Was Highend-Storage-Systeme leisten

Mit den weiter wachsenden Datenbergen in Unternehmen steigt auch der Bedarf an leistungsstärkeren Storage-Systemen. Nach Zahlen von IBM wird sich das Volumen aller digitalen Daten zwischen 2012 und 2015 von 2,7 Zettabyte auf rund acht Zettabyte knapp verdreifachen. Rechenzentren von Unternehmen und Behörden müssten dann mehr als 50mal so viele Informationen handhaben, die Menge der unstrukturierten Daten soll sich in derselben Zeit um den Faktor 75 erhöhen.

Diesem rasanten Wachstum hecheln die Anbieter von Storage-Produkten hinterher. Ihre Systeme müssen einfacher, leichter skalierbar und effizienter im Umgang mit den vorhandenen Kapazitäten werden. Denn Kunden sind zwar weiterhin bereit, Geld für Storage auszugeben, allerdings stellen sie mittlerweile höhere Ansprüche. Die Hersteller reagieren, indem sie neue Technologien zukaufen und schnellstmöglich in ihre Angebote integrieren. Auf den folgenden Seiten erfahren Sie, was die Highend-Storage-Arrays der Platzhirsche EMC, Hitachi und IBM heute leisten.

Primus unter den Storage Arrays: EMC VMAX 40K

EMC hält im Markt für externe Plattenspeicher-Systeme laut Gartner-Zahlen für das erste Quartal 2012 einen Anteil von gut 32 Prozent und liegt damit weit vor der Konkurrenz. Kürzlich hat der Hersteller seine Symmetrix-Serie um ein neues Spitzenmodell, die VMAX 40K, erweitert. Gedacht ist es vor allem für die Bereiche Hybrid Cloud und Big Data. Das System bietet im Maximalausbau (bis zu acht Engines) 51 GBit/s Durchsatz und rund vier PBytes Kapazität. An jedes Systemmodul (Engine) können bis zu zehn Speicherboxen angeschlossen werden. Die einzelnen Module eines Arrays (alle Engines und alle Storage Bays) dürfen bis zu 25 Meter auseinanderstehen. Jede Engine unterstützt 24 CPUs mit maximal 192 Cores und nutzt PCIe Gen2 für die Ein-/Ausgabe-Operationen.

Dank veränderter Packungsdichte passen bis zu 400 2,5-Zoll-Laufwerke in einen Standard-24-Zoll-Schrank, was den Platzbedarf und das Gewicht um ein Drittel verringert. Auch der Energieverbrauch des Gerätes sei, so EMC, um 27 Prozent geringer als beim Vorläufer. Worauf sich diese Verbrauchsinformation bezieht, zum Beispiel auf den Energieverbrauch pro Transaktion, pro Array oder pro Gigabyte, wird leider verschwiegen. In die Speicher-Bays passen alle gängigen Laufwerke – von Flash-Speicher bis hin zu hochvolumigen Speicherplatten im 2,5- und 3,5-Zoll-Format.

Das Engine-Modul bietet jeweils maximal 256 GByte Cache, was ein Maximalvolumen (bei acht Engines) von gut zwei TByte pro Array ergibt. Der Cache ist mit PCIe Gen2, das dank schnellerer Signalisierung bis zu 5 GT/s (Gigatransfers pro Sekunde) bewältigen kann, angebunden. Er speichert die jeweils aktuellsten Zugriffe, dient also im Rahmen des automatischen Tiering mit EMCs FAST-VP-Software (Fully Automated Storage Tiering) gewissermaßen als Tier 0. Connectivity bieten bis zu 128 FC-Ports, alternativ auch 64 iSCSI-, FICon- oder FCoE-Ports.

EMC integriert nun auch Storage-Arrays anderer Hersteller - ein Feature, das man bei HDS schon einige Jahre im Portfolio hat. Die Begründung für die späte Option: „Wir haben strategisch zunächst alle externen Funktionen wie Deduplizierung und alle Größenklassen abgedeckt und wenden uns jetzt bestimmten Zusatzfunktionen zu“, so Dinko Eror, Senior Director Global Services Lead bei EMC. Mit FAST VP lassen sich jetzt die Workloads aller verbundenen Arrays dynamisch und automatisiert nach Servicelevels bestimmten Speicherschichten zuweisen. Dabei ist die Software nicht an LUNs oder Speichersystemgrenzen anderer Art gebunden. Bereiche unterhalb definierter LUNS lassen sich in Sub-Tiers unterteilen.

