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White Paper EINFÜHRUNG ZUM NEUEN EMC XtremIO-SPEICHERARRAY (Ver. 4.0) Eine detaillierte Darstellung Zusammenfassung In diesem White Paper wird das neue EMC XtremIO-Speicherarray vorgestellt. Das vorliegende Dokument bietet einen detaillierten Überblick über die Systemarchitektur, die Funktionsweise und die Funktionsmerkmale des Arrays. Darüber hinaus wird erläutert, inwieweit die einzigartigen Funktionen von XtremIO (wie Inlinedatenreduzierung [einschließlich Inlinededuplizierung und Datenkomprimierung], skalierbare Performance, Datensicherheit usw.) Lösungen für Datenspeicherprobleme darstellen, die kein anderes System bietet. April 2015 Copyright © 2015 EMC Deutschland GmbH. Alle Rechte vorbehalten. EMC ist der Ansicht, dass die Informationen in dieser Veröffentlichung zum Zeitpunkt der Veröffentlichung korrekt sind. Diese Informationen können jederzeit ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Die Informationen in dieser Veröffentlichung werden ohne Gewähr zur Verfügung gestellt. Die EMC Corporation macht keine Zusicherungen und übernimmt keine Haftung jedweder Art im Hinblick auf die in diesem Dokument enthaltenen Informationen und schließt insbesondere jedwede implizite Haftung für die Handelsüblichkeit und die Eignung für einen bestimmten Zweck aus. Für die Nutzung, das Kopieren und die Verbreitung der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Software von EMC ist eine entsprechende Softwarelizenz erforderlich. Eine aktuelle Liste der Produkte von EMC finden Sie unter EMC Corporation Trademarks auf germany.emc.com. VMware ist in den USA und/oder in anderen Ländern eine eingetragene Marke oder Marke von VMware, Inc. Alle anderen in diesem Dokument erwähnten Marken sind das Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Art.-Nr. H11752.7 (Version 08) Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 2 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung .................................................................................................. 5 Einführung .............................................................................................................. 6 Systemübersicht ..................................................................................................... 7 X-Brick .................................................................................................................... 8 Scale-out-Architektur ............................................................................................. 10 10-TB-Starter-X-Brick (5 TB) .............................................................................................. 11 Systemarchitektur ................................................................................................. 12 Betriebstheorie ..................................................................................................... 14 Zuordnungstabelle ........................................................................................................... 14 Funktionsweise bei Schreibvorgängen.............................................................................. 15 Funktionsweise bei Lesevorgängen .................................................................................. 20 Systemfunktionen ................................................................................................. 21 Thin Provisioning .............................................................................................................. 22 Inlinedatenreduzierung .................................................................................................... 22 Inlinedatendeduplizierung ........................................................................................... 22 Inline-Datenkomprimierung.......................................................................................... 24 Gesamtdatenreduzierung ............................................................................................. 