Storage-Trends: Das SAN bekommt Konkurrenz

Storage zu implementieren und zu verwalten gehört noch immer zu den arbeitsaufwändigsten Aufgaben im Rechenzentrum. Neue Architekturen versprechen, diesen Aufwand zu verringern. Nutanix, ein 2009 gegründetes Unternehmen, setzt sogar auf die völlige Abschaffung des SAN.

Auf der VMworld 2012 machte der 2009 gegründete Newcomer Nutanix durch die Auszeichnung “Best of VMworld” von sich reden. Grund: eine komplette Referenzarchitektur für VMwares Horizon-Suite, eine übergreifende Plattform für alle Belange des Cloud-basierten End-User Computing. 2012 konnte Nutanix weitere 33 Millionen Dollar von diversen Venture-Capital-Firmen einheimsen. Insgesamt kamen seit der Gründung 2009 71,5 Millionen Dollar Investorengeld zusammen.

Der Grund des Erfolgs ist wohl, dass neuartige Architekturen wie die von Nutanix klassischen Storage- und auch Serveranbietern erheblichen Ärger bereiten könnten. Denn sie versprechen den geplagten Administratoren ein ruhigeres Leben. Ihr Rezept: Engste Integration aller Komponenten, SSD-Speicher direkt am Rechenkern, einfache Skalierbarkeit und Funktionsvielfalt ab Werk ohne Aufpreis und Installationsaufwand. Nicht länger als 15 Minuten soll es dauern, bis ein Nutanix-Cluster komplett installiert und lauffähig ist.

Ein Exemplar der NX-3000, dem neuesten  Produkt von Nutanix (Bild: Nutanix)

Ein Exemplar der NX-3000, dem neuesten Produkt von Nutanix (Bild: Nutanix)

Die zwei Höheneinheiten großen Nutanix-Blocks für die Rackmontage, die sich beliebig clustern lassen, enthalten jeweils bis zu vier Intel-Server-Knoten. Jeder Server-Knoten kommt mit reichlich Arbeitsspeicher sowie eigener PCI- und SATA-SSD. Als dritte Speicherebene sind pro Prozessorknoten fünf 1 TByte große SATA-Harddisks eingebaut. Die Connectivity besteht für jeden Prozessor aus 10- und 1-GBit/s-Ethernet-Verbindungen, dazu kommt ein 10/100-MBit/s-Managementport.

Bis zu vier der Prozessoren, die wiederum mehrere Cores haben, werden zu einem Block zusammengefasst, mindestens zwei Blocks oder Knoten bilden einen Cluster, der jederzeit erweitert werden kann. Der Hersteller bietet die Blocks in den Varianten NX-2000 und NX-3000 an, wobei NX-2000 mit Xeon X5650, NX-3000 mit Sandy Bridge ES-2660 arbeitet. Außerdem hat das 3000er System etwas mehr Speicher, doppelt so viele 10-GBit/s-Ethernet-Verbindungen und kann über USB gebootet werden. VMware vSphere 5.x ist in beiden Varianten vorinstalliert.

Wird die Lösung für VDI-Infrastrukturen verwendet, reicht eine NX-2000 300 der virtuellen Maschinen, die NX-3000 400. VMs können mit vCenter oder anderen Virtualisierungslösungen eingerichtet werden, Virtual Desktops nicht nur mit VMware View, sondern auch mit Xen Desktop. Die oben erwähnte Referenzarchitektur für VMware Horizon basiert auf dem NX-3000-Block.

Der Clou steckt in der Software

Die wahren Vorzüge der Lösung liegen – sieht man einmal vom servernahen SSD-Storage ab, das von Fusion-IO zugeliefert wird, – in der Software, die das alles zusammenstrickt. Sie heißt Nutanix Distributed Filesystem (NDFS). NDFS verwaltet Metadaten und Daten und koordiniert die Zusammenarbeit von Rechenressourcen, Speicher, Controller VM und Hypervisor. Außerdem ist sie für die Kooperation der unterschiedlichen Blocks oder Nodes in einem Cluster zuständig und verschiebt NDFS Daten automatisch auf die passenden Speicherschichten.

