Block oder File war gestern


Die Ära des VM-zentrischen Speichers hat begonnen
VM-zentrischer Speicher bietet Analysen in Echtzeit und kann somit den Performancebedarf einer jeden VM offenlegen

(18.03.16) In seinem bekannte Buch 'The seven habits of highly effective people' beschreibt Stephan R. Covey die Macht eines Paradigmenwechsels, also die Änderung einer grundsätzlichen Denkweise. Ein Paradigmenwechsel macht es möglich einen Sachverhalt zu erkennen, der vorher aufgrund eine anderen Denkweise nicht möglich schien.

In der IT werden wir jeden Tag mit neuen 'revolutionären', 'bahnbrechenden' oder 'disruptiven' Technologien konfrontiert, deren Neuerung beim genauen Hinsehen eher in der kreativen Neuformulierung von Marketingphrasen besteht, als aus wirklich neuen Entwicklungen. Die wirklichen Revolutionen sind auf den ersten Blick selten für jeden zu sehen und brauchen trotz allem revolutionärem Impetus eine Weile um im Alltag der Rechenzentren anzukommen.

VM-zentrischer Speicher ist ein gutes Beispiel dafür. Auch VM-zentrischer Speicher speichert natürlich Blocks und baut auf bewährter Speichertechnologien auf. Bedenkt man aber den Anteil an virtuellen Workloads bereits heute und in Zukunft, kommt man zu dem Ergebnis, dass der Speicher der Zukunft VM-zentrisch sein muss. Erst dieser Paradigmenwechsel macht es möglich sich von alten Speichertechnologien zu lösen, die nicht mehr Zeitgemäß sind, weil ihr Ansatz nicht VM-zentrisch ist.

Entsprechend sieht auch Kieran Harty, CEO und Mitbegründer von Speicherhersteller Tintri eine neue Speicherära aufkommen: Die Ära des VM-zentrischen Speichers, der den beiden ersten Ären 'Block' und 'File' folgt.

Mehr als zwanzig Jahre lang basierte konventioneller Speicher auf Block- oder File-Speicher. Die Speicherwelt war recht einfach und da beide Technologien in der Lage waren Unternehmensapplikationen zu unterstützen, teilte sich der Speichermarkt überschaubar in zwei überlappende Lager auf. Jeweils abhängig vom Anwendungsfall und der Kapazität konnten SAN-, NAS- und DAS-Segmente von einer Vielzahl von Herstellern mit ähnlichen Speichersystemen bedient werden.

Block-Speicher definierte die erste Ära des Speichers seit den frühen neunziger Jahren. Firmen wie EMC verkauften in dieser Ära auch physisch tatsächlich sehr große Speicherkisten, die die noch recht überschaubare Speichermenge einer jeden Firma zu jener Zeit gut verwalten konnte. Um die Jahrtausendwende verlangte die digitale Transformation und die damit eingehend wachsende Datenmenge nach einem einfacheren Speicher, der vor allem Dateien speichern konnte. Dies war der Beginn der zweiten Ära des Speichers: File-Speicher, seit seiner Einführung auch einfach oft nur "Filer" genannt. File-Speicher half dabei, hierarchische Daten sehr einfach zu speichern. Nichts deutete auf den Beginn ein neues Zeitalter in der Speichertechnologie hin.

Doch dann kam Virtualisierung und krempelte die gesamte IT-Industrie grundlegend um. Auch die Speicherindustrie blieb nicht verschont: Virtualisierung trennte Speicher von physischen Workloads und stellte die früheren Speichertechnologien vor massive Herausforderungen, die offenbar nur durch einen komplett neuen Speicheransatz lösbar sind. In die Reihe SAN, NAS und DAS reiht sich nun ein weiterer Begriff ein: VAS (VM-Aware Storage, VM-zentrischer Speicher), der nach Block und File nun die dritte Ära des Speichers einläuten könnte: Die Ära des VM-zentrischen Speichers.

