Vermeiden Sie, dass die Speicherkosten Ihren Cloud-ROI auffressen

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1 Vermeiden Sie, dass die Speicherkosten Ihren Cloud-ROI auffressen Erstellt von: George Crump, Senior Analyst Erstellt am:

2 Vermeiden Sie, dass die Speicherkosten Ihren Cloud-ROI auffressen Die Investition eines Unternehmens in seine Virtualisierungs- oder Cloud-Initiative ist erheblich, aber dasselbe gilt für den Return-on-Investment (ROI), den diese Projekte einbringen. Die Herausforderung besteht darin, dass die Kosten für die Bereitstellung der erforderlichen Speicherinfrastruktur für diese Initiativen sehr hoch sein können und den durch das Virtualisierungs- und/oder Cloud-Projekt erzielten ROI schnell aufzehren können. Ein Unternehmen investiert nicht in die Cloud, um die Anschaffung eines teureren Speichersystems zu rechtfertigen, sondern um die Bereitstellung von IT als Service zu ermöglichen und die IT flexibel genug für die Erfüllung der Anforderungen des Unternehmens zu machen. Um zu verhindern, dass aufgrund der hohen Speicherkosten nichts mehr vom Cloud-ROI übrig bleibt, sind neue Ansätze im Speicherbereich notwendig. Dies erfordert eine Speicherumgebung, die zum einen die für die Cloud-Infrastruktur erforderliche Leistung und zum anderen die benötigte Kapazität so kostenwirksam und effizient wie möglich bereitstellt. Eine Cloud-Infrastruktur stellt andere Anforderungen an die Leistung als eigenständige Server und leistungshungrige Anwendungen wie Datenbanken. Sie muss nicht nur die schwankenden E/A- Lasten bewältigen können, die von virtualisierten Datenbankanwendungen herrühren, sondern auch stetige, aber unregelmäßige E/A-Lasten, die von der enormen Menge an virtualisierten Servern ausgehen. Die Speicherinfrastruktur muss verschiedene Arten von Features für die Speichereffizienz bereitstellen, damit die physische Kapazität, die von der rasch wachsenden virtuellen Umgebung benötigt wird, minimiert werden kann. Zu diesen Features gehören üblicherweise die dynamische Zuordnung von Speicherplatz auf Datenträgern (Thin Provisioning), beschreibbare Snapshots, sodass virtuelle Maschinen aus einer gemeinsamen Quelle erstellt werden können (Cloning), und Methoden für die effizientere Ausnutzung des verfügbaren Speicherplatzes, die den Verbrauch an Kapazität der tatsächlich verwendeten Daten reduzieren (Deduplizierung oder Komprimierung). Die Features, die zu dem Speichersystem hinzugefügt werden, um die Effizienz zu steigern, sollten sich jedoch nicht nachteilig auf die Leistung auswirken. Das Speichersystem muss die richtige Balance zwischen der Bereitstellung hoher Leistung und der möglichst effizienten Nutzung der Speicherkapazität erreichen. Dies erfordert einen anderen Ansatz für das Speichermanagement, der die Nutzung mehrerer Speichertechnologien erlaubt und die richtigen Technologien für mehr Effizienz im jeweils richtigen Fall verwendet. Der IBM Storwize V7000 ist ein ausgezeichnetes Beispiel einer Speicherlösung, die dieser Aufgabe gewachsen ist. Durch die Nutzung der Speichervirtualisierung und die Anwendung eines hohen Automatisierungsgrads reduziert dieses Speichersystem den Aufwand für das Management der Leistung und Kosten erheblich. Der Storwize V7000 ist eine wichtige Komponente der IBM Smarter-Storage- Strategie, die wiederum Teil der IBM Smarter-Computing-Strategie ist. Durch sein hohes Maß an Automatisierung oder Intelligenz bietet der Storwize V7000 Administratoren die Möglichkeit, sich auf andere Herausforderungen zu konzentrieren. Kosteneffiziente Bereitstellung von Speicherleistung Die Cloud-Umgebung unterscheidet sich erheblich von früher üblichen Implementierungen, in denen