virtualisierung zur Übernahme von Daten aus vorhanden Storagesystemen auf das neue Systeme bieten, ohne dass der laufende Betrieb dazu unterbrochen werden muss. Zum Beispiel bietet bereits das Einstiegssystem IBM Storwize V3700 diese Funktion, wie sie sonst nur sehr viel teurere Systeme besitzen.

Nachteile der Storage-Virtualisierung:

Natürlich kostet die Virtualisierung Performance, deshalb sind diese Funktionen auch nur in entsprechend leistungsfähigen Controllern zu finden, bzw. setzen in der Software-Variante entsprechend leistungsfähige Server voraus.

Zweitens sind die Systeme unbedingt ausfallsicher auszulegen, sonst ist das gesamte Storagesystem nicht mehr verfügbar.

 

Fazit:

Die Vorteile überwiegen die Nachteile bei weitem, die Kostenfrage ist dann im Einzelfall zu betrachten.

 

Weiterführende Links:

1. Wikipedia: Speichervirtualisierung