Konventioneller Speicher für Virtualisierung ungeeignet
Die Geschichte von Datenspeichern für Unternehmen reicht Jahrzehnte zurück. Es gab große Speicherlösungen schon für Mainframes lange bevor das PC-Zeitalter für ein exponentielles Datenwachstum sorgte. Der erste Fokus bestand aus DAS (Direkt Attached Storage), die entweder an Server oder PCs angeschlossen waren. Über die Zeit versuchten Organisationen ihre Speicherressourcen mehr und mehr an das gesamte Netzwerk zu liefern, was in NAS- und SAN-Ansätzen resultierte. Konventioneller Speicher, ob direkt oder vernetzt, hat Speicher für Jahrzehnte definiert und würde dies wohl auch noch für viele weitere Jahre tun, wenn nicht infolge Virtualisierung und Cloud die Karten neu gemischt worden wären. In einem modernen Rechenzentrum sind heute jedoch bereits ungefähr 75 Prozent aller Workloads virtualisiert Tendenz steigend. Ältere Speichertechnologien, die für eine physische Welt entwickelt wurden, eignen sich für Virtualisierung hingegen weniger.

Die beiden heutzutage größten Probleme bei der Speicherung von immer mehr Daten sind Performance und komplexe Verwaltung, wobei Admins vor allem Random I/Os zu schaffen machen, wie sie vermehrt in virtualisierten Umgebungen vorkommen. Virtuelle Umgebungen generieren eben weitaus mehr Random I/Os als physische und bremsen den Speicher damit aus. Server können nun einmal mehrere Tausend VMs unterstützen, jede einzelne davon mit ihrem eigenen I/O-Stream. Konventioneller Speicher kann da einfach nicht mithalten.

Um die technologischen Limitierungen von konventionellem Speicher zu überwinden, begannen Hersteller schnelleren Flash-Speicher zu nutzen, um mehr IOPs zu generieren. Flash kann zwanzigmal geringere Latenzen und Zehntausende IOPs erreichen und das bei hoher Datendichte und geringem Energieverbrauch. Der fallende Preis für Flash half einigen Speicherherstellern von konventionellen, langsamen physischen Speichersystemen, da sie ein teures Flash-Etikett auf ihre Produkte kleben konnten, um ihren alternden Systemen vermeintlich Beine zu machen. Eine Flash-Ebene sollte die Performance-Probleme lösen, über die viele Kunden aufgrund gesteigerter Workloads von Virtualisierung und der Cloud klagten.

Der Beginn der Ära des VM-zentrischen Speichers?
Zwar sind ältere Speichersysteme mit einem hinzugefügten Flash-Speicher schneller als vorher, sie haben aber weiterhin eine fundamentale Beschränkung, da der Speicheransatz konventionell ist basierend auf LUNs und Volumes. Flash-Speicher gibt einer Organisation eine Menge IOPS an die Hand. Noch besser wäre es jedoch zu wissen, wie dieser Performance-Boost am besten eingesetzt werden kann. Insbesondere dann, wenn die Menge virtualisierter Workloads einer Firma stetig wächst und man so effizient wie möglich wachsen will.

Speicher an sich bietet einem Unternehmen generell ja keinen Mehrwert den bieten die Anwendungen, die auf dem Speicher laufen. Admins verwalten Anwendungen und benötigen Einsicht in die Performance-Parameter einer jeden individuellen VM und das in Echtzeit. VM-zentrischer Speicher bietet diese Analysen in Echtzeit und kann somit den Performancebedarf einer jeden VM offenlegen, was dabei hilft, Workloads effizient über verschiedene Typen von Arrays auszubalancieren und somit Ressourcen spart.

Unternehmen, die weniger in konventionellen Speicherkonzepten denken, wie etwa LUNs, Volumes oder Striping, sondern sich auf VMs konzentrieren, werden die Kosten für Speicher besser kontrollieren können. VM-zentrischer Speicher kann den Fokus vom Speicher nehmen und ihn auf Applikationen lenken, wo er auch hingehört.

Block- und Filespeicher waren zu ihrer Zeit revolutionär. Heute können diese Technologien nicht mit den Bedürfnissen von Unternehmen mithalten, die in Virtualisierung und Cloud investieren. Die Transformation hin zu einem vollkommen virtualisierten Rechenzentrum beschleunigt auch den Einsatz von Speicher für dieses Zeitalter: Der Ära des VM-zentrischen Speichers.

Über den Autor
Kieran Harty ist Chief Technology Officer und Mitbegründer von Tintri. Bevor er die Rolle als CTO einnahm, diente er Tintri als Chairman. Sieben Jahre lang trieb er davor als Executive Vice President der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei VMware die Entwicklung aller VMware-Produkte voran, inklusive der ersten und darauf folgende ESX Server, Virtual Center und VMwares Desktop-Produkte. Vor VMware war Harty Vice President R&D bei Visigenir/Borland und Chief Scientiest bei TIBCO. Harty hält einen Master in Computerwissenschaften des Trinity College Dublin.
(Tintri: ra)

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