WHITEPAPER PAR Thin Provisioning Vermeidung von zugewiesenem aber nicht genutzten Storage bei gleichzeitiger Beschleunigung des ROI

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1 WHITEPAPER PAR Thin Provisioning Vermeidung von zugewiesenem aber nicht genutzten Storage bei gleichzeitiger Beschleunigung des ROI

2 Inhaltsverzeichnis Einführung 3 Problem: Nicht genutzte zugewiesene Kapazitäten 3 Ein erkanntes Problem? 3 Einschätzung des Problems 4 Das steckt hinter dem Problem: Die Ursachen 5 Die Lösung: 3PAR Thin Provisioning 7 Zusammenfassung der geschäftlichen Vorteile 9 Geringere Investitionskosten 9 Geringere Betriebskosten 9 Schnelleres Return on Investment (ROI) 10 3PAR Thin Provisioning: Architektur 11 Herkömmliche Verwaltung virtueller Volumes mit 3PAR 11 Volume-Verwaltung mit 3PAR Thin Provisioning 12 Thin Provisioned Virtual Volumes (TPVVs) 13 Gemeinsame Provisioning-Gruppen (Common Provisioning Groups, CPGs) 13 So funktioniert 3PAR Thin Provisioning: 14 3PAR Thin Provisioning: Benachrichtigungen 16 Zusammenfassung 16 Über 3PAR 17 2

3 Einführung Das Ziel, neue Projektanforderungen und begrenzte IT-Ressourcen unter einen Hut zu bekommen, ist eine herausfordernde und meist undankbare Aufgabe für das IT-Management. IT-Manager müssen die Effizienz von Tools und Prozessen zur Bereitstellung und Verwaltung von Unternehmensdaten kontinuierlich überprüfen. Nur wenige der zahlreichen Ansätze zur Verbesserung der Effizienz werden auch tatsächlich umgesetzt. Noch weniger Projekte können das gewünschte Ergebnis erzielen. 3PAR Thin Provisioning ist eine einfache Möglichkeit, Unternehmen bei der Einsparung von Millionen von Euros zu unterstützen und gleichzeitig die Initiierung von neuen Projekten bei Bedarf zu ermöglichen. Dieses Whitepaper beschäftigt sich mit dem Problem zugewiesener aber nicht genutzter Speicherkapazitäten, d. h. Speicherplatz, dem bereits Anwendungen und Dateisysteme zugeordnet wurden, ohne dass dieser Speicherplatz mit beschrieben wurde. Es werden auch die hohen Belastungen angesprochen, die Unternehmen für die Bereitstellung von Storage in klassischen Umgebungen aufwenden müssen. Im Anschluss wird 3PAR Thin Provisioning erläutert und als Lösung für beide Sachverhalte vorgestellt. Das Ergebnis ist eine drastische Senkung der Gesamtbetriebsausgaben und eine sehr viel bessere Kostenkontrolle im Verhältnis zum Projektergebnis. Erträge aus Anwendungsentwicklungen werden schneller erreicht, da die IT neue Anwendungen schneller und ohne die Verzögerungen, die bei der herkömmlichen Bereitstellung entstehen, an die Anwender liefern kann. Neben dem geschäftlichen Nutzen dieser Alternative wird in diesem Whitepaper auch die Arbeitsweise von 3PAR Thin Provisioning innerhalb des 3PAR InForm-Betriebssystems aufgezeigt. Problem: Nicht genutzte zugewiesene Kapazitäten Ein erkanntes Problem? Das Thema schlechte Kapazitätsnutzung konzentriert sich meist auf baubedingte Einschränkungen von Direct-Attached Storage. Ein direkt an einen bestimmten Host angeschlossenes Storagesystem ist für andere Host-Server nicht zugänglich. Das Resultat sind eine Vielzahl von Pools mit nicht zugänglichen und brachliegenden Kapazitäten für andere Abteilungen. Diesem Problem kann mit Netzwerkspeichern begegnet werden, die den gemeinsamen Zugriff auf Speicherbereiche ermöglichen NICHT GENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄTEN Keinem Dateisystem zugewiesen ungenutztes Dateisystem 400 genutztes Dateisystem gb hp-ux aix solaris windows Quelle: Glasshouse Technologies. Aus dem Artikel Integration von Stephen Fosket, erschienen im Storage Magazine im April 2003 Abb. 01 3