Mit der neuen Modellreihe hat EMC die Betriebssystem-Software der VMAX-Serie vereinheitlicht: Alle VMAX-Modelle – die VMAX 10K (ehemals VNXe, 1,5 PByte), die VMAX 20K (2,5 PByte) und die VMAX 40K nutzen dieselbe Firmware „Enginuity 5876“. Diese stellt unter anderem die Konnektivität zu IBM i, Unix-, Windows-, Linux- und Mainframe-Umgebungen her. Zudem sichert sie den unterbrechungsfreien Betrieb auch bei Softwareupgrades, Konfigurationswechseln und anderen Wartungsoperationen. Auch Sicherheitsfunktionen von RSA sind in die Firmware eingebaut. Gespeicherte Daten, die nicht unmittelbar im Online-Zugriff sind, werden gemäß dem amerikanischen Sicherheitsstandard FIPS-140 (Federal Information Processing Standard) verschlüsselt, was EMC als Alleinstellungsmerkmal reklamiert. Dabei bleibt die Auto-Tiering-Funktion unangetastet. Eine weitere wichtige Funktion ist CDP (Continuous Data Protection), so dass für jeden Zeitpunkt auf eine gültige Kopie zurückgegriffen werden kann. Das wiederum ermöglicht mit Hilfe der optionalen VPLEX-Software die unterbrechungsfreie Datenspiegelung an einem dritten Ort.

Die höheren Managementfunktionen übernimmt plattformübergreifend für VNX- und VMAX-Systeme das neue Managementsystem „Unisphere“. Es besteht aus drei Modulen: ProSphere ist konzipiert für das übergreifende Management kompletter hybrider Cloud-Umgebungen mit Servern, Netzen und Speichern – ein Angriff auf Plattformen wie IBMs Tivoli. Das zweite Modul, EMC z/OS Storage Manager, verwaltet die Daten auf Symmetrix-Systemen, die an z/OS-Systemen von IBM hängen. Mit VMware vStorage API (VAAI) lassen sich ferner bestimmte VM-Anwendungen wie Replikationen, Speicherinitialisierung und VASA (VMware vSphere Storage APIs for Storage Awareness) auf die Arrays laden. Letztgenannte Lösung erlaubt Server-Administratoren in VMware-Umgebungen, Speicherumgebungen direkt zu sehen. Das alles entlastet die Server von Storage-Aufgaben.

Für den Aufbau von Remote-Mirrors bietet EMC verschiedene Varianten seiner SRDF-Software an. Umfassende unterbrechungsfreie Datenmobilität bietet das Symmetrix-Migrator-Paket. Es kombiniert verschiedene Mobilitäts- und Migrationslösungen. Schließlich können Käufer der EMC-Storage-Hardware Dienste von EMC Global Services zubuchen, beispielsweise für die Datenmigration, den Aufbau der neuen Umgebung und einiges mehr.

IBM System Storage DS8800

IBM, mit 11 Prozent Anteil laut Gartner die Nummer drei im Markt für externe Plattenspeicher, hat als Spitzenmodell seit 2010 die DS 8800 im Programm. Das System gibt es als Grund- (951) und Erweiterungseinheit (95E). Die Geräte gehören zur DS8000-Serie, die außerdem diverse kleinere Modelle umfasst. Die DS 8800 nutzt IBM-CPUs vom Typ Power 6+. Zwei- und Vier-Wege-Prozessoren mit bis zu 5 GHz können eingesetzt werden. Weiter unten genannte Leistungsdaten beziehen sich auf das Vierwegesystem.

Die Storage-Einheiten setzen sich aus Gehäusen zusammen, in die jeweils 24 2-Zoll-Platten passen. Wollen Kunden 3,5-Zoll-Platten verwenden, gibt es ein spezielles Gehäuse für 12 horizontal (statt senkrecht) montierte Platten. Das Grundmodell unterstützt bis zu 240 Disks und kann um bis zu drei Erweiterungseinheiten vergrößert werden. Der erste Erweiterungsschrank hat maximal 336 Platten, die beiden folgenden je 480. Die maximale Speicherkapazität liegt bei 2,3 PByte. Der Energieverbrauch soll 36 Prozent geringer sein als bei der nächstkleineren und älteren Variante, DS 8700. Anwender können im Vorhinein Laufwerke installieren lassen, die sie aber erst bei Inanspruchnahme freischalten und bezahlen (Capacity on Demand, CoD). An Speichermedien unterstützt die DS8800 6-GBit/s-SAS mit und ohne Verschlüsselung zwischen 146 GByte und 3 TByte sowie SSD-Drives mit 300 und neuerdings auch 400 GByte.