25 XtremIO Data Protection (XDP) .......................................................................................... 26 Funktionsweise von XDP............................................................................................... 27 Data-at-Rest-Verschlüsselung ........................................................................................... 29 Snapshots ........................................................................................................................ 31 Skalierbare Performance .................................................................................................. 37 Gleichmäßige Datenverteilung.......................................................................................... 40 Hohe Verfügbarkeit .......................................................................................................... 41 Unterbrechungsfreies Upgrade und Erweiterung ............................................................... 43 VMware VAAI-Integration .................................................................................................. 44 XtremIO Management Server (XMS)........................................................................ 48 System-GUI ...................................................................................................................... 49 Befehlszeilenoberfläche ................................................................................................... 50 RESTful API ....................................................................................................................... 50 LDAP/LDAPS ..................................................................................................................... 51 Anwenderfreundliches Management ...................................................................... 51 Replikation von XtremIO zu einem Remotearray...................................................... 52 RecoverPoint .................................................................................................................... 52 Lösungsübersicht ............................................................................................................. 53 Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 3 Native RecoverPoint-Replikation für XtremIO ................................................................ 53 Synchrone Replikation und CDP-Replikation für XtremIO .............................................. 55 Integration in andere EMC Produkte ....................................................................... 58 Lösungen für Systemintegration ....................................................................................... 58 Vblock .......................................................................................................................... 58 VSPEX .......................................................................................................................... 58 Management- und Monitoring-Lösungen .......................................................................... 59 ESA (EMC Storage Analytics) ........................................................................................ 59 EMC Storage Integrator (ESI)-Plug-in für Windows ......................................................... 59 EMC Storage Integrator (ESI)-Plug-in für Oracle VM ....................................................... 60 ViPR Controller ............................................................................................................. 60 ViPR SRM ..................................................................................................................... 61 Virtual Storage Integrator (VSI)-Plug-in für VMware vCenter .......................................... 61 Lösungen für die Anwendungsintegration ......................................................................... 