4 und somit die Kapazitätsausnutzung erhöhen. Doch was ist mit Kapazitäten, die bereits Host- Anwendungen zugewiesen wurden? Wie effizient wird zugewiesener Speicher genutzt? Das heißt, in wie viel Prozent des für Anwendungen verfügbar gemachten Speichers werden tatsächlich gespeichert? Für viele Unternehmen ist dies eine bohrende Frage. Sie wissen oder noch schlimmer sie können nur vermuten, dass es in diesem Bereich ein Problem gibt. Andere Unternehmen haben sich diese Frage noch nicht gestellt. Doch ob das Problem nun erkannt wurde oder nicht: Für die meisten Unternehmen ist dies ein ernst zu nehmendes Thema. Unternehmen berichten, dass durchschnittlich nur 25 % 1 der zugewiesenen Kapazitäten auch tatsächlich von den Anwendungen genutzt werden. Es ist unnötig zu erwähnen, dass es sich hier um eine extreme Verschwendung von Kapitalressourcen handelt. Nehmen wir an, Sie investieren 1 Million Euro in Speicherkapazitäten. Die erwartete Rendite dieser Investition liegt bei Euro. Doch die restlichen Euro sind verloren. Kurze Technologiezyklen und vernachlässigbare Restwerte lassen die Hoffnung auf den Erhalt dieses Wertes schwinden. Das Ergebnis ist ein enormes Ungleichgewicht zwischen den angefallenen Kosten der Anwendung und dem tatsächlichen daraus resultierenden Nutzen. Leider kann dieses Problem nicht allein durch Netzwerkspeicher gelöst werden. Einschätzung des Problems Für Unternehmen geht dieses Problem weit über schlechten Rückfluss des Firmenkapitals hinaus. Es entstehen unnötige Betriebskosten für sinnlose Gehäuse, für Stromversorgung und Kühlung unzähliger Festplatten, die im Endeffekt gar nicht genutzt werden. Personal, ob interne GESAMTKOSTEN FÜR VERSCHWENDETE KAPAZITÄTEN KOSTEN FÜR ENDBENUTZER Megawatt für Stromversorgung und Kühlung* Entstehende Kosten: 2 Milliarden EUR/Jahr ENERGIEVER- BRAUCH Entspricht der Energieerzeugung von 9 durchschnittlichen US-Kraftwerken (Kohle) Benötigt werden 12 Millionen Tonnen Kohle oder 40 Millionen Barrel Öl 2 Tage Ölverbrauch in den USA KOSTEN FÜR DIE UMWELT Erzeugt ca. 15,5 Milliarden Kilo Kohlendioxid pro Jahr, basierend auf häufig genutzte Stromquellen in den USA (Kohle, Öl, Atomenergie, Wasser usw.)** Abb. 02 * 65 Watt/Laufwerk ** US EPA Alle anderen Schätzungen basieren auf Zahlen des US Department of Energy (US-Energieministerium) 1 Storage Magazine, April Eine Studie von Glasshouse Technologies über 750 Host-Systemen zeigt, dass nur 25 % der zugewiesenen Kapazität auch tatsächlich verwendet werden. An durchschnittlichen Einsatzorten wurden nur 75 % des Speichers Hosts zugewiesen, 36 % davon waren für Anwendungen nicht verfügbar, und nur 39 % des verfügbaren Speichers wurde genutzt. Ein typischer Host verfügt beispielsweise über 500 GB externen Speicher, 375 GB in Volume- Gruppen, 240 GB in Dateisystemen, und nur 93 GB werden verwendet, so Glasshouse Technologies. 4

5 Mitarbeiter oder extern beauftragte Dienstleister, wird für die Wartung dieser aufgeblähten Infrastrukturen in Anspruch genommen. Und schließlich wird das Problem durch Lizenzgebühren für Speichersoftware, die in der Regel auf Rohkapazitäten beruhen, verschärft. So werden zum Beispiel viele Softwaretitel im Bereich Storage Ressource Management (SRM) auf diese Weise lizenziert, wie dies auch für die meisten Softwareprodukte von Storage-Array-Anbietern wie EMC, Hitachi Data Systems und Hewlett-Packard der Fall ist. Auch für die Umwelt entstehen messbare Kosten. Hier kann man die Vielzahl von Festplatten, die als Multi-Disk-Plattformen wie z. B. JBOD-Gehäuse, Arrays und Server mit mehreren integrierten Festplatten verkauft werden, in Betracht ziehen. (Nur diese Festplattenverbünde sind in der Praxis eine Alternative zum Einsatz einer geringeren Menge an Festplatten.) Die Gartner Group 2 schätzt die Zahl verkaufter Festplatten auf ca. 74 Millionen. Diese Angabe basiert auf in der Vergangenheit verkauften Stückzahlen und entsprechenden Zukunftsprognosen unter der Annahme, dass die Nutzungsdauer einer Festplatte nicht länger als 5 Jahre ist. Bezogen auf die oben genannten Zahlen von Glasshouse Technologies entspricht dies zirka 42 Millionen Festplatten, die ungenutzte, aber zugewiesene Kapazitäten in Festplattenverbünden darstellen. In der nachfolgenden Tabelle sind die geschätzten Auswirkungen dieser Verschwendung dargestellt. Das steckt hinter dem Problem: Die Ursachen Es gibt viele Gründe für das Problem zugewiesener, aber ungenutzter Kapazitäten sowohl organisatorische als auch technische. Hierzu zählen: Übermäßiger Kapazitätsbedarf: Abteilungen oder Anwendungsadministratoren reservieren Kapazitäten für den aktuellen als auch für den zukünftig erwarteten Bedarf an. So lange nicht genau bekannt ist, wie hoch der zu erwartende Speicherbedarf sein wird, werden die Schätzungen angehoben. Mit dem Ziel, eine fehlerfreie Funktionsweise der neuen Anwendung zu gewährleisten, tendieren Benutzer dazu, Kapazitäten zu reservieren, die Ausfallzeiten aufgrund der Verringerung oder Erweiterungen unzureichender Kapazitäten auffangen können. Anwendungen, die weniger erfolgreich sind als geplant: Manchmal werden Anwendungen einfach nicht in dem ursprünglich erwarteten Umfang genutzt, sodass nur eine geringfügige Zunahme bei der Nutzung zu verzeichnen ist. In der Zwischenzeit wurden jedoch bereits umfangreiche Speicherkapazitäten bereitgestellt und zugewiesen. Replizierung ungeschriebener : Für viele Anwendungen werden zusätzliche volumes online vorgehalten. Diese dienen zur Sicherung von und zur möglichen Wiederherstellung nach korruptionen oder Notfällen. Diese Kopien können auch die flexible, gemeinsame Nutzung von (z. B. zu Test-, Entwicklungsoder Entscheidungsfindungszwecken) ermöglichen. Da die meisten aktuell eingesetzten Technologien beim Kopieren von volumes keinen Unterschied zwischen beschriebenen und nicht beschriebenen Bereichen des Volumes machen, wird das gesamte Basis-Volume physisch repliziert. Somit wird also jede Verschwendung in einem Basis-Volume durch alle seine Kopien fortgesetzt. 2 Summe der Festplatten aus Gartner 2001 Disk Storage Systems WW (Festplattenspeichersysteme weltweit) (direkt an den Host angeschlossenes internes RAID, direkt an den Host angeschlossenes externes RAID, Externes RAID Controller-basiert & NAS). 5