ein einzelner Server pro Anwendung eingesetzt wurde. Heute enthält jeder Server mehrere virtuelle Maschinen, die alle jeweils andere Muster der Speichereingabe/-ausgabe aufweisen. Dies macht sich in einem steten Strom von sehr unregelmäßigen E/A-Vorgängen bemerkbar einem Muster, das insbesondere für rotierende Festplatten eine Herausforderung darstellt. Der Einsatz von leistungsfähigeren, häufig auf der Solid-State-Technologie basierenden Speichersystemen in der Cloud-Infrastruktur kann jedoch zur Folge haben, dass der ursprünglich durch das Cloud-Projekt erzielte ROI noch schneller aufgebraucht wird. Deshalb sollten Solid-State- und Festplattentechnologie kombiniert werden. Diese Speichersysteme können jedoch, wenn sie nicht richtig Seite 2 von 7

3 Storage Switzerland, LLC implementiert werden, zusätzlichen Zeitaufwand für die Administration erfordern und sogar dazu führen, dass ein Performance-Spezialist in Vollzeit abgestellt werden muss, der die Cloud-Umgebung überwacht und virtuelle Maschinen auf andere Speicherstufen verschiebt, wenn sich die Leistungsanforderungen ändern. Angesichts der hohen Kosten für Flash-SSD-Speicher (SSD = Solid State Drive) sollte die Investition in die Flash-Technologie außerdem voll ausgeschöpft werden, indem sämtliche verfügbare Flash- Speicherkapazität genutzt wird. Unternehmen können es sich nicht leisten, dass Solid-State-Laufwerke halb leer bleiben wie reguläre Festplattenlaufwerke. Zudem kann nicht einfach jeder beliebige Datentyp auf einer Flash-Speichereinheit gespeichert werden. Vielmehr muss die maximale Menge der am besten geeigneten Datentypen auf den Flash-Laufwerken gespeichert werden. So kann sichergestellt werden, dass ihre volle Kapazität so effizient und kostenwirksam wie möglich genutzt wird. Es ist zwar möglich, Daten manuell in einen Flash-Speicherbereich zu verschieben, und einige Hypervisor-Umgebungen wie VMware erlauben die Migration von virtualisierten Server-Images zwischen verschiedenen Plattenspeichertypen im laufenden Betrieb. Doch dieser Prozess ist in der Cloud- Umgebung häufig nicht durchführbar, da die Daten zu dynamisch sind, was dazu führen würde, dass sich in vielen Fällen die falschen Daten zur falschen Zeit am falschen Speicherort befinden. Zudem können auch Kosten für das Management eines separaten Systems anfallen, das nicht in das ursprüngliche Speichersystem integriert ist. Viele Kunden entscheiden sich möglicherweise für den Kauf eines eigenständigen Systems von einem anderen Anbieter, um die Leistungsanforderungen zu erfüllen. Diese Systeme können nicht miteinander integriert werden, und auch wenn einige Hypervisor wie VMware die Migration virtueller Maschinen zwischen unterschiedlichen Systemen erlauben, bleiben dennoch Herausforderungen beim proaktiven Management dieser eigenständigen Geräte bestehen. Der IBM Storwize V7000 kann dank der IBM Easy Tier-Technologie und der Speichervirtualisierung beide Probleme lösen. Easy Tier, ein auch im IBM DS8000 und SAN Volume Controller verfügbares Feature, überwacht automatisch Daten, die durch den Hypervisor gespeichert werden. Wenn sich die Zugriffsfrequenz bestimmter Daten erhöht, können sie automatisch in den Flash-Speicher verschoben werden. Easy Tier sorgt dafür, dass der Flash-Speicher stets mit E/A-intensiven Daten gefüllt ist, sodass diese von der Speicherstufe mit der höchsten Leistung bereitgestellt werden. Die Investition in Solid-State-Laufwerke wird maximiert, da der Flash-Speicher jetzt die am besten geeigneten Daten enthält. Easy Tier analysiert auch weiterhin dynamisch alle Daten. Wenn die E/A- Intensität von Daten auf Festplattenlaufwerken die der Daten im Flash-Speicher übertrifft, können