62 AppSync ....................................................................................................................... 62 Oracle Enterprise Manager (OEM)-Plug-in ..................................................................... 62 Lösungen für Business Continuity und hohe Verfügbarkeit ............................................... 63 PowerPath .................................................................................................................... 63 VPLEX ........................................................................................................................... 63 OpenStack-Integration........................................................................................... 64 Fazit ...................................................................................................................... 65 Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 4 Zusammenfassung Flashspeicher ist eine gute Methode, um die I/O-Performance im Rechenzentrum zu steigern. Aber Flashspeicher war schon immer mit hohen Kosten und dem Verlust von Merkmalen wie Skalierbarkeit, hohe Verfügbarkeit und Funktionen der Enterprise-Klasse verbunden. Das zu 100 Prozent flashbasierte Scale-out-Enterprise-Speicherarray XtremIO bietet nicht nur exzellente Performance und Skalierbarkeit, sondern vereinfacht die Nutzung von SAN-Speicher grundlegend und hält leistungsfähige Funktionen bereit, die bisher nicht möglich waren. Das vollständig flashbasierte Arraydesign von XtremIO wurde von Grund auf nicht nur auf maximale Performance und konsistent niedrige Latenzzeiten ausgelegt, sondern auch auf Hochverfügbarkeitsfunktionen der Enterprise-Klasse, Echtzeit-Inlinedatenreduzierung für erhebliche Kosteneinsparungen sowie erweiterte Funktionen wie Thin Provisioning, enge VMware-Integration, Snapshots, Volume Clones und hervorragende Datensicherheit. Zugleich bietet es attraktive Gesamtkosten. Die Produktarchitektur deckt dabei alle Anforderungen an flashbasierten Speicher ab, zum Beispiel eine möglichst lange Nutzungsdauer der Flashmedien, die Senkung der effektiven Kosten für Flashspeicherkapazität, die Bereitstellung von Performance und Skalierbarkeit, betrieblicher Effizienz und erweiterter Speicherarrayfunktionen. Dieses White Paper bietet eine breitgefasste Einführung in das XtremIOSpeicherarray mit detaillierten Informationen zur Systemarchitektur, Funktionsweise und verschiedenen Funktionen des Arrays. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 5 Einführung XtremIO ist ein vollständig flashbasiertes Speicherarray, das von Grund auf dafür entwickelt wurde, das volle Performancepotenzial von Flashspeicher auszuschöpfen und arraybasierte Funktionen bereitzustellen, die sich die einzigartigen Merkmale von auf Flashmedien basierenden SSDs zunutze machen. XtremIO nutzt Branchenstandardkomponenten und eine speziell entwickelte Software, um eine bislang beispiellose Performance bereitzustellen. Das mögliche Performancespektrum reicht von mehreren Hunderttausend bis zu mehreren Millionen IOPS, verbunden mit einer konsistent niedrigen Latenz von unter einer Millisekunde. * Das System ist außerdem darauf ausgelegt, mit minimaler Planung auszukommen. Dank einer benutzerfreundlichen Oberfläche gestalten sich Provisioning und Arrayverwaltung besonders einfach. XtremIO nutzt Flash, um in den folgenden Bereichen einen hohen Mehrwert bereitzustellen: • Performance – Egal, wie beschäftigt das System ist und unabhängig von der aktuellen Speicherplatzausnutzung, bleiben Latenz und Durchsatz konsistent vorhersagbar und konstant. Die arrayinterne Latenz bei einer I/O-Anfrage liegt in der Regel weit unter einer Millisekunde.