6 REPLIZIERUNG UNGESCHRIEBENER DATEN BASIS-VOLUME LOKALE KOPIE REMOTE COPY UNGENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄT GENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄT RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ 3 T B 3 T B 3 T B 3 T B 3 T B 3 T B HERKÖMMLICHE SPEICHERBEREITSTELLUNG (PROVISIONING) 24TB EUR (bei 0,03 EUR/MB) Abb. 03 Übermäßige Bereitstellung zur Vermeidung späterer Komplexitäten und Risiken bei der Zuweisung: Da die Speicherbereitstellung ein komplexer und mühsamer Prozess ist, können nachträgliche Zuweisungen von Kapazitäten herausgezögert oder umgangen werden, indem bei der ersten Bereitstellung mehr Kapazitäten als benötigt zugewiesen werden. Die Bereitstellung ist in der Regel ein manueller Prozess, der eine sorgfältige Planung und Koordinierung von IT-Management, Speicheradministratoren, Systemadministratoren und Anwendungsadministratoren erfordert. Der Prozess ist gekennzeichnet durch Verzögerungen und Ausfälle, denn es sind viele Personen an ihm beteiligt, und es sind viele Schritte auf unterschiedlichen Layern der Infrastruktur erforderlich, darunter: Zuweisung von Speicher aus einem festgelegten Speicherpool; Planung, Konfiguration und Export von Volumes vom Speicher-Array auf den Host; Switch-Fabric-Konfiguration und Zoning (bei Bedarf); Hinzufügen/Erweitern von Speicher für Anwendungs-LUN, Sicherung der Systemkonfiguration. Vorhandene Technologien basieren auf Dedicate-on-Allocation (bei der Zuordnung reservieren): Herkömmliche Speicher nutzen die Technologie Dedicate-on-Allocation (bei der Zuordnung reservieren). Kunden müssen schon im Voraus den gesamten Speicher erwerben, der später zugewiesen werden soll. Die von manchen Herstellern angebotene Lösung "Capacity-on-Demand" (Kapazität bei Bedarf) ändert nichts an dieser Situation, da auch hier die physischen Kapazitäten im Voraus installiert und konfiguriert werden müssen nur dann können sie später vom Kunden zugewiesen werden. Solche Programme ebnen dem Hersteller den Weg zu Laufwerksinventuren beim Kunden vor Ort ein Service, der den Kunden teuer zu stehen kommt. Diese Programme tragen nicht zu einer effizienteren Nutzung zugewiesener Kapazitäten bei. Es gibt also viele Gründe dafür, dass zugewiesene Speicherkapazitäten den tatsächlichen Bedarf an geschriebenen weit übersteigen. Im Hinblick auf sinkende Festplattenpreise wird dieser Trend der übermäßigen Beschaffung wohl noch zunehmen. Unternehmen, deren zugewiesene Kapazitäten 300 % über dem aktuellen Speicherbedarf liegen, können von den jährlich um % sinkenden Festplattenpreisen nicht profitieren. 6

7 Die Lösung: 3PAR Thin Provisioning 3PAR Thin Provisioning stellt eine einfache Lösung für das Problem ungenutzter zugewiesener Kapazitäten dar. Dank Thin Provisioning kann die IT-Abteilung einer Anwendung einmalig so viele logische Kapazitäten sicher zuweisen, wie voraussichtlich für deren gesamte Lebensdauer benötigt werden. Während dieser Lebensdauer werden bei Bedarf physische Kapazitäten aus einem gemeinsamen Pool von gekauften Speicherkapazitäten geschöpft. Das heißt, dass nur dann physische Kapazitäten aus dem Pool entnommen werden, wenn die Anwendung schreibt. 3PAR Thin Provisioning basiert auf der Technologie Dedicate-on-Write (Reservierung beim Schreiben), dem Gegenstück zur herkömmlichen Technologie Dedicate-on-Allocation (Reservierung bei Zuordnung). Der Puffer kann jederzeit und ohne Störung durch physische Kapazitäten erweitert werden. THIN PROVISIONING Herkömmliche Speicherbereitstellung (Fat Provisioning) Reservierung bei Zuordnung Volume 3PAR Thin Provisioning Reservierung beim Schreiben Volume Volume Volume Volume Volume GEMEIN- SAMER SPEICHER- PUFFER Gekaufte physische Kapazität Gekaufte physische Kapazität Abb. 04 Durch Thin Provisioning wird die traditionelle Verbindung zwischen zugewiesenen und gekauften Kapazitäten getrennt. Dadurch wachsen die Kosten für Anwendungen im Einklang mit der zunehmenden Verwendung und Erweiterung von Anwendungen. Benutzer können wie gewohnt die gewünschte Menge an Kapazitäten anfordern und bekommen diese auch. Doch jetzt richtet sich der Speicherkauf nach der tatsächlichen Nutzung, und die Kosten sind nicht mehr so stark an den Erfolg einer Anwendung gebunden. Die IT profitiert von einem wichtigen zusätzlichen Nutzen: Die Bereitstellung kann jetzt sehr viel mit weniger Aufwand und Komplexität erfolgen. Durch die Zuweisung großzügiger Mengen logischer Kapazitäten zu Anwendungen gleich zu Beginn werden spätere Bereitstellungsaufgaben und Workflows vermieden. Administratoren können Kapazitäten einmalig sicher und wirtschaftlich sinnvoll bereitstellen. (Prozesse zur Überwachung und Steuerung des geplanten und ungeplanten zuwachses werden später behandelt). 7

