Block-, File- und Objektspeicher unter einer Haube

Kultivierte Speicherarchitektur von Infinidat

| Autor / Redakteur: Jan Maue / Rainer Graefen

Höchste Verfügbarkeit, geringer Stromverbrauch, annehmbare Speicherkapazität und vor allem einfache Provisionierung zeichnen die Infinibox aus.
Höchste Verfügbarkeit, geringer Stromverbrauch, annehmbare Speicherkapazität und vor allem einfache Provisionierung zeichnen die Infinibox aus. (Infinidat)

Das Datenwachstum hält ungebremst an. Dabei steigen die Kapazitätsanforderungen schneller als die IT-Budgets der Firmen. Aber nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die Ausgaben für den Betrieb erreichen immer höhere Dimensionen – und zu diesen Ausgaben gehören neben den Personalkosten für die Administration insbesondere Stellplatz-, Strom- und Kühlungskosten.

Die Administrationskosten werden häufig daran gemessen, wie lange es dauert, Storage-Kapazitäten den Anwendern zur Verfügung zu stellen und Snapshots oder Clones zu erzeugen, die sogenannte "Storage-Provisionierung". Je komplexer die Umgebung und die Speichersysteme sind desto mehr Administratoren benötigt man.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig, wie viele dieser Schritte automatisiert werden könnten. Hinzu kommen noch die Gefahren von menschlichen Fehlern und die Sicherheit vor Ausfällen. Nur wenn man all diese Fragen beantworten kann, ist es möglich, die wahren Kosten für Storage zu berechnen.

Gleichmäßige Ressourcen-Belastung

Infinidat bietet mit der Lösung „Infinibox“ eine neue Herangehensweise und einen Paradigmenwechsel – eine Herangehensweise, die die normale Abhängigkeit zwischen Storage-Kapazität und den damit verbundenen Kosten auflöst.

Die Infinibox baut auf einem Software-Defined-Storage-Ansatz auf, d.h. sie besteht aus Standard x86-Servern als Controller, aus Disk-Enclosures und aus Nearline-SAS-Platten für die Datenspeicherung sowie aus SSDs für die Erweiterung des Lese-Caches.

Das Herzstück der Infinidat-Systeme ist die Software, die auf den Controllern läuft. Unter Ausnutzung des riesigen Schreib- und Lese-Caches werden die I/Os der angeschlossenen Applikationsserver mit höchster Performance verarbeitet.

Patentierte Prefetching-Algorithmen sorgen mit ihren großen Read-ahead-Segmenten von bis zu 4 MByte für eine sehr hohe Trefferquote im Lesecache, der bis zu 3,2 TByte groß ist und durch Flash auf bis zu 86 TByte erweitert werden kann.

Die Software stellt weiterhin sicher, dass alle Komponenten im System gleichmäßig ausbalanciert und ausgelastet sind. Die Performance liegt bei mehr als 750.000 IOPS und der Datendurchsatz bei mehr als 12 GBit/s.

Virtuelle Raid-Gruppen sorgen für Hochverfügbarkeit

Die Infinibox weist eine Verfügbarkeit von 99,99999 Prozent auf. Zum einen wird das über das Verfahren der Datenspeicherung erreicht: mit jedem Datenblock wird eine End-to-end-Prüfsumme gespeichert, um die Daten auf Integrität zu prüfen und gegen „Lost Writes“ und schleichende Datenkorruption geschützt zu sein.

Zum anderen sorgt das patentierte Raid-Verfahren „InfiniRaid“ dafür, dass jede Raid-Gruppe mit einer Double-Parity gesichert ist. Somit kann das System doppelte Diskausfälle ohne Datenverlust überstehen. Das Besondere dabei ist, dass eine Raid-Gruppe nicht aus wenigen dedizierten Platten besteht; ebenso gibt es keine separaten Hotspares im System.

Die Infinibox arbeitet mit virtuellen Raid-Gruppen, die jeweils über 16 beliebige Platten im Gesamtsystem verteilt sind - jede Raid-Gruppe woanders. Für den Rebuild wird eine Spare-Kapazität auf jeder einzelnen Platte genutzt, und da während des Vorgangs gleichzeitig alle Platten für das Lesen und Schreiben verwendet werden, stehen sehr viel mehr Ressourcen zur Verfügung im Vergleich zu traditionellen Raid-Verfahren mit dedizierten Hotspare-Platten. Der Rebuild einer 4TByte-Platte dauert dadurch lediglich 15 Minuten.

Diese intelligente Verteilung der Daten resultiert daher, dass keine statische Verbindung zwischen den logischen und den physikalischen Platten existiert. Die Daten werden möglichst lange im Schreibcache gehalten, und erst wenn ein Destage erfolgt, entscheidet das System, wohin die Daten tatsächlich geschrieben werden.

Niedrige Stromaufnahme trotz hoher Kapazität

Auf diese Weise kann es darauf Rücksicht nehmen, welche Komponenten gerade am wenigsten ausgelastet sind und somit optimal genutzt werden können. Jeder Datenblock hat eine logische Adresse und bekommt in diesem Moment eine physikalische Adresse zugeordnet, und in einer Mapping-Struktur werden diese Beziehungen abgespeichert.

Dieses Verfahren eignet sich auch sehr gut für Snapshots, da für sie lediglich neue Einträge in der Mapping-Struktur vorgenommen werden müssen und neue Blöcke an beliebigen Stellen im System geschrieben werden können. Das Erzeugen eines Snapshots hat daher keine negativen Performance-Auswirkungen auf das Quellvolume.

Die Verwaltung der Infinibox gestaltet sich denkbar einfach, da der Administrator auf keine Raid-Gruppen-Konfigurationen Rücksicht nehmen muss. Er muss lediglich die Größe des Volumes angeben, einen Namen vergeben und es einem oder mehreren Servern zuweisen. Die Verteilung der Daten im System erfolgt wie beschrieben immer optimal und voll automatisch.

Host-Tools erleichtern die Integration mit Applikationen und verschiedenen Betriebs- und Filesystemen. Die Infinibox ist in unterschiedlichen Konfigurationen erhältlich, die bis zu 2 PByte nutzbare Kapazität in einem einzelnen 42-Zoll Rack bieten, und mit 8 Kilowatt ist sie eine Lösung mit der niedrigsten Stromaufnahme am Markt.

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