* • Skalierbarkeit – Das XtremIO-Speichersystem basiert auf einer Scale-out-Architektur. Ausgangspunkt des Systems ist ein einziger Baustein, der sogenannte X-Brick. Wenn zusätzliche Performance und Speicherkapazität benötigt werden, lässt sich das System durch Hinzufügen weiterer X-Bricks horizontal skalieren. Die Performance skaliert linear, das heißt zwei X-Bricks erzielen die doppelte, vier X-Bricks die vierfache, sechs X-Bricks die sechsfache und acht X-Bricks die achtfache IOPS-Leistung gegenüber einer Konfiguration mit einem X-Brick. Die Latenz bleibt bei der horizontalen Skalierung des Systems konsistent niedrig. • Effizienz – Die Kern-Engine nutzt eine inhaltsbasierte Inlinedatenreduzierung. Das XtremIO-Speicherarray reduziert (dedupliziert und komprimiert) Daten automatisch unmittelbar bei Eingang im System. Dadurch müssen deutlich weniger Daten auf den Flashspeicher geschrieben werden, was die Lebensdauer der Medien verlängert und die Kosten niedrig hält. XtremIO-Arrays weisen Volumes nach Bedarf Kapazität in granularen Datenblöcken zu. Für Volumes gilt dabei stets der Thin-ProvisioningMechanismus – ohne Verlust der Performance, Over-Provisioning der Kapazität oder Fragmentierung. Sobald die inhaltsbasierte Inlinededuplizierung implementiert ist, werden die restlichen Daten weiter komprimiert, wodurch die Menge der Schreibvorgänge auf den Flashmedien reduziert wird. Die Datenkomprimierung wird inline auf den deduplizierten (eindeutigen) Datenblöcken durchgeführt. * Gemessen mit kleinen Blockgrößen. I/O-Operationen mit großen Blöcken sind bei jedem Speichersystem mit einer höheren Latenz verbunden. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 6 Folgende Vorteile ergeben sich unter anderem durch die Vermeidung eines hohen Anteils von Schreibvorgängen: Bessere Performance aufgrund von reduzierten Daten Verbesserte Gesamtlebensdauer der SSDs im Flasharray Weniger Bedarf an physischer Kapazität zum Speichern der Daten, dadurch erhöhte Effizienz des Speicherarrays und erhebliche Reduzierung der Speicherkosten pro Datenmenge • Datensicherheit – XtremIO verwendet einen proprietären, für Flash optimierten Datensicherheitsalgorithmus (XtremIO Data Protection bzw. XDP), der eine Performance bietet, die jedem bekannten RAID-Algorithmus überlegen ist. Spezielle Optimierungen von XDP sorgen darüber hinaus für weniger Schreibvorgänge auf die für Datensicherheitszwecke verwendeten Flashmedien. • Funktionalität – XtremIO unterstützt High-Performance- und platzsparende Snapshots, Inlinedatenreduzierung (einschließlich Inlinededuplizierung und Datenkomprimierung), Thin Provisioning, eine vollständige VMware VAAI-Integration sowie die Protokolle Fibre Channel und iSCSI. Systemübersicht Das XtremIO-Speicherarray ist ein vollständig flashbasiertes System, das auf einer Scale-out-Architektur basiert. Die Grundbausteine des Systems sind die sogenannten X-Bricks, die sich zu einem Cluster zusammenschließen lassen, um Performance und Speicherkapazität nach Bedarf zu skalieren, wie in Abbildung 2 gezeigt. Der Systembetrieb wird von einem eigenständigen, dedizierten Linux-basierten Server gesteuert, dem XtremIO Management Server (XMS). Ein XMS-Host, der ein physischer oder ein virtueller Server sein kann, kann mehrere XtremIO-Cluster managen. Ein Array setzt seinen Betrieb auch fort, wenn keine Verbindung zum XMS besteht, kann dann aber nicht konfiguriert oder überwacht werden. Die Arrayarchitektur von XtremIO wurde speziell dafür entwickelt, das Performancepotenzial von Flashspeicher voll auszuschöpfen und zugleich eine lineare Skalierbarkeit aller Ressourcen, wie CPU, RAM, SSDs und Hostports, in ausgewogener Weise zu ermöglichen. Das Array kann auf diese Weise jeden Performancelevel erreichen und vor allem auch halten, was für ein vorhersagbares Anwendungsverhalten eine essenzielle Anforderung ist. Das XtremIO-Speichersystem zeichnet sich durch sehr hohe, über die Zeit konsistente Performancelevel, Systembedingungen und Zugriffsmuster aus. Es ist für zufällige I/O-Operationen bestimmt. Der Performancelevel des Systems bleibt dabei unbeeinflusst von Speicherauslastung, Anzahl der Volumes oder Alterungseffekten. Darüber hinaus ist die Performance nicht von einem „gemeinsamen Cache“ abhängig und daher unbeeinflusst von der DatasetGröße oder dem Datenzugriffsmuster. Aufgrund seiner inhaltsbezogenen Architektur