8 VERRINGERTE ARBEITSLAST: FOLGENDE BEREITSTELLUNG Herkömmliches 3PAR SCHRITT Fat Thin BESCHREIBUNG Provisioning Provisioning 1 Suchen einer Anwendung, der der Speicherplatz ausgeht oder deren Leistung nachlässt 2 Ermitteln, wie mehr Speicher bereitgestellt werden kann (LUN erweitern, neue LUN erstellen) 3 Festlegen, wie viel Speicher hinzugefügt wird Festlegen, aus welchem Pool zusätzlicher Speicher erhalten werden kann 4 (unter Berücksichtigung von Leistungs- und Verfügbarkeitspunkten) 5 Zuweisung von Speicher aus dem Pool 6 Schutz (LUN-Masken) für Speicherserver setzen, sodass er von der Anwendung erkannt wird Ggf. Switch-Zoning (logische Segmentierung des SAN) festlegen, sodass die 7 Anwendung den Speicherserver erkennen kann 8 Neuen Speicher zur Anwendungs-LUN hinzufügen oder neue Anwendungs-LUN bilden 9 BS-Dateisystem konfigurieren, um größere/neue LUN zu verarbeiten 10 Anwendung konfigurieren, um größere/neue LUN zu nutzen 11 Backup-System konfigurieren, um größere/neue LUN zu sichern 12 Pool ggf. wieder auffüllen (Festplatten kaufen, neue RAID-Gruppen erstellen) Bisher erforderliche Anstrengung Drastisch vereinfachte Anstrengung Keinerlei Anstrengung notwendig Schritte mit freundlicher Genehmigung von Riche Lary, Tutelary, LLC Abb. 05 Durch den Einsatz der 3-Ebenen-Virtualisierungsfunktionen von 3PAR stellt der 3PAR InServ Storage- Server Hosts Speicher-Volumes (LUNs) jeder Größe und für jedes Service Level bereit. Physische Kapazitäten werden erst dann für Anwendungen zugewiesen, wenn geschrieben werden. Diese intelligente Zuweisung von Kapazitäten wird auf der gesamten InServ-Plattform eingesetzt. Daher weisen alle kopien im gesamten System Thin Provisioning-Unterstützung auf. Die Software-Funktion Full Copy von 3PAR zur Erstellung kompletter physischer Kopien verbraucht zum Beispiel nur genauso viele physische Kapazitäten wie das zugrunde liegende Thin Provisioning- Volume. Mit 3PAR Virtual Copy, einer Technologie zum Erstellen von Snapshots zum gewünschten DEDICATE-ON-WRITE ZUWEISUNG DURCH 3PAR ANWENDUNG ERKENNT ANWENDUNG SCHREIBT ZUWEISUNG DURCH 3PAR 600 GB 600 GB 200 GB 200 GB UNGENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄT GENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄT Abb. 06 Zeitpunkt, wird sogar noch mehr Speicher für lokale Kopien eingespart. Mit Virtual Copy werden nur für die Änderungen am Basis-Volume oder an der Kopie (nach Erstellung der Virtual Copy) physische Kapazitäten benötigt. Im Regelfall ist dies nur ein Bruchteil der Kapazität des Basis-Volumes. Schließlich sind Kopien, die mit 3PAR Remote Copy auf andere InServ Storage-Server (in der Regel Remote- Standorte) gespiegelt werden, genauso Speicherplatz sparend wie das Thin Provisioning-Basisvolume. 8

9 Beachten Sie, dass sowohl für vollständige Kopien als auch für dezentral erstellte Kopien optional die komplette physische Kapazität reserviert werden kann. Dies entspricht der zugewiesenen logischen Kapazität des Thin Basis-Volumes. NUR GESCHRIEBENE DATEN WERDEN REPLIZIERT THIN PROVISIONING- BASISVOLUME 3PAR VIRTUELLE KOPIE 3PAR REMOTE COPY UNGENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄT GENUTZTE ZUGEWIESENE KAPAZITÄT RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ. 3 T B. 3 T B EUR (bei 0,03 EUR/MB) Abb. 07 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese plattformübergreifende Effizienz erhebliches Einsparungspotential in sich birgt. Zudem wird die technische Unzulänglichkeit der Replizierung ungeschriebener aufgehoben, welche eine Hauptursache für das Problem zugewiesener, aber nicht genutzter Kapazitäten darstellt. Unternehmen können diesen Vorteil nutzen, indem sie lokale und dezentrale Kopien für mehrere Anwendungen verwenden. Jetzt ist zum Beispiel die kostengünstige Notfallwiederherstellung von Anwendungen möglich, deren Sicherung sich zuvor wirtschaftlich nicht gelohnt hat. Zusammenfassung der geschäftlichen Vorteile Geringere Investitionskosten Mit 3PAR Thin Provisioning werden die Investitionen für Festplatten reduziert oder sie können auf unbestimmte Zeit verschoben werden (bei vielen Anwendungen fallen sie überhaupt nicht mehr an). Bei Anwendungen, für die lokale oder dezentral erstellte Kopien verwendet werden, sind die Einsparungen um ein Vielfaches höher als die Anzahl an Kopien. Finanz- und IT-Manager haben somit eine sehr viel größere Kontrolle über Investitionsausgaben, die direkt mit der Rendite einer beliebigen Anwendung in Relation gestellt werden können. Werden im Laufe der Zeit weitere physische Kapazitäten gekauft und hinzugefügt, können Benutzer auch stärker von fallenden Festplattenpreisen profitieren. Und schließlich lassen sich dank 3PAR Thin Provisioning die für viele Speichersoftwareprodukte (wie SRM-Tools) anfallenden Lizenzgebühren reduzieren. Geringere Betriebskosten 3PAR Thin Provisioning trägt zu einer erheblichen Senkung der Betriebskosten bei, da Energie und Stellflächen eingespart werden. Kosten, die sonst für die Stromversorgung, die Kühlung und die Gehäuse für unnötige Festplatten anfallen, werden gesenkt. Durch die einmalige Zuweisung von Kapazitäten bleiben der IT-Organisation wiederholte, lästige und fehleranfällige Aufgaben der nachfolgenden Speicherplanung und -bereitstellung erspart. Das Ergebnis ist eine reduzierte Arbeitslast für Administratoren und vereinfachte Workflows in der gesamten IT-Organisation. Beachten Sie, dass selbst die anfängliche, auf die jeweilige Anwendung abgestimmte Bereitstellung von Volumes mit der 3PAR-Plattform nur eine Sache von Sekunden ist. So kann einer Anwendung lebenslanger Speicher intelligent und innerhalb kürzester Zeit zugeteilt werden. Zu guter Letzt 9

