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Das bringt Speichervirtualisierung
Das bringt Speichervirtualisierung
Virtualisierung auf dem Speichermedium
Speichermedien, zum Beispiel Disk-Subsysteme, sind Maschinen, die mit vielen Festplatten ausgestattet sind. Die Hersteller liefern Werkzeuge mit, mit deren Hilfe sich diese Plattensammlungen überwachen und verwalten lassen. Die Virtualisierung kann auf den Speichermedien selbst stattfinden: Auch hier werden über eine Software die physischen Festplatten zu logischen Volumes zusammengefasst. Die Server können auf diese Volumes zugreifen und Daten abholen oder zurückschreiben. Diese Speichermedien sind in zwei Techniken im Einsatz: SAN (Storage Area Network) und NAS (Network Attached Storage).
In einem SAN greifen die Server auf Blockebene auf die Festplatten zu. Sie nutzen dabei Protokolle wie Fibre Channel, SCSI (Small Computer System Interface) oder iSCSI (Internet Small Computer System Interface). Fibre Channel ist eine serielle Hochgeschwindigkeitsübertragungstechnik, die sich auch über Glasfaserkabel nutzen lässt, SCSI ist eine parallele Schnittstelle für Datenübertragungen, mit iSCSI lassen sich Blockdaten über ein IP-Netzwerk übertragen. Dadurch sind keine dedizierten Verkabelungen wie bei SCSI nötig, die bestehende Ethernet-Struktur lässt sich hierfür nutzen. Eine neuere Entwicklung ist FCoE (Fibre Channel over Ethernet): Mit geeigneten Switches lassen sich Daten auch im Fibre-Channel-Protokoll übers Ethernet-LAN übermitteln – siehe dazu unser vierter Schwerpunktartikel auf Seite 36
NAS eignet sich für Virtualisierung auf Dateiebene. Die Anwendungsserver greifen über Protokolle wie CIFS (Common Internet File System) oder NFS (Network File System) auf die NAS-Speichereinheiten zu. Leider müssen Administratoren die Virtualisierung auf jedem einzelnen Speichergerät veranlassen, dafür werden die Anwendungsserver nicht mit zusätzlichen Operationen belastet.
Speichervirtualisierung im Netz
Eine Virtualisierung lässt sich ausserdem realisieren, indem zwischen die Anwendungsserver und die eigentlichen Speichergeräte eine zusätzliche Schicht eingezogen wird, die sogenannte Virtualisierungsschicht. Es gibt zwei Arten der Virtualisierung im Netz: Virtualisierung im Datenpfad, meist «In-Band-Virtualisierung» genannt, und Virtualisierung ausserhalb des Pfades oder «Out-of-Band-Virtualisierung». Die Virtualisierungsarbeit übernehmen in beiden Fällen dedizierte Komponenten wie intelligente SAN-Switches oder spezielle Virtualisierungs-Appliances. Sie koordinieren die Kommunikation zwischen Anwendungsservern und Speichergeräten und verwalten und virtualisieren die Speichermedien. Mit beiden Verfahren ist ein Zugriff auf die Speicher sowohl auf Block- als auch auf Dateiebene möglich – SAN und NAS lassen sich vermischen.
Bei der In-Band-Virtualisierung liegen Hardware und Software direkt im Datenpfad zwischen Servern und Speicher. Die Anwendungsdaten, die von den Servern angefordert werden, und die Kontrolldaten, mit denen die Virtualisierungshardware mit den Servern spricht, gehen über den gleichen Datenpfad. Die Virtualisierungshardware ist aus diesem Grund zweigeteilt. Ein Teil verwaltet die Speichergeräte und fasst sie zu logischen Volumes zusammen. Der andere Teil kümmert sich um die Kommunikation mit den Servern. Weil sowohl Nutzdaten als auch Kontrolldaten durch die Virtualisierungshardware fliessen, entsteht womöglich ein Flaschenhals. Damit das nicht geschieht, arbeitet die Hardware in der Regel mit einem Cache. Wenn von den Servern schreibintensive Daten zum Speichern angeliefert werden, lässt sich so die Gefahr eines Engpasses verringern
Wie erwähnt, hängt die Virtualisierungskomponente im Datenpfad zwischen Servern und Speichermedien. Wenn sie ausfällt, ist Schluss mit Storage: Das Virtualisierungsgerät ist ein «Single Point of Failure». Aus diesem Grund raten Experten dazu, die Virtualisierungsschicht hochverfügbar auszulegen, zum Beispiel durch Clustering. Damit kann beim Ausfall eines Virtualisierungssystems ein anderes dessen Arbeit übernehmen. Mit der Cluster-Bauweise lassen sich auch anfallende Lasten besser auf die einzelnen Komponenten verteilen.
Bei der Out-of-Band-Virtualisierung tritt die Gefahr eines Flaschenhalses nicht auf, weil hier Kontrolldaten und Anwendungsdaten getrennte Wege gehen. Dies lässt sich erreichen, indem die Virtualisierungsschicht ausserhalb des Datenpfades installiert wird. Die Verbindung zwischen Servern und Speicher ist so ausschliesslich für die Nutzdaten reserviert. Für die Kontrolldaten ist die Virtualisierungsschicht über einen separaten Pfad mit Servern und Speichermedien verbunden. Auch hier ist die Virtualisierungsschicht zweigeteilt. Ein Teil kümmert sich um die Darstellung der Festplatten als logische Volumes, der andere Teil kommuniziert mit den Servern.
Sollte hier die Virtualisierungsschicht ausfallen, fällt nicht gleich das ganze Speichernetz aus. Es ist noch funktionsfähig, allerdings lassen sich unter Umständen die Anwendungsdaten nicht mehr den einzelnen Speichern zuordnen oder sie lassen sich auf den Speichern nicht mehr abrufen. Auch hier empfiehlt es sich, die Virtualisierungskomponenten hochverfügbar auszulegen.