bietet XtremIO Folgendes: Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 7 • Gleichmäßige Verteilung von Datenblöcken, was maximale Performance und minimale Flashabnutzung zur Folge hat • Gleichmäßige Verteilung von Metadaten • Keine Daten- oder Metadatenhotspots • Einfache Einrichtung, kein Tuning • Fortschrittliche Speicherfunktionalität, einschließlich Inlinedatenreduzierung (Deduplizierung und Datenkomprimierung), Thin Provisioning, erweiterte Datensicherheit (XDP), Snapshots und mehr X-Brick Abbildung 1 zeigt ein X-Brick. Abbildung 1. X-Brick Ein X-Brick ist der Grundbaustein eines XtremIO-Arrays. Jedes X-Brick besteht aus folgenden Komponenten: • Ein 2U-DAE (Disk Array Enclosure) mit: 25 eMLC SSDs (Standard-X-Brick) oder 13 eMLC SSDs (Starter X-Brick 10 TB [5 TB]) Zwei redundante Netzteile Zwei redundante SAS-Interconnect-Module • Eine Batteriebackupeinheit • Zwei 1U-Speicher-Controller (redundante Speicherprozessoren) Jeder Speicher-Controller enthält: Zwei redundante Netzteile Zwei 8-Gbit/s-FC-Ports (Fibre Channel) Zwei 10-GbE-iSCSI-Ports Zwei 40-Gbit/s-InfiniBand-Ports Ein 1-Gbit/s-Managementport Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 8 Tabelle 1 zeigt die Systemspezifikationen pro X-Brick. Tabelle 1. Systemspezifikationen (pro X-Brick) Feature Spezifikation (pro X-Brick) Physisch • 5 HE • 13 x eMLC-Flash-SSDs (10-TB-Starter-X-Brick [5 TB]) • 25 x eMLC-Flash-SSDs (Regulärer X-Brick) • Redundant Hohe Verfügbarkeit • Hot-Swap-fähige Komponenten • Kein SPOF (Single-Point-of-Failure) Hostzugriff Symmetrisch Aktiv/Aktiv – Auf jedes Volume kann parallel über jeden Zielport an jedem Controller mit äquivalenter Performance zugegriffen werden. ALUA ist nicht erforderlich. Hostports • 4 x 8-Gbit/s-FC • 4 x 10-Gbit/s-Ethernet-iSCSI Verfügbare Kapazität * • Bei Verwendung eines 10-TB-Starter-X-Brick (5 TB): - 3,26 TiB (13 SSDs, ohne Datenreduzierung) - 7,22 TiB (25 SSDs, ohne Datenreduzierung) • Bei Verwendung eines 10-TB-X-Brick: 7,58 TiB (ohne Datenreduzierung) • Bei Verwendung eines 20-TB-X-Brick: 15,16 TiB (ohne Datenreduzierung) • Bei Verwendung eines 40-TB-X-Brick: 30,55 TiB (ohne Datenreduzierung) Latenz Weniger als eine Millisekunde † * Die nutzbare Kapazität ist die Menge der eindeutigen, nicht komprimierbaren Daten, die auf das Array geschrieben werden können. Die effektive Kapazität ist in der Regel aufgrund der XtremIO-Inlinedatenreduzierung wesentlich höher. Die endgültigen Zahlen können geringfügig abweichen. † Die Latenz von unter einer Millisekunde gilt für typische Blockgrößen. Die Latenz für kleine oder große Blöcke kann höher sein. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 9 Scale-out-Architektur Ein XtremIO-Speichersystem kann aus einem einzigen X-Brick oder einem Cluster aus mehreren X-Bricks bestehen, wie in Abbildung 2 und Tabelle 2 gezeigt. Cluster mit 8 X-Bricks Cluster mit 6 X-Bricks Cluster mit 4 X-Bricks Cluster mit 2 X-Bricks Cluster mit 1 X-Brick Abbildung 2. Systemkonfigurationen mit einem und mehreren X-Bricks in einem Cluster Bei Clusterkonfigurationen aus zwei oder mehr X-Bricks nutzt XtremIO ein redundantes 40-Gbit/s-QDR-InfiniBand-Netzwerk für die Back-end-Verbindung zwischen den Speicher-Controllern, wodurch sich ein extrem latenzarmes Netzwerk mit hoher Verfügbarkeit ergibt. Das InfiniBand-Netzwerk ist eine vollständig verwaltete Komponente des XtremIO-Arrays. Die Administratoren der XtremIO-Systeme benötigen daher kein Spezialwissen über die InfiniBand-Technologie. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 10 Ein Cluster mit einem X-Brick beinhaltet: • Ein X-Brick • Eine zusätzliche Batteriebackupeinheit Ein Cluster mit mehreren X-Bricks beinhaltet: • Zwei, vier, sechs oder acht X-Bricks • Zwei InfiniBand-Switche Tabelle 2. Systemkonfigurationen mit einem und mehreren X-Bricks in einem Cluster 10-TBStarter-XBrick (5 TB) Cluster mit 1 X-Brick Cluster mit 2 X-Bricks Cluster mit 4 X-Bricks Cluster mit 6 X-Bricks Cluster mit 8 X-Bricks Anzahl XBricks 1 1 2 4 6 8 Anzahl InfiniBandSwitche 0 0 2 2 2 2 Anzahl zusätzliche Batterieback upeinheiten 1 1 0 0 0 0 10-TB-Starter-X-Brick (5 TB) Der 10-TB-Starter-X-Brick von XtremIO (5 TB) entspricht einem Standard-X-BrickCluster, verfügt jedoch nur über 13 eMLC-Flash-SSDs statt 25. Der 10-TB-StarterX-Brick (5 TB) kann durch Hinzufügen von 12 SSDs zu einem regulären X-Brick erweitert werden. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 11 Systemarchitektur XtremIO funktioniert wie jedes andere blockbasierte Speicherarray und lässt sich in vorhandene SANs integrieren. Als Verbindungsoptionen zu den Hosts stehen 8-Gbit/s-Fibre-Channel und 10-Gbit/s-Ethernet-iSCSI (SFP+) zur Verfügung. Anders als andere Blockarrays wurde XtremIO jedoch speziell als Flashspeichersystem entwickelt, um maximale Performance, Anwenderfreundlichkeit und erweiterte Datenmanagementservices bereitzustellen. Jeder Speicher-Controller im XtremIO-Array wird auf einer speziell angepassten, schlanken Linux-Distribution als Basisplattform ausgeführt. XIOS (XtremIO Operating System) setzt auf Linux auf und steuert alle Aktivitäten in einem Speicher-Controller, wie in Abbildung 3 gezeigt. XIOS ist für die Verarbeitung hoher I/O-Raten optimiert, verwaltet die funktionalen Systemmodule und ist für die RDMA-über-InfiniBand-Operationen, die Überwachung und die Arbeitsspeicherpools zuständig. Abbildung 3. Blockdiagramm eines X-Brick XIOS verwendet einen proprietären Algorithmus für die Prozessplanung und -verarbeitung, der die spezifischen Anforderungen des inhaltsbezogenen, latenzarmen Hochleistungsspeichersubsystems erfüllt. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 12 XIOS bietet: • Latenzarme Planung – Ermöglicht ein effizientes Kontext-Switching von Subprozessen, eine optimierte Planung und minimale Wartezeit • Lineare CPU-Skalierbarkeit – Ermöglicht eine vollständige Ausnutzung der CPU-Ressourcen, einschließlich Mehrkern-CPUs • Limitierte Synchronisation zwischen CPU-Kernen – Zur Optimierung von Subprozesskommunikation und Datenübertragung • Keine Synchronisation zwischen CPU-Sockeln – Zur Minimierung der Synchronisationsaufgaben und Abhängigkeiten zwischen Subprozessen, die auf verschiedenen Sockeln ausgeführt werden • Cache-Zeilen-Abfrage – Zur Optimierung von Latenz und Datenzugriff Die Speicher-Controller in jedem X-Brick verfügen über ihr eigenes DAE (Disk Array Enclosure), das über redundante SAS-Verbindungen angebunden ist. Die Speicher-Controller sind außerdem mit einem redundanten InfiniBand-Fabric mit hoher Verfügbarkeit verbunden. Unabhängig davon, bei welchem SpeicherController eine I/O-Anfrage von einem Host eingeht, verarbeiten mehrere Speicher-Controller in mehreren X-Bricks die Anfrage gemeinsam. Das Datenlayout im XtremIO-System sorgt dafür, dass alle Komponenten die Last teilen und gleichmäßig an den I/O-Operationen teilnehmen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 13 Betriebstheorie Das XtremIO-Speicherarray sorgt automatisch für eine Reduzierung (Deduplizierung und Komprimierung) der Daten bei Eingang im System. Die Verarbeitung erfolgt dabei in Datenblöcken. Die Deduplizierung erfolgt global (über das gesamte System), ist immer aktiv und erfolgt in Echtzeit (ohne Nachfolgeoperationen). Nach der Deduplizierung werden die Daten inline komprimiert, bevor sie auf die SSDs geschrieben werden. XtremIO nutzt einen globalen Speichercache, der die deduplizierten Daten erkennt, sowie eine inhaltsbasierte Verteilungsstrategie, welche die Daten gleichmäßig auf das gesamte Array verteilt. Auf alle Volumes in allen X-Bricks und an allen Hostports des Speicherarrays kann zugegriffen werden. Das System nutzt ein Back-end-InfiniBand-Netzwerk mit hoher Verfügbarkeit (von EMC bereitgestellt), das hohe Geschwindigkeit und extrem niedrige Latenz sowie RDMA (Remote Direct Memory Access) zwischen allen Speicher-Controllern im Cluster bereitstellt. Durch RDMA wird das XtremIO-System zu einem einzigen, gemeinsam nutzbaren Speicherpool, der alle Speicher-Controller