die Daten ausgetauscht werden. Dieser Prozess stellt sicher, dass der kostenintensive Flash-Speicher für Daten reserviert bleibt, die seine hohe Leistung nutzen können, und dass die hohe Investition in diese Speichertechnologie bestmöglich ausgeschöpft wird. Auch wenn verschiedene Arten von Speichermedien kombiniert werden, verwalten die Cloud- Infrastruktur- und Speicheradministratoren eine einzige logische Einheit. Der Storwize V7000 integriert die unterschiedlichen Arten von Speichermedien nahtlos im Hintergrund und platziert Daten auf dem zur Erfüllung ihrer Leistungsanforderungen am besten geeigneten Speichermedium. Der Easy Tier-Prozess läuft automatisch im Hintergrund. Dadurch kann sich der Speichermanager auf andere Aufgaben konzentrieren und muss sich nicht ständig um die Leistungsanforderungen anspruchsvoller virtueller Maschinen (VMs) kümmern. Eine Storage-Tiering-Technologie wie diese schützt den ROI der Implementierung virtueller Server, da sie das Personal entlastet und keinen separaten Performance-Spezialisten erfordert denn die Rolle dieses Spezialisten übernimmt der Storwize V7000. Der ROI der Cloud-Implementierung lässt sich zudem bewahren, indem die Menge an hochpreisigem Solid-State-Speicher, der zur Erfüllung der Leistungsanforderungen erforderlich ist, minimiert wird Seite 3 von 7

4 Vermeiden Sie, dass die Speicherkosten Ihren Cloud-ROI auffressen Dank dieser Automatisierung bleibt der Cloud-ROI nicht nur erhalten, sondern kann sogar erhöht werden. Mit einer Technologie für die automatisierte Datenplatzierung können noch mehr VMs pro Host implementiert werden, da die Leistung des Speichersystems automatisch auf die zusätzlichen Workloads reagieren kann. Wenn mehr Speicherleistung benötigt wird, liefert die Easy Tier-Technologie Informationen dazu, wie viel zusätzlicher Solid-State-Speicher bereitgestellt werden sollte. Dadurch lassen sich zu hohe Ausgaben vermeiden. Kosteneffiziente Bereitstellung von Speichereffizienz Eine Analyse der meisten Cloud-Umgebungen zeigt, dass die große Mehrheit der Daten am besten von mechanischen Festplatten bereitgestellt werden sollte, da nur selten auf sie zugegriffen wird. Tatsächlich sind 90 Prozent der Daten nicht täglich aktiv. Auch wenn die Festplattentechnologie bereits kostengünstig ist, sollte diese Investition weiter optimiert werden, um sie zu maximieren. Eine höhere Speichereffizienz spart nicht nur Kapitalkosten, sondern auch Platz und Energie, da die Bereitstellung von zusätzlicher Stellfläche im Rechenzentrum und zusätzlichem Gehäuseplatz sowie der höhere Energieverbrauch in Verbindung mit unzähligen neuen Plattenlaufwerken vermieden werden. Auch wenn Plattenlaufwerke selbst kostenlos angeboten würden, wären die Kosten für ihre Unterbringung, Stromversorgung und Kühlung erheblich. Doch nicht nur die Festplattenkapazität kann von höherer Effizienz profitieren. Wenn der Solid-State- Speicher optimiert werden kann, verspricht er einen noch höheren ROI, da die Einsparungen pro GB höher sind. Können mit der Investition in den Kauf einer ausreichenden Solid-State-Kapazität zum Speichern von 10 Prozent der Daten tatsächlich 20 Prozent der Daten gespeichert werden, lässt sich eine deutliche Leistungssteigerung für eine größere Gruppe von Daten erreichen, indem der Zugriff auf Daten, die sich nicht im Solid-State-Speicher befinden (dies nennt man Tier Miss ), praktisch vermieden wird. Der Effizienzprozess Ein Speichersystem wie der Storwize V7000 kann die Speichereffizienz in einer Cloud-Umgebung in drei Schritten verbessern. Zuerst können Datenträger mittels Thin Provisioning effizienter genutzt werden. Dann können sie geklont werden und schließlich muss der