Konvergentes Backup und Disaster-Recovery sowie Snapshots aller Veränderungen, Thin Provisioning und Offloading mit VAAI (VMware API for Array Integration) werden ebenfalls unterstützt. Metadaten verteilt NDFS auf alle Knoten eines Clusters, so dass Ausfälle keinen Schaden anrichten. Fällt ein Knoten aus, ist nicht nur ein Knoten mit dem Rebuild beschäftigt, sondern die Daten strömen aus allen Knoten zusammen, auf denen Teile der Metadaten lagern. Das beschleunigt Rebuilds beträchtlich und erhöht auch die Sicherheit.

Alles ist darauf ausgerichtet, Konsistenz und Flexibilität innerhalb des Clusters stets aufrecht zu erhalten. Ausfälle des gesamten Systems sind laut Hersteller auf allen Ebenen durch Selbstheilungsmechanismen ausgeschlossen. Ein verteiltes MapReduce-Framework koordiniert die Zusammenarbeit aller Komponenten, die zu einem Nutanix-Cluster gehören.

Konsistente Hashing-Algorithmen sollen den Aufwand der erneuten Schlüsselverteilung bei Systemausbauten verringern. Ein Konsens-Algorithmus sorgt für koordiniertes Verhalten aller an einem System beteiligten Knoten. Die Zahl der Datenkopien wird mittels eines Replikationsfaktors berechnet. Schreibvorgänge werden im PCI-SSD geloggt, der auf einen anderen Controller repliziert werden kann.

Fällt eine Controller-VM aus, werden Anfragen automatisch zur nächsten weitergeleitet, Gast-VMs auf dem Block mit kaputter Controller-VM laufen aber weiter. Weil pro neuem Block eine voll funktionsfähige Controller-VM hinzukommt, soll das System nahezu linear skalieren. Innerhalb eines Clusters können unterschiedliche Nutanix-Blocks (Storage- oder Compute-lastig) kombiniert werden. Ein neuer Knoten wird sofort mit einem Linux-Protokoll und anhand der lokalen IPv6-Adresse entdeckt.

Integrationsfähigkeit ist entscheidend

Insgesamt ist Nutanix damit ein Extrembeispiel für Konsolidierungslösungen, zum Beispiel VCE , die gemeinsma von Cisco, EMC und VMware zusammengestellt wurde, HPs CloudSystem-Matrix-Abkömmlinge oder auch Dells neue Rechenzentrumshardware.

Eine andere Vergleichsebene sind Systeme, die speziell für innovative Storage-Anwendungen wie Big Data gebaut wurden, etwa Stonefly, HPs SL4500 oder NetApp FlexPod. Auf der Ebene der Virtualisierung kann man auf den Neuling Pernix Data verweisen, der serverseitige SSD-Ressourcen per Software systemübergreifend virtualisiert.

Ein zerlegter NX-Block von Nutanix: Jeder Block enthält vier Server-Prozessoren, jeweils mit Arbeits- und SSD-Speicher, Festplatten, Netzwerkkomponenten und einer Vorinstallation von VMware vSphere 5.x sowie Nutanix-Betriebssystem und -Filesystem (Bild: Nutanix)

Ein zerlegter NX-Block von Nutanix: Jeder Block enthält vier Server-Prozessoren, jeweils mit Arbeits- und SSD-Speicher, Festplatten, Netzwerkkomponenten und einer Vorinstallation von VMware vSphere 5.x sowie Nutanix-Betriebssystem und -Filesystem (Bild: Nutanix)

Die Konvergenzlösungen der etablierten Anbieter sind einfacher als das Zusammenbauen von Einzelkomponenten, aber komplexer als Nutanix. Allerding kann man an sie heute nahezu beliebig viel externen Storage anbinden, was gerade in Applikationen mit hohem und steil ansteigendem Datenvolumen möglicherweise ein Grund sein wird, sich nicht so schnell auf den Neuling zu verlassen.

Als Märkte peilt Nutanix derzeit vor allem Anwenderunternehmen an, die sich mit Projekten im Umfeld von VDI, Cloud und Big Data beschäftigen. “Anfangs wird man die Lösung wohl vor allem einsetzen, um plötzlich auftretende Engpässe zu beseitigen. Das größte Problem wird die Integration in bestehende Umgebungen sein”, meint dazu Andreas Olah, Research Analyst Servers bei IDC.

Auf der Kundenliste des Herstellers findet sich ein bunter Strauß privater Unternehmen, Provider und Kunden aus dem öffentlichen Sektor. In Europa ist Nutanix noch nicht überall vertreten, hierzulande gibt es die Produkte derzeit exklusiv beim Hamburger Systemhaus Targosoft.

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