10 werden Ausfallzeiten bei Anwendungen vermieden, die normalerweise bei späteren Zuweisungen, Neukonfigurationen und beim Neustart entstehen. Schnelleres Return on Investment (ROI) 3PAR Thin Provisioning spricht eines der wichtigsten Anliegen von Unternehmen an: die Rendite von IT-Investitionen. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht Thin Provisioning eine größere Anzahl Projekte zu geringeren Kosten. Mit Thin Provisioning können mit dem gleichen Budget mehr Anwendungen bereitgestellt werden, da die Kosten für jede einzelne Anwendung sehr viel niedriger sind als zuvor. Was genauso wichtig ist: Die Anwendungen können schneller bereitgestellt werden. Die IT muss nicht mehr bis zur Budgetplanung des nächsten Quartals oder Jahres warten, bis sie neue Anwendungen bereitstellen kann, die eine Kapitalrendite für ihr Unternehmen generieren können. Es muss auch nicht mehr darauf gewartet werden, dass der benötigte Speicher geplant, dimensioniert, verhandelt, beschafft und installiert wird, um ihn dann zuweisen zu können. Mit einem kleinen Puffer physischer Kapazität kann die IT bei Bedarf neue Anwendungen schnell und problemlos bereitstellen. In jedem Fall werden Verzögerungen beseitigt und die Kapitalrendite erhöht. NEUE E BEI GLEICHZEITIGER REDUZIERUNG VON RISIKEN Herkömmliche Speicherbereitstellung (Fat Provisioning) 3PAR Thin Provisioning Aktuelles Quartal (Projektstart, Speicherkauf) A B A B EXTRA- 10 TBs 5 TBs GEMEIN- SAMER SPEICHER- PUFFER Nächstes Quartal (Projektbewertung) A ERFOLG- REICH B GESCHEI- TERT A ERFOLG- REICH B GESCHEI- TERT EXTRA- ERFOLG- REICH hohe Kosten, geringer Gewinn geringe Kosten, hoher Gewinn Abb. 08 Es sind stets Kapazitäten verfügbar, um neue Projekte zu starten. Außerdem hängt die Produktivität des Administrators nicht mehr vom Kauf, der Planung oder Installation des Speichers ab. In der Folge werden viele weitere Projekte mit ROI-Potenzial ins Leben gerufen, und der Beitrag der IT zum gesamten Unternehmenserfolg nimmt zu. 10

11 3PAR Thin Provisioning: Architektur Um die Arbeitsweise von 3PAR Thin Provisioning zu verstehen, ist es von Vorteil, sich zunächst mit dem Virtualisierungsansatz von 3PAR vertraut zu machen. Herkömmliche Verwaltung virtueller Volumes mit 3PAR Das 3PAR InForm-Betriebssystem arbeitet mit der Speicherzuordnung auf drei Ebenen, was in etwa der virtuellen Speicherarchitektur von Server-Betriebssystemen entspricht. Die erste Zuordnungsebene virtualisiert physische Festplatten in einem Pool gleich großer Blöcke ( Chunklets ) von je 256 MB und verwaltet redundante Pfade zu jedem einzelnen Chunklet und zu jeder Festplatte. Da diese Chunklets sehr klein sind, kann eine unzureichende Ausnutzung von Speicherressourcen vermieden werden. Volumes können präzise bemessen anstatt in willkürlichen Schritten vergrößert zu werden. Durch die granulare Struktur der Chunklets wird die Leistung aller Anwendungen, unabhängig von ihren Kapazitätsanforderungen, verbessert, da die Chunklets über viele oder sogar Hunderte von Festplatten verteilt werden können. Da über das System auf jedes Chunklet zugegriffen werden kann, entstehen keine Bereiche mit unzugänglichen Speicherkapazitäten. Auf der zweiten Zuordnungsebene werden die Chunklets mit den logischen Laufwerken (Logical Disks, LDs) verknüpft. Diese Verknüpfung ermöglicht die Erstellung logischer Laufwerke auf Basis von Vorlagen, die auf RAID-Eigenschaften und den Speicherorten der Chunklets im gesamten System basieren. Logische Laufwerke können je nach benötigtem Service Level an viele Parameter wie Kosten, Kapazität, Leistung und Verfügbarkeit angepasst werden. Darüber hinaus wird die Arbeitslast durch die Kombination der ersten und zweiten Zuordnungsebene über mehrere Festplatten und deren Fibre Channel-Verbindungen verteilt. Auf der dritten Zuordnungsebene werden herkömmliche virtuelle Volumes (VVs) mit mehreren logischen Laufwerken verknüpft. VVs sind virtuell dargestellte Kapazitäten, die letztlich auf Hosts und zu Anwendungen exportiert werden. VERWALTUNG VIRTUELLER V OLUMES host-server siehe sehen luns mit maßgeschneiderter leistung, verfügbarkeit und Kapazität virtuelle volumes jeder größe (jeweils 1 gb bis 2 tb) logische laufwerke maßgeschneiderte Kosten, leistung und verfügbarkeit durch intelligente Kombinationen aus chunklets oltp logische laufwerke werden im voraus zugewiesen, um die gesamte logische Kapazität virtueller volumes zu erweitern Dw PhYsischE laufwerke eingeteilt in chunklets (je 256 mb) Abb