Das Basismodell der DS 8800 umfasst neben Speicher auch Ein-/Ausgabemodule, Stromversorgungen und Kühlaggregate. Dazu kommen 15 Laufwerkmodule. Im Ein-/Ausgabebereich befinden sich die Device- und Hostadapter. Vier Achtspur-PCIe-Gen2-Schnittstellen sorgen für die Kommunikation zwischen Adapter und Prozessor. Die Strom- und Kühlaggregate sind redundant ausgelegt und werden durch zwei Batterie-Backupeinheiten ergänzt. Optional können Kunden ein EPLD (Extended Power Line Disturbance)-Feature kaufen, das das gesamte Subsystem für weitere 50 Sekunden mit Strom versorgt.

Die Expansionseinheiten kommen ohne Überwachungskarten für die Stromversorgung aus, sie stecken ausschließlich in der Basiseinheit. Zwei Batterie-Backupeinheiten sind in ihnen vorhanden, falls der Kunde das wünscht – ohne geht es aber auch. In einem Vierwege-System hat das erste Erweiterungsmodul vier Ein-/Ausgabemodule mit Adaptern, jedes weitere Erweiterungssystem hat keine separaten Ein-/Ausgabemodule mehr, sondern wird über das erste Modul versorgt. Der Prozessorspeicher umfasst zwischen 32 und 384 GByte. Die einzelnen Konfigurationsvarianten finden Sie in der Tabelle.

Verbindungen zu anderen Systemen werden mithilfe von Achtport-FC- oder FICON-Hostadaptern hergestellt. Bis zu 16 Device-Adapter (8 GBit/s PCIe) passen in die Ein-/Ausgabemodule, die wiederum vier 8 GBit/s-FC-AL (Arbitrated Loop)-Ports besitzen. In der Migration zur 8-GBit/s-Technologie steckt der größte Teil der Leistungserhöhung gegenüber den Vormodellen. Ein Loadbalancing der Ein-/Ausgabelast lässt sich über Cluster, Arrays und Device-Adapter einer Speichereinheit realisieren.

Ein wichtiges IBM-Spezialkonzept der DS8000-Serie sind sogenannte Speicherränge: Sie kombinieren ein oder mehrere Arrays zu einem logisch einheitlichen Speicherraum, dem Rang, der in sogenannte gleich große Extents aufgeteilt wird. Diese sind wiederum die Grundelemente der logischen Volumes, und auf ihnen wird das Datenvolumen gemäß RAID 0 verteilt. In den DS8000-Modellen kann man neue Volumes auch über alle Ränge eines Extent-Pools hinweg verteilen, was die Leistung laut IBM automatisch erhöhen soll.

Jedes Storage-System ist mit ein oder zwei Managementkonsolen ausgestattet, mit denen sich Partitionierungs-, Spiegel- und andere Kopierfunktionen durchführen lassen. Verfügbar sind eine grafische Schnittstelle und eine Befehlszeile. Werden Daten verschlüsselt, übernimmt der Tivoli Key Lifecycle Manager (TKLM) die Verwaltung der Schlüssel.

Für Tiering und Thin Provisioning brauchen IBM-Kunden die optionale, kostenfreie Software EasyTier. Damit lassen sich manuell die Kapazitäten von Volumes regeln und die Leistung in homogenen und hybriden Storage-Pools ausbalancieren. Diverse Migrationsvarianten können ausgeführt und Daten automatisch auf die richtige Speicherschicht verschoben werden. Ein Spezifikum ist hier, dass IBM auch häufig genutzte, aber sehr bandbreitenintensive Daten aus den schnellen Speicherschichten 1 und 2 auf tiefere Ebenen auslagern kann, um die Leistung der Laufwerke zu schützen.

