Software-defined Storage schafft Flexibilität

von Heiko Schrader
Das Software-definierte Rechenzentrum ist in vielen Firmen längst angekommen, zumindest was die Server-Infrastruktur betrifft. Zu verdanken ist dies dem Siegeszug der Virtualisierung. Laut einer Untersuchung von IDC vom Mai 2013 virtualisieren bereits 82 Prozent der deutschen Unternehmen ihre Server. Speichersysteme aber sind das fehlende Puzzle-Teil wenn es darum geht, die Vision von Software-definierten Rechenzentrum wirklich vollständig umzusetzen. Gemeint ist damit, die komplette RZ-Infrastruktur zu virtualisieren und als Service anzubieten, also vom Server über das Netzwerk bis hin zu den Speichersystemen.
Die Kontrolle eines solchen Rechenzentrums erfolgt vollständig automatisiert mittels Software. Unternehmen können also Standard-Hardware einsetzen und mit Software Flexibilität und Skalierbarkeit erzielen. Dadurch erhalten sie eine schlankere Infrastruktur, die aber gleichzeitig besser auf Veränderungen reagieren kann und sich einfach neuen Anforderungen anpassen lässt, wie sie etwa neue Open-Source Datenbanken oder auch Analytics-Anwendungen im Rahmen von Big-Data-Projekten stellen.

Software-defined Storage (SDS) hat sich in jüngster Zeit beinahe zu einem neuen Buzz-Word entwickelt. Doch eine allgemeingültige Definition gibt es für diese Alternative zu Hardware-definierter Speicherinfrastruktur bis jetzt nicht. Vielmehr beschreibt der Begriff eine Reihe von Fähigkeiten, die über offene Programmierschnittstellen verfügbar gemacht werden. Gegenwärtig ist es den Anbietern auf dem Speichermarkt überlassen, was sie als Software-definierte Speicherlösungen verkaufen; viele fokussieren sich auf ihr eigenes Produktportfolio und weniger darauf, Industriestandards zu schaffen.

Was ist eigentlich Software-defined Storage (SDS)?

• Die Datenspeicherung, ihre Merkmale und die Verwaltung werden von der zugrundeliegenden Hardware abstrahiert: Software und Hardware existieren als getrennte Instanzen.

• Der physische Speicher wird als Pool-Hardware und Hypervisor-unabhängige Ressource behandelt. Das gilt für ein vorhandenes Storage Area Network (SAN) ebenso wie für Direct Attached Storage (DAS) und für Server-seitigen Flash-Speicher.

• Software-definierte Speichersysteme müssen über multiple Server und Speicher hinweg skalierbar sein, um Exabytes von Daten verarbeiten zu können.

Neue Technologien für neue Herausforderungen

Für eine Speicherinfrastruktur gilt im Grunde das Gleiche wie für den Rest des Rechenzentrums: Proprietäre Lösungen mit eigenentwickelter Hardware, geschlossenen Betriebssystemen und Designphilosophien, denen Zentralisierung wichtiger ist als Leistung, sind aufwändig im Unterhalt. Zudem sind Erweiterungen kostspielig und in ihrer Leistungsfähigkeit limitiert. Das bekommen Unternehmen immer deutlicher zu spüren.

Die technischen Entwicklungen der vergangenen Jahre, darunter die Verbreitung mobiler Geräte, der Siegeszug sozialer Netzwerke und Dienste und das Cloud Computing, haben zu einer wahren Datenexplosion geführt. Das hat auch die Aufgabe der Speichersysteme verändert. Rechenzentren sammeln Daten nicht mehr nur, um sie zu archivieren. Der Wert vieler Daten definiert sich vielmehr darüber, welche Erkenntnisse sich daraus gewinnen lassen, mit denen wiederum der Unternehmenserfolg beeinflusst werden kann.

Herkömmliche Festplatten-basierte Speichersysteme werden diesen Herausforderungen kaum gerecht. Sie können auch nicht mit dem Datenhunger der neuesten Generationen von Mehrkern-Server-Prozessoren mithalten. Auch die neue Flash-Speichertechnologie brachte so lange nicht die erhoffte Leistung, wie man sie wie traditionelle, wenn auch sehr schnelle Festplattenspeicher behandelte - wie manch alteingesessener Speicherhersteller es tat. Denn „alte“ Protokolle wie SAS und SATA werden dann rasch zu Flaschenhälsen und bremsen Flash-Speicher dabei aus, Daten an die Applikation zu liefern.

Das änderte sich erst, als Flash wie Arbeitsspeicher behandelt wurde. Junge Unternehmen wie Fusion-io entwickelten einen Formfaktor, der das neue Speichermedium über die PCI-Express-Schnittstelle direkt an die CPU anbindet. Dazu schrieben sie Software, mit der sich die Latenz-verursachenden Protokolle der Festplatten-Ära umgehen ließen.
Diese neuartigen Speichersysteme sind den aktuellen Herausausforderungen bezüglich Skalierbarkeit und Leistung in virtualisierten und Cloud-Umgebungen gewachsen. Sie liefern große Datenmengen schnell und ohne Umwege an Prozessoren, die nun auch endlich ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen können. Sie bedienen Applikationen, die auf niedrige Latenzzeiten angewiesen sind, und stellen die Daten in virtuellen Umgebungen so schnell bereit, dass Anwender produktiv und ohne Verzögerung arbeiten können. Flash sorgt für die intelligente Verteilung von I/O zwischen Server und SAN. Damit könnte sich die Flash-Speichertechnologie als Wegbereiter für Software-defined Storage erweisen.

SDS ist das Herz eines Software Defined Data Center

Software-defined Storage (SDS) ist ein zentrales Element beim Aufbau einer Service-orientierten Infrastruktur. Sie ermöglicht es, Speicherressourcen einfach in Abhängigkeit vom Bedarf zu beschaffen, hinzuzufügen und bereitzustellen. SDS sorgt beispielsweise dafür, dass Administratoren das neue, leistungsstarke Speichermedium Flash den jeweiligen Anforderungen entsprechend in die bestehende Infrastruktur integrieren und dessen Vorteile voll nutzen können, um ein modernes, leistungsfähigeres Rechenzentrum zu schaffen – ganz egal ob es eine „All-Flash“- oder eine Hybridlandschaft ist. Software vereinfacht die Integration von Flash-Lösungen mit der bestehenden Festplatten-basierten Speicherinfrastruktur, die auch in einem Software-definierten Rechenzentrum nach wie vor ihre Berechtigung hat.
Mit ihrer Hilfe können Administratoren festlegen, wie Flash eingesetzt wird, als lokaler Speicher oder aber auch als gemeinsam genutzter Arbeitsspeicher. Dabei werden aus Standardservern Netzwerkspeicher, die mit allen Standardnetzwerkprotokollen kompatibel sind.

Software-definierte Speichersysteme spielen aber noch eine ganz andere, zukunftsweisende Rolle im Software-definierten Rechenzentrum: Sie erlauben es Software-Entwicklern, die Leistungsfähigkeit von Applikationen zu steigern, indem sie den Software-Stack optimieren und überflüssigen Code eliminieren – die Applikation wird schneller, da sie die Vorteile des Flash-Speichers voll ausnützen kann.