umfasst. Die effektive logische Speicherkapazität eines einzelnen X-Brick hängt von den darauf gespeicherten Datasets ab. • Bei stark duplizierten Daten, wie sie in vielen virtualisierten Umgebungen wie Virtual Desktop Integration (VDI) typischerweise vorkommen, liegt die effektive nutzbare Speicherkapazität deutlich über der verfügbaren physischen Flashkapazität. Deduplizierungsverhältnisse von 5:1 bis 10:1 sind in derartigen Umgebungen keine Seltenheit. • Für komprimierbare Daten, wie sie in zahlreichen Datenbanken und Anwendungsdaten typisch sind, werden Komprimierungsraten in der Größenordnung von 2:1 bis 3:1 erreicht. • Systeme, die von Datenkomprimierung und Datendeduplizierung profitieren, wie virtuelle Serverinfrastrukturen (VSI), erreichen in der Regel eine Rate von 6:1. Zuordnungstabelle Jeder Speicher-Controller verwaltet eine Tabelle, in welcher die Position jedes einzelnen Blocks auf der SSD verzeichnet ist, wie in Tabelle 3 (auf Seite 15) gezeigt. Diese Tabelle besteht aus zwei Teilen: • Der erste Teil der Tabelle besteht aus einer Zuordnung des Host-LBA zu seinem Inhaltsfingerabdruck. • Der zweite Teil der Tabelle besteht aus einer Zuordnung des Inhaltsfingerabdrucks zu seiner Position auf der SSD. Der zweite Teil der Tabelle verleiht XtremIO die einzigartige Fähigkeit, Daten gleichmäßig über das Array zu verteilen und jeden Block in der am besten geeigneten SSD-Position zu platzieren. Außerdem kann das System dadurch nicht reagierende Laufwerke überspringen und entscheiden, wo neue Blöcke geschrieben werden, wenn das Array fast vollständig belegt ist und es keine leeren Stripes mehr gibt, in die geschrieben werden könnte. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 14 Funktionsweise bei Schreibvorgängen Bei einer typischen Schreiboperation erreicht der eingehende Datenstrom einen beliebigen Aktiv/Aktiv-Speicher-Controller und wird in Datenblöcke unterteilt. Das Array erstellt für jeden Datenblock einen Fingerabdruck als eindeutigen Bezeichner. Das Array führt eine Tabelle mit diesem Fingerabdruck (vgl. Tabelle 3), um festzustellen, ob eingehende Schreibanfragen bereits im Array vorhanden sind. Der Fingerabdruck wird auch verwendet, um den Speicherstandort der Daten zu bestimmen. Die LBA-Inhalt-Fingerabdruck-Zuordnung wird in den Metadaten im Arbeitsspeicher des Speicher-Controllers gespeichert. Tabelle 3. Beispiel für eine Zuordnungstabelle LBA-Offset SSD-Offset / Physischer Standort Fingerabdruck Daten Adresse 0 20147A8 40 Daten Daten Adresse 1 AB45CB7 8 Daten Daten Adresse 2 F3AFBA3 88 Daten Daten Adresse 3 963FE7B 24 Daten Daten Adresse 4 0325F7A 64 Daten Daten Adresse 5 134 F871 128 Daten Daten Adresse 6 CA38C90 516 Daten Daten Adresse 7 963FE7B – Dedupliziert – Hinweis: In Tabelle 3 entsprechen die Farben der Datenblöcke ihrem Inhalt. Eindeutige Inhalte werden in unterschiedlichen Farben dargestellt, duplizierte Inhalte in derselben Farbe (rot). Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 15 Das System überprüft, ob der Fingerabdruck und der dazugehörende Datenblock bereits zuvor gespeichert wurden. Ist der Fingerabdruck neu, geht das System wie folgt vor: • Komprimierung der Daten • Auswahl einer Arrayspeicherposition für den Block (basierend auf dem Fingerabdruck, nicht der LBA) • Erstellen einer „Fingerabdruck-physischer-Standort“-Zuordnung • Erhöhen des Referenzzählers für den Fingerabdruck um eins • Durchführen des Schreibvorgangs Beim Schreiben von duplizierten Daten verzeichnet das System die neue LBA-Fingerabdruck-Zuordnung und erhöht den Referenzzähler für diesen einen Fingerabdruck. Weil die Daten bereits im Array vorhanden sind, müssen weder die Zuordnung von Fingerabdruck und physischem Standort geändert noch ein Schreibvorgang auf die SSD ausgeführt werden. Alle Metadatenänderungen erfolgen direkt im Arbeitsspeicher. Aus diesem Grund erfolgt der Schreibvorgang für deduplizierte Daten schneller als der erste Schreibvorgang für einen eindeutigen Block. Das ist einer der Vorteile der