Die Speicherressourcen lassen sich in Gruppen aufteilen, auf die jeweils definierte Regel-Sets zum Beispiel bezüglich der Kopier- oder Mirroring-Funktionen angewandt werden. Zugriffe auf die Ein-/Ausgabeschnittstellen sind anwendungsbezogen priorisierbar, so dass das System auf jeden Fall gewünschte Service Levels einhält. Applikationen niedrigerer Priorität werden durch das System zielgerichtet an der Inanspruchnahme der Ressourcen gehindert, wenn höherrangige Applikationen darauf zugreifen wollen. Ein Rollenkonzept erlaubt ferner abgestufte Zugriffsrechte.

Konfigurationsmöglichkeiten der IBM Storage Works DS8800

Eigenschaft	DS8700 (2-way)	DS8700 (4-way)	DS8800 (2-way) business class	DS8800 (2-way)	DS8800 (4-way)
Prozessorspeicher (min)	32 GB	32 GB	16 GB	32 GB	32 GB
Prozessorspeicher (max)	128 GB	384 GB	64 GB	128 GB	384 GB
nicht flüchtiger Speicher	2–4 GB	2-12 GB	1–2 GB	2–4 GB	2–12 GB
8-Port-8 GBit/s Hostadapter	n/a	n/a	2–4	2–4	2–16
4-Port-8 GBit/s Hostadapter	2–8	2–16	2–4	2–4	2–16
4-Port-4-GBit/s Hostadapter	2–16	2–32	n/a	n/a	n/a
Device-Adapter-paare	1–2	1–8	1–2	1–2	1–8
Kapazität 2.5 Zoll	0,6–256 TB	0,6–2048 TB	2,3–216 TB	2,3–129 TB	2,3 - 1.4 PB
Kapazität 3,5 Zoll			24 - 360 TB	24 - 216 TB	24 - 2.3 PB

Anmerkungen:
- Die DS8800 unterstützt eine dreiphasige Power Configuration. Die DS8800 Business Class unterstützt eine optionale einphasige Power Configuration. Die DS 8700 unterstützt eine ein- oder dreiphasige Power Configuration.
- Die DS 8800 (2-way) Business Class unterstützt keine SSDs

HDS VSP – Storage Array von Hitachi

Hitachi kommt im weltweiten Markt für externe Plattenspeicher laut Gartner auf einen Anteil von 9,5 Prozent. In Deutschland werden die Produkte durch HDS (Hitachi Data Systems) vertrieben, was manchmal für Verwirrung sorgt. Eigentlich muss man zudem einen Teil des HP-Marktanteils mit hinzurechnen, da HP die VSP-Plattform von Hitachi mit gewissen Ergänzungen als OEM unter der Bezeichnung XP verkauft. HP gibt an, derzeit etwas weniger als die Hälfte des Storage-Umsatzes mit XP zu generieren.

Die VSP ist ein Speichersystem, das sich konzeptionell von den beiden anderen hier dargestellten Highend-Arrays unterscheidet: Es setzt sich aus zentralen Controllerboards, sogenannten virtuellen Storage-Direktoren, Host-Schnittstellen (Front End Director), Plattenschnittstellen (Backend Director), speziellen Data Cache Adaptern und Grid-Switches zusammen. Alle Komponenten können paarweise skaliert werden. Schon der Vorläufer der VSP, USP, konnte angeschlossene Arrays anderer Hersteller mit dem eigenen zu einem System verschmelzen. Die VSP speichert alle Datenarten. Pufferspeicher und Ports lassen sich je nach Bedarf auf unterschiedliche Mandanten aufteilen.

Die HDS-Systeme setzen sich aus Steuer- und Speichereinheiten zusammen. In den Steuereinheiten stecken sämtliche Controller. Dazu kommen bis zu zwei Laufwerksrahmen. Erweiterungsschränke können jeweils bis zu drei Rahmen enthalten, von denen jeder bis zu 80 3,5- oder bis zu 128 2,5-Zoll-Platten fasst. Zu einem System gehören zwei bis acht Virtual Storage Directors, die für Redundanzzwecke jeweils paarweise über die Grid Storage Switches verbunden werden, und bis zu vier Paar Switche. Sie unterstützen gemeinsam das PCIe-Switchmatrix HiStar-E Network, das alle Controller verbindet. Die Storage-Direktoren arbeiten mit Quadcore-Xeon-Prozessoren mit 4 GByte RAM.