12 Bei der herkömmlichen Verwaltung von Virtual Volumes erfolgen sämtliche Zuordnungen bei der Erstellung der Virtual Volumes. Nach der Erstellung können zwar noch Änderungen vorgenommen werden (z. B. zur Optimierung des Chunklet-Speicherorts), doch die komplette Zuordnung bleibt dauerhaft für alle logischen Kapazitäten eines Basis-Virtual-Volumes erhalten. Die zugrunde liegenden Chunklets und logischen Laufwerke (bzw. Teile von logischen Laufwerken) werden somit im Voraus einem Virtual Volume zugewiesen, unabhängig davon, wie viele in dieses Virtual Volume geschrieben werden. (Eine Verwaltung dieser Layer oder Verknüpfungen durch den Benutzer ist nicht erforderlich, sondern erfolgt automatisch durch das InForm-Betriebssystem. Auf einzelne Anwendungen abgestimmte Virtual Volumes können in nur wenigen Sekunden erstellt und auf Hosts exportiert werden.). Volume-Verwaltung mit 3PAR Thin Provisioning Bei der Volume-Verwaltung mit 3PAR Thin Provisioning wird die im Voraus festgelegte Zuweisung physischer Kapazitäten entfernt. Die Volume-Verwaltung mit Thin Provisioning baut auf der herkömmlichen Volume-Verwaltung von 3PAR auf, wurde jedoch um eine Zwischenfunktion, die so genannte CPG-Funktion (Common Provisioning Group, gemeinsame Provisioning-Gruppe), ergänzt. Die CPG-Funktion sitzt zwischen dem Virtual Volume-Layer und dem LD-Layer (logical disk, logisches Laufwerk). Im Gegensatz zur herkömmlichen Verwaltung virtueller Volumes von 3PAR, bei der Virtual Volumes zu 100 % durch logische Laufwerke abgedeckt sind, erstellt die CPG- Funktion bei Bedarf logische Laufwerke aus freien Chunklets. Anschließend enthält eine gemeinsame Provisioning-Gruppe (CPG) Zuordnungen ihrer eigenen logischen Laufwerke zu Virtual Volumes, denen sie zugeordnet wurden. Ein Basis-Virtual-Volume, das von einer CPG abhängt, wird als Thin Provisioned Virtual Volume (TPVV) bezeichnet. Wie bei der herkömmlichen Verwaltung von Virtual VERWALTUNG VIRTUELLER V OLUMES MIT THIN PROVISIONING host-server siehe sehen luns mit maßgeschneiderter leistung, verfügbarkeit und Kapazität virtuelle volumes jeder größe (jeweils 1 gb bis 2 tb) gemeinsame Provisioning-gruPPEn verwalten der Erstellung und zuweisung von logischen laufwerken logische laufwerke maßgeschneiderte Kosten, leistung und verfügbarkeit durch intelligente Kombinationen aus chunklets oltp logische laufwerke werden bei bedarf erstellt und zugewiesen, um den beschreibbaren bereich virtueller volumes zu erweitern Dw PhYsischE laufwerke eingeteilt in chunklets (je 256 mb) Abb

13 Volumes werden auch hier die Aufgaben parallel von verschiedenen Systemressourcen ausgeführt. Dabei sind die Chunklets über viele oder sogar Hunderte von Festplatten verteilt. Thin Provisioned Virtual Volumes (TPVVs) Virtuelle Kapazitäten werden den Host-Servern und Anwendungen als TPVVs dargestellt. Bei der Erstellung eines TPVV wird ein Bruchteil seiner exportierten virtuellen Kapazität den LD-Bereichen der CPG zugeordnet. Wenn eine Anwendung in ein TPVV schreibt, weist das InForm- Betriebssystem in kleinen Schritten Speicherplatz aus den im Voraus zugeordneten LD-Bereichen zu, der dann mit gefüllt werden kann. Wenn der verfügbare Speicherplatz in den LD-Bereichen, die dem TPVV zugeordnet sind, zu klein wird, werden automatisch neue Kapazitäten zugewiesen, indem neue LD-Bereiche in der CPG zugeordnet werden. TPVVs verhalten sich wie herkömmliche Virtual Volumes. Der Host kann die Unterschiede zwischen beiden Volumes nicht erkennen. TPVVs können als Basis-Volumes für virtuelle Kopien, vollständige Kopien oder dezentral erstellte Kopien dienen. Wie herkömmliche Virtual Volumes können auf einzelne Anwendungen abgestimmte TPVVs in nur wenigen Sekunden erstellt und zu Hosts exportiert werden. Gemeinsame Provisioning-Gruppen (Common Provisioning Groups, CPGs) Wie bereits erwähnt, bilden CPGs einen Pufferpool von LDs. Über einen entsprechenden Mechanismus können bei Bedarf LD-Kapazitäten automatisch für zugeordnete TPVVs reserviert werden. Haupteigenschaften von CPGs: Zusammenfassung granularer Kapazitäten in Form von Pools: CPGs ermöglichen den granularen, gemeinsamen Zugriff auf logische Pool-Kapazitäten. Es ist nicht mehr notwendig, logische Laufwerke (ob groß oder klein) im Voraus für herkömmliche Virtual Volumes zu reservieren, sondern mehrere TPVVs können einen Pool von logischen Laufwerken (CPGs) gemeinsam nutzen. Benötigt ein TPVV zusätzliche dedizierte Kapazitäten, weist eine CPG dem TPVV automatisch logische Kapazitäten zu, indem sie neue LD-Bereiche aus dem Pool zuordnet. Während eine CPG also reservierte logische Laufwerke enthält, werden die Ressourcen aus dem Pool erst dann für TPVVs reserviert, wenn sie benötigt werden. Automatisches Wachstum: Eine CPG ist standardmäßig so konfiguriert, dass neue logische Laufwerke erzeugt werden, sobald der verfügbare LD-Speicher unter einen festgelegten Schwellenwert fällt. Der anfängliche Pool von logischen Laufwerken besteht nur aus einem Bruchteil der exportierten virtuellen Kapazität zugeordneter TPVVs und wächst im Laufe der Zeit automatisch mit, um den Speicherplatzbedarf von Anwendungen zu decken. Das Wachstum der logischen Kapazitäten bildet gewissermaßen das Wachstum der tatsächlich genutzten Kapazitäten ab. So haben Kunden die Möglichkeit, physische Kapazitäten nach Bedarf zu kaufen und zu installieren. Logische Laufwerke können auch manuell einer CPG zugeordnet werden. Darüber hinaus werden die Template-Eigenschaften für logische Laufwerke (wie RAID-Eigenschaften und Speicherort der Chunklets) pro CPG festgelegt und gelten gleichermaßen für alle logischen Laufwerke einer CPG. Um den maximalen Nutzen aus Thin Provisioning zu ziehen, können Benutzer Anwendungen nach Service-Leveln ordnen, die dann mit verschiedenen CPGs verknüpft werden können. Damit sind Benutzer nicht nur in der Lage, die Anwendungsanforderungen zu erfüllen, sondern es können auch mehr Volumes auf eine CPG zugreifen und somit einen gemeinsamen Speicherpuffer nutzen. 13