noch verbleibende Datenbestand optimiert werden. Idealerweise sollte das Speichersystem in der Lage sein, das alles zu ermöglichen, aber die Optimierung der noch verbleibenden Kapazität ist möglicherweise der wichtigste dieser Schritte. Thin Provisioning Auch wenn der Begriff Thin Provisioning heute allgemein bekannt ist, sollte man seine Bedeutungsnuancen genau verstehen. Thin Provisioning ist ein Prozess, der es einem physischen Host oder einer virtuellen Maschine ermöglicht, zu denken, dass er/sie über die benötigte Kapazität verfügt, aber diese Kapazität nur zuzuordnen, wenn sie benötigt wird. Kurz gesagt: Der Plattenspeicherplatz wird dynamisch während der Verarbeitung zugeordnet, wenn der Host oder die VM ihn braucht. Diese dynamische Schreiboperation setzt voraus, dass das Speichersystem über ausreichende Leistung verfügt, um Speicher zuordnen und die eingehenden Daten mit nur minimalen Auswirkungen auf die Leistung der Host-Anwendung schreiben zu können. Der Storwize V7000 ist ein Beispiel eines Speichersystems, das dazu in der Lage ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Funktionen des Hypervisors für das Thin Provisioning zu nutzen. Die Herausforderung dabei ist die zusätzliche Schreibaktivität, die eine Funktion für die dynamische Zuordnung erfordert, und die Belastung für den Cloud-Hypervisor und dessen Dateisystem, die dies zur Folge hat. Dieses Leistungsproblem kann größtenteils durch den Einsatz einer Solide-State- Speicherstufe und eines Produkts wie IBM Easy Tier gelöst werden Seite 4 von 7

5 Storage Switzerland, LLC Cloning/beschreibbare Snapshots Der zweite Schritt besteht darin, die Nutzung des Clonings oder beschreibbarer Snapshots zu ermöglichen. Wie beim Thin Provisioning kann dies entweder über das Speichersystem oder den Cloud- Hypervisor erfolgen, wobei dieselben Aspekte bezüglich der Leistung relevant sind. Beim Cloning wird ein Master-Image eines virtuellen Servers erstellt und anschließend wiederholt verwendet. Beispielsweise können alle Datenbankserver einer Gruppe über dasselbe Betriebssystem und dieselbe Datenbanksoftware verfügen. Nachdem ein Master-Image erstellt wurde, kann ein Snapshot davon erstellt werden und das Image kann zur Erstellung jedes nachfolgenden Servers verwendet werden, wobei genaue Angaben zu jeder VM im beschreibbaren Bereich jedes Snapshots beibehalten werden. Kapazitätsoptimierung Mittels Thin Provisioning wird Kapazität freigesetzt, die anderenfalls einem bestimmten Server oder einer bestimmten VM zugeordnet, aber nicht genutzt worden wäre. Das ist wichtig, da dieser freie Speicherplatz von keiner anderen Methode der Kapazitätsoptimierung bearbeitet werden kann. Das Cloning und beschreibbare Snapshots beseitigen einen Großteil der Redundanz in einer Cloud- Infrastruktur. Die Kapazitätsoptimierung soll Redundanzen beim noch verbleibenden Datenbestand verringern. Die Komprimierung und Deduplizierung sind zwei häufig verwendete Methoden zur Optimierung der Kapazität. Die Komprimierung entfernt redundante Informationen aus einer Datei, während die Deduplizierung redundante Informationen bei allen Dateien entfernt. Die Komprimierung kann für Einsparungen bei jeder Datei sorgen, während die Deduplizierung nur dann eine Optimierung erreicht, wenn es Identitätsübereinstimmungen zwischen Dateien gibt. Die Deduplizierung spielt eine wichtige Rolle bei Backup-Verfahren in Unternehmen, bei denen der Grad der Datenredundanz absichtlich hoch ist. Man könnte annehmen, dass sie den gleichen Nutzen in der virtuellen Umgebung bietet, außer beim Einsatz eines leistungsfähigen Speichersystems wie des Storwize V7000. Systeme wie der Storwize V7000 beseitigen einen Großteil der