Inlinedatenreduzierung von XtremIO, weil durch die Deduplizierung die Schreibperformance tatsächlich verbessert wird. Der eigentliche Schreibvorgang für einen Datenblock auf SSD erfolgt asynchron. Wenn die Anwendung den Schreibvorgang durchführt, wird der Datenblock vom System in den speicherinternen Schreibpuffer platziert (der durch die Replikation auf verschiedene Speicher-Controller per RDMA geschützt ist) und sendet sofort eine Bestätigung an den Host. Wenn sich im Puffer genügend Blöcke angesammelt haben, schreibt das System sie in den oder die XDP-Stripes (XtremIO Data Protection) auf den SSDs. Dieser Prozess erfolgt auf die effizienteste Art und Weise, wie im White Paper zu XtremIO Data Protection detailliert erläutert wird. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 16 Wenn auf dem Array ein Schreibbefehl ausgeführt wird, geschieht Folgendes: 1. Das System analysiert die eingehenden Daten und segmentiert sie in Datenblöcke, wie in Abbildung 4 gezeigt. Abbildung 4. In feste Blöcke unterteilte Daten 2. Für jeden Datenblock weist das Array den Daten einen eindeutigen Fingerabdruck zu, wie in Abbildung 5 gezeigt. Abbildung 5. Jedem Block ist ein Fingerabdruck zugewiesen Das Array speichert diesen Fingerabdruck in einer Tabelle und kann anhand dieser bestimmen, ob nachfolgende Schreibvorgänge bereits im Array vorhanden sind, wie in Tabelle 3 (auf Seite 15) gezeigt. Ist ein Datenblock nicht im System vorhanden, teilt der die Verarbeitung durchführende Speicher-Controller den anderen Speicher-Controllern mit, dass er den Block schreiben möchte. Anhand des Fingerabdrucks wird die Speicherposition der Daten bestimmt. Wenn ein Datenblock bereits im System vorhanden ist, erfolgt wie in Abbildung 6 gezeigt kein Schreibvorgang. Abbildung 6. Deduplizierung der vorhandenen/wiederholten Blöcke Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 17 3. Das Array erhöht den Referenzzähler für jeden der Datenblöcke. 4. Anhand einer konsistenten verteilten Zuordnung kann die Verbindung zwischen jedem einzelnen Block und dem jeweiligen Speicher-Controller nachvollzogen werden, der für den entsprechenden Fingerabdruckadressbereich zuständig ist. Diese konsistente verteilte Zuordnung basiert auf dem Inhaltsfingerabdruck. Der mathematische Prozess zur Berechnung der Fingerabdrücke ermöglicht eine homogene Verteilung der Fingerabdruckwerte. Zudem erfolgt die Fingerabdruckzuordnung gleichmäßig verteilt über alle Speicher-Controller im Cluster, wie in Abbildung 7 gezeigt. Abbildung 7. Datenverteilung innerhalb des Clusters Hinweis: Die Datenübertragung im Cluster erfolgt über das latenzarme InfiniBandHochgeschwindigkeitsnetzwerk. Dabei kommt RDMA zum Einsatz, wie in Abbildung 7 gezeigt. 5. Das System sendet eine Bestätigung an den Host zurück. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 18 6. Durch die gleichmäßige Verteilung der Fingerabdruckfunktion erhalten die einzelnen Speicher-Controller auch eine gleichmäßige Anzahl an Datenblöcken. Gehen weitere Blöcke ein, werden diese in den Stripes gespeichert, wie in Abbildung 8 gezeigt. Abbildung 8. Weitere Blöcke belegen zusammen vollständige Stripes 7. Das System komprimiert die Datenblöcke, um die Größe jedes einzelnen Blocks weiter zu reduzieren. 8. Nachdem im Speicher-Controller genügend Datenblöcke vorhanden sind, um den am wenigsten mit Daten beschriebenen Stripe im Array (oder gegebenenfalls einen vollständigen Stripe) zu befüllen, werden die Datenblöcke vom Cache auf die SSD übertragen, wie in Abbildung 9 gezeigt. Abbildung 9. Auf die SSDs übertragene Stripes Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 19 Funktionsweise bei Lesevorgängen Bei der Durchführung eines Lesevorgangs für einen Datenblock sucht das System in der logischen Blockadressierung nach der logischen Adresse und ordnet dadurch die Fingerabdrücke zu. Nachdem der Fingerabdruck gefunden wurde, ordnet das System ihn dem physischen Laufwerk zu und ruft den Datenblock vom physischen Speicherort ab. Weil die Daten