Eine wichtige Rolle spielt der Cache. Er befindet sich auf bis zu acht Data Cache Adaptern pro Chassis, die jeweils 8 bis 32 GByte Cache fassen. Das maximale Speichervolumen pro Chassis beträgt demnach 256 GByte für aktuelle Schreib-/Lesedaten und Metadaten, dazu kommen 32 GByte On-Board SSDs auf den DCA (Data Cache Adapter), in denen beispielsweise Kontroll- und Steuerdaten gelagert werden. Alle Konfigurationsdaten werden in den DCA gehalten.

Maximal 24 Front-End Direktoren verbinden die Storage-Systeme mit den Hosts oder externen Arrays. Jeder Direktor hat wahlweise 16 8GBit/s-FC- oder –FICON-Ports. Alle Ports können logisch in bis zu 1024 Unter-Ports geteilt werden, das Gerät ist also großzügig mandantenfähig.

Die Back-End-Direktoren binden die Speicherlaufwerke an. Hier setzt Hitachi auf maximal acht SAS-Direktoren (bei einem Zwei-Chassis-System) mit acht 6 GBit/s-SAS-Schnittstellen. Auch diese Direktoren werden paarweise eingesetzt, in ein Chassis passen maximal vier. An Laufwerken unterstützt Hitachi SSD mit 200 und 400 GByte, 2,5-Zoll-SAS mit bis zu 600 GByte und SATA-3,5-Zoll mit 1 TByte Kapazität. Die interne Maximalkapazität schwankt damit je nach verwendeten Speicherplatten zwischen 293,9 TByte und 2,5 PByte. Wird RAID 6 mit zwei Paritätsplatten genutzt, liegt die maximal nutzbare Kapazität bei Open Systems um 1,9 PByte, bei z-OS-kompatibler Logik um 1,8 PByte. Verwendet man RAID 5, steigt sie etwas an und bei RAID 1+0 wird sie erheblich geringer.

Dynamisches Provisioning und dynamisches Tiering optimieren die Speicherauslastung, was Unternehmen Kosten sparen kann. Dabei liegt die Minimalgröße migrierter Pages bei 42 Mbyte. Diese Funktionen werden automatisch auf angeschlossene Systeme anderer Hersteller übertragen. Bis zu 32 externe Systeme lassen sich anbinden, und bis zu 255 PByte Kapazität kann die Lösung insgesamt verwalten.

Das Management-System „Hitachi Command Suite 7“ wird wie EMCs Unisphere nun für alle Hitachi-Speicherplattformen gleichermaßen angeboten. Außerdem hat der Hersteller mit der Unified Compute Platform eine Software im Programm, die neben Speicher auch Server und Netze zentral orchestriert und verwaltet. Für spezifische Speicherfunktionen gibt es weitere Softwarepakete: Das Heterogeneous Replication Software Bundle bietet verschiedene Replikations- und Snapshot-Funktionen. Die Hitachi Disaster Recovery Software bietet alle Funktionen für die Datenübertragung auf ein Ausweichrechenzentrum. Der High Availability Manager umfasst Hochverfügbarkeitsfunktionen.

Eine aktuelle Neuerung auf der VSP von Hitachi ist der Nondisruptive Migration Service. Die optional erhältliche Dienstleistung bringt Daten aus heterogenen Umgebungen ohne Betriebsunterbrechung und mit wenig Arbeitsaufwand auf die VSP. Dabei spielt es keine Rolle, welcher Host über die Daten verfügt.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass EMC derzeit mit der VMAX 40K in vielerlei Hinsicht die Nase vorn hat. Da der Hersteller sich über Preise ausschweigt, stellt sich aber die Frage, ob das System für manche Anwender nicht zu teuer ist.

IBM und auch HDS (Hitachi Data Systems) dagegen zehren derzeit im Highend noch von den Entwicklungen der vergangenen Jahre. Man darf gespannt sein, wann auch sie mit neuen Systemen am oberen Ende auf den Markt kommen. Allerdings könnte sich der Schwerpunkt hier auch schnell zu ganz neuen Lösungen verschieben. Ein Beispiel dafür liefert HP: Die Kalifornier machen eignen Angaben zufolge bereits die Hälfte des Speicherumsatzes mit den erst kürzlich zugekauften hochmodernen Speichersystemen von 3Par. (wh)