14 So funktioniert 3PAR Thin Provisioning: (1) CPG-Erstellung: Um die Vorteile von Thin Provisioning nutzen zu können, erstellt der Benutzer zunächst eine CPG. Die Template-Eigenschaften für logische Laufwerke wie zum Beispiel RAID-Eigenschaften und Speicherort der Chunklets im System werden basierend auf den Anwendungsanforderungen festgelegt. Darüber hinaus wird die Wachstumsrate logischer Laufwerke in Gigabyte (GB) angegeben. Die Wachstumsrate definiert die Größe des anfänglich erstellten logischen Laufwerks sowie das Wachstum logischer Laufwerke, die später mit zunehmender Verwendung von Kapazitäten durch die Anwendung verfügbar sind. Alternativ kann der Benutzer manuell logische Laufwerke in eine CPG aufnehmen und das automatische Wachstum logischer Kapazitäten deaktivieren, indem er die Wachstumsrate auf Null konfiguriert. Dies kann nützlich sein für Benutzer, die im Voraus eine festgelegte Menge Kapazitäten für TPVVs zuordnen und den nicht zugeordneten Rest für herkömmliche VVs verwenden möchten. Zum Schluss werden noch Zuordnungswarnungen und Zuordnungsgrenzen für die CPG basierend auf den Anwendungsanforderungen und der internen Speicher- und Zuordnungsrichtlinie festgelegt. 1) CPG-ERSTELLUNG LD Gemeinsame Provisioning-Gruppen Abb. 11 (2) TPVV-Erstellung: Um virtuelle Kapazitäten auf den Host zu exportieren, erstellt der Benutzer ein TPVV und exportiert es als VLUN auf den Host. Bei der Erstellung wird das TPVV mit einer CPG verknüpft, die eine geringe Menge logische Kapazitäten, d. h. einen Bruchteil ihrer exportierten virtuellen Kapazität, für dieses TPVV reserviert. 2) TPVV- ERSTELLUNG OLTP TPVVs Abb. 12 LD Gemeinsame Provisioning-Gruppen 14

15 (3) Kapazitätszuweisung: Während Anwendungen in die TPVVs schreiben, wird in kleinen Schritten Speicherplatz aus den im Voraus zugeordneten LD-Bereichen zugeordnet, der dann mit gefüllt werden kann. Ist der TPVV-Speicher nahezu erschöpft, ordnet die CPG dem TPVV neue LD-Bereiche aus der CPG zu. 3) KAPAZITÄTSZUWEISUNG TPVVs OLTP Neue Schreibvorgänge LD Gemeinsame Provisioning-Gruppen Abb. 13 (4) Automatisches Wachstum: Sobald die verfügbare logische Kapazität innerhalb der CPG unter einen festgelegten Schwellenwert fällt, fügt die CPG automatisch logische Laufwerke mit einer festgelegten Wachstumsrate hinzu. Eine CPG fährt so lange mit dem Hinzufügen von logischen Laufwerken fort, bis entweder ihre Zuordnungsgrenze erreicht ist oder nicht mehr genügend physischer Speicher zur Verfügung steht, um die Anforderungen einer bestimmten LD-Eigenschaft zu erfüllen. 4) AUT OM. WACHSTUM OLTP Neue Schreibvorgänge TPVVs LD LD Gemeinsame Provisioning-Gruppen Abb