redundanten Daten mittels Cloning und Snapshots. Die meisten verbleibenden Daten sind einzigartig. Daher können Komprimierungstechnologien wie die IBM Echtzeitkomprimierung einen höheren ROI liefern, da sie alle Dateien, nicht nur redundante Dateien, bearbeiten. Echtzeitkomprimierung ideal für die Cloud-Infrastruktur Der IBM Storwize V7000 stellt eine voll integrierte Version der IBM Technologie für die Echtzeitkomprimierung bereit. Diese Technologie ist speziell für Speicher-Workloads konzipiert und erlaubt die Optimierung von aktiven, primären Workloads mit hoher Leistung. In der Cloud-Infrastruktur ist eine große Menge aktiver Daten die Norm. Da VMs und ihre Hosts sehr aktiv sind, sollte jede Optimierungsstrategie idealerweise bei aktiven Daten ansetzen und die Optimierung ohne Beeinträchtigung der Leistung durchführen. Im Allgemeinen erreicht die IBM Echtzeitkomprimierung konservativ gerechnet eine Reduzierung des Datenspeicherbedarfs um 50 Prozent. Jüngste Tests in Cloud-Umgebungen haben gezeigt, dass Komprimierungsraten von 70 Prozent bei virtuellen Linux-Betriebssystemen und von 50 Prozent bei virtuellen Windows-Betriebssystemen möglich sind. Selbst bei Microsoft Office-Dokumenten, die vorkomprimiert sind, können durch die Echtzeitkomprimierung zusätzliche 20 Prozent eingespart werden. Die meisten anderen Technologien zur Steigerung der Speichereffizienz haben Auswirkungen auf die Leistung, mit denen sich die Benutzer abfinden oder die sie umgehen müssen. Mithilfe der Echtzeitkomprimierung können die Benutzer die Speicherkosten senken, den Gehäuseplatzbedarf verringern und den Kühlbedarf reduzieren, während die Leistung beibehalten wird Seite 5 von 7

6 Vermeiden Sie, dass die Speicherkosten Ihren Cloud-ROI auffressen Die Komprimierung in Echtzeit macht alles effektiver. Die oben beschriebene SSD-Speicherstufe kann entweder doppelt so viele Daten speichern oder im Umfang reduziert werden, wodurch die Kosten für diese teuerste Speicherstufe gesenkt werden können. Selbst die Bandbreite zwischen den Speichereinheiten und dem Controller kann effizienter genutzt werden, da doppelt so viele Daten über dasselbe Segment übertragen werden können. Die Vorteile der Echtzeitkomprimierung Wenn Maßnahmen für mehr Speichereffizienz, z. B. die Komprimierung, in Echtzeit ausgeführt werden, vereinfacht dies das Datenmanagement. Der Speichermanager muss keinen Unterschied zwischen optimierten und nicht optimierten Speicherbereichen machen. Er muss zudem kein spezielles Zeitfenster für die Ausführung der Speicheroptimierung festlegen. Schließlich wird die verfügbare Nettokapazität immer präzise und zeitgenau widergespiegelt. Es bedarf keiner Bierdeckelmathematik, um zu sehen, wie viel echte Kapazität verfügbar sein wird, nachdem der Komprimierungsprozess eingeleitet wurde. Die IBM Echtzeitkomprimierung ist in einer Cloud-Umgebung nicht nur effizienter als die Deduplizierung, sondern auch effizienter als traditionelle Komprimierungsalgorithmen. Denn diese basieren alle auf Segmenten fester Größe, die komprimiert werden, um eine Ausgabe variabler Größe zu erzeugen. Dabei wirkt sich die Größe des Segments entweder auf die Leistung oder auf die Komprimierungsrate aus. Bei großen Segmenten ist die Chance auf eine bessere Komprimierung größer, aber die E/A-Leistung wird beeinträchtigt, da ein ganzes Segment verarbeitet werden muss, selbst bei einem geringfügigen E/A- Vorgang. Werden die Daten in kleinere Segmente aufgeteilt, wird die E/A-Leistung weniger beeinträchtigt, aber die Komprimierungsrate ist geringer. Im Gegensatz dazu verwendet die IBM Echtzeitkomprimierung eine Eingabe variabler Größe, die ihr die Anpassung an Workloads erlaubt. Dabei werden nur die Daten komprimiert, die geschrieben werden, wodurch die Leistung für aktive Workloads, die häufig nur geringfügige Schreibvorgänge beinhalten, verbessert werden kann. Die Echtzeitkomprimierung fasst zudem mehrere E/A-Vorgänge in Gruppen zusammen, sodass Daten, auf die zusammen zugegriffen wird, auch zusammen komprimiert werden. Dies sorgt für höhere Komprimierungsraten, während die Platten-E/A minimiert wird und der wahlfreie Zugriff auf Daten für Anwendungen wie Datenbanken und ermöglicht wird. Integration in den Storwize V7000 Da die Echtzeitkomprimierung in den IBM Storwize V7000 integriert ist, lässt sich diese Option auf einfache Weise aktivieren. Wenn ein Datenträger erstellt wird, kann ausgewählt werden, dass er komprimiert werden soll. Mit dieser Auswahl ist die Arbeit des Speichermanagers schon erledigt. Es ist keine Feinabstimmung und keine Einplanung von Optimierungsaufgaben nötig. Dies ist ein großer Vorteil für überlastete Speichermanager. Die Konvertierung von nicht komprimierten zu komprimierten Datenträgern ist ganz einfach: Zunächst wird der komprimierte Datenträger erstellt, dann wird der alte Datenträger darauf gespiegelt und anschließend wird die Spiegelung aufgebrochen und der neue komprimierte Datenträger wird zum primären Speicherziel. Da der Storwize V7000 sowohl seinen internen Speicher als auch angeschlossenen externen Speicher anderer Anbieter virtualisieren kann, kann die Lebensdauer älterer Arrays durch die Komprimierung verlängert werden. Der Storwize V7000 vereinfacht nicht nur deren Management, sondern kann auch ihre Kapazität verdoppeln Seite 6 von 7

7 Storage Switzerland, LLC Fazit Die Cloud-Infrastruktur stellt eine besondere Belastung für die Speicherumgebung dar, von der sie unterstützt wird. Sie erfordert eine sehr hohe E/A-Leistung und eine hocheffiziente Auslastung. Die meisten Speichersysteme konzentrieren sich nur auf einen dieser Aspekte (Leistung oder Effizienz), aber nicht auf beide. Ein Speichersystem sollte jedoch in der Lage sein, sowohl die benötigte Leistung als auch die erforderliche Effizienz bereitzustellen, damit der ROI aus der Cloud-Infrastruktur erhalten bleibt und mit dem richtigen System sogar erhöht werden kann. Der IBM Storwize V7000 bietet durch die Nutzung seiner automatisierten Storage-Tiering-Technologie in Verbindung mit seinen Funktionen für mehr Effizienz die kombinierte Lösung, die hierfür erforderlich ist, und erlaubt gleichzeitig das einfache Management des Systems. Easy Tier ist eine automatisierte, einfache Methode für die optimale Nutzung der Investitionen in SSD-Speicher, während die Bereitstellung der Echtzeitkomprimierung den Speichereffizienzprozess vereinfacht. Der Storwize V7000 sorgt auf einfachere, automatisierte Weise für Leistung und Effizienz und eignet sich damit für die Steigerung des ROI aus Investitionen in die Cloud-Infrastruktur. Da die Zahl der virtuellen Instanzen in der Cloud-Infrastruktur weiter wächst, nimmt auch die Komplexität der Herausforderungen im Speicherbereich zu. Speichersysteme müssen ein hohes Maß an Automatisierung bereitstellen und intelligenter werden, damit der ROI aus Cloud-Investitionen bewahrt werden kann. Die IBM Smarter-Storage-Strategie und die IBM Smarter-Computing-Strategie, deren Bestandteil sie ist, sind hervorragende Beispiele dafür, wie Technologie dies möglich macht. Dieses Dokument wurde mit finanzieller Unterstützung von IBM erstellt. Es kann zwar öffentlich zugängliche Informationen von verschiedenen Anbietern, einschließlich IBM, enthalten, gibt jedoch nicht notwendigerweise die Meinung dieser Anbieter zu den in diesem Dokument behandelten Themen wieder. TSW03130-DEDE Seite 7 von 7