16 3PAR Thin Provisioning: Benachrichtigungen 3PAR Thin Provisioning bietet verschiedene Kategorien von Benachrichtigungen, die den Storage- Administrator über wichtige Ereignisse informieren: Zuordnungswarnungen: Eine Zuordnungswarnung warnt den Storageadministrator, wenn ein bestimmter Schwellenwert für logische Kapazitäten erreicht ist. Zuordnungswarnungen können einzeln für TPVVs und CPGs festgelegt werden. Zuordnungsgrenzen: Zuordnungsgrenzen verhindern, dass Run-Away-Anwendungen, also Anwendungen, die sich in einem abnormalen Zustand befinden und weiterhin in das Storage-System schreiben, logische Kapazitäten über einen bestimmten Schwellenwert für logische Kapazitäten hinaus in Anspruch nehmen. Zuordnungsgrenzen können einzeln für TPVVs und CPGs festgelegt werden. Ist die Zuordnungsgrenze für ein TPVV erreicht, beendet die dem TPVV zugeordnete Kapazität ihr Wachstum, und die Anwendung kann keine mehr in diese Kapazität schreiben. Ähnliches gilt für eine CPG: Ist die Zuordnungsgrenze erreicht, wird die automatische Erstellung neuer logischer Laufwerke deaktiviert, falls diese zuvor konfiguriert wurde. Werden weitere in TPVVs geschrieben, die der CPG zugeordnet sind, wird eine Fehlermeldung ausgegeben, bis der Grenzwert angehoben wird. Verwendete physische Kapazitäten: Wenn die verfügbaren Kapazitäten auf dem 3PAR InServ Storage-Server von herkömmlichen Virtual Volumes und/oder TPVVs verwendet werden, werden mehrere vorkonfigurierte Benachrichtigungen erzeugt, die Auskunft über die genutzte physische Kapazität (in Prozent) der gesamten Systemkapazität geben. Storageadministratoren, die mit CPGs arbeiten, die mit Standardeigenschaften für logische Laufwerke konfiguriert wurden, nutzen diese Benachrichtigung als Vorwarnung dafür, dass neue physische Kapazitäten eingeplant und hinzugefügt werden müssen. In dem unwahrscheinlichen Fall, dass effektive physikalische Kapazitäten genutzt werden, unterdrückt der 3PAR InServ Storage-Server das Schreiben in diese Kapazitäten, bis neue Kapazitäten ergänzt wurden. Diese Benachrichtigungen, kombiniert mit den Mechanismen zur Übertragung von Benachrichtigungen (3PAR InForm CLI, 3PAR InForm GUI, SNMPv2 Traps, und /page von 3PAR Central) ermöglichen Storageadministratoren die optimale Nutzung von 3PAR Thin Provisioning. Zusammenfassung 3PAR Thin Provisioning ist eine neue, kostengünstige Möglichkeit zur Beschaffung und Verwaltung von Speicherkapazitäten. Thin Provisioning löst das Problem zugewiesener, aber nicht genutzter Kapazitäten und hilft Unternehmen, Millionen von Euro für Basis- und replizierte Kapazitäten sowie damit verbundene Kosten für Gehäuse, Stromversorgung, Kühlung und Softwarelizenzen einzusparen. Es bietet eine einfache und effiziente Möglichkeit, Projektkosten direkt mit dem Projektergebnis zu verknüpfen, ohne dass der Storage reservierende Benutzer sein Verhalten ändern muss. Gleichzeitig reduziert Thin Provisioning die negativen Auswirkungen komplexer Bereitstellungen, indem spätere Bereitstellungsaufgaben und Workflows vermieden werden. 16

17 THIN PROVISIONING: EFFIZIENTE KAPAZITÄTSZUWEISUNG UND -BESCHAFFUNG ROH-TERABYTE (KUMULATIV) ZUWEISEN & KAUFEN mehr Projekte, gleiches Budget HERKÖMMLICHE 0,04 EUR SPEICHERBEREITSTELLUNG 0,05 EUR (PROVISIONING) 0,06 EUR THIN PROVISIONING Einmalige Zuweisung, Nachkauf bei Bedarf QUARTAL Abb. 14 Da Thin Provisioning einen Speicherpool von Kapazitäten erstellt, die erst beim Schreiben zugewiesen werden, werden die Kosten nicht an der Anzahl der Projekte gemessen wie bei der Technologie Dedicate-on-Allocation (Reservierung bei Zuordnung), sondern an der Summe der geschriebenen. So können Unternehmen nicht nur besser von fallenden Festplattenpreisen profitieren, sondern Projekte auch schnell und problemlos auf Anfrage initiieren. Ohne finanzielle und zeitliche Verzögerungen, die bei der herkömmlichen Bereitstellung entstehen, kann eine größere Anzahl viel versprechender Anwendungen implementiert und somit eine schnellere Kapitalrendite erzielt werden. Über 3PAR 3PAR (NYSE Arca: PAR) ist der weltweit führende Anbieter im Bereich Utility Storage. Dieser Begriff bezeichnet hochgradig virtualisierte, eng geclusterte und dynamische mehrstufige Speicher-Arrays, die eigens für das Utility Computing entwickelt wurden. Unternehmen können damit kosteneffektive virtualisierte IT-Infrastrukturen für eine flexible Arbeitslastkonsolidierung erstellen. 3PAR Utility Storage bietet gegenüber herkömmlichen Arrays eine stabilere und flexiblere Infrastruktur bei niedrigeren Gesamtbetriebskosten. Damit ist die Lösung perfekt für Kunden geeignet, die ihre IT-Umgebung an sich schnell ändernde Geschäftsanforderungen anpassen müssen. 3PAR ist ein Vorreiter bei umweltverträglicher Thin Provisioning-Technologie, die eine optimale und effiziente Ausnutzung von Speicherplatz bietet. Zudem bietet 3PAR Produkte mit geringem Stromverbrauch und engagiert sich stark für umweltbewusstes Handeln. Mit 3PAR konnten Kunden ihre Kosten für zugewiesene Speicherkapazität, Administration und SAN-Infrastruktur reduzieren und gleichzeitig die Anpassungsfähigkeit und Flexibilität ihrer Umgebung erhöhen. 3PAR Utility Storage ist dafür ausgelegt, die Anforderungen in den Bereichen Speicherkonsolidierung bei offenen Systemen, integriertes Lebenszyklusmanagement von und leistungsintensive Anwendungen zu erfüllen. Weitere Informationen finden Sie auf der 3PAR-Website unter: PAR, Inc. Alle Rechte vorbehalten. 3PAR, das 3PAR-Logo, Serving Information, InServ, InForm und InSpire sind eingetragene Warenzeichen der 3PAR, Inc. Alle anderen Warenzeichen und registrierten Warenzeichen sind das Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. 17

18 Deutsches Headquarter 3PAR GmbH Erika-Mann-Str. 62 D München Telefon: +49 (0) Fax: +49 (0) Hauptverwaltung USA 3PAR Inc Technology Drive Fremont, CA 94538, USA Rufnummer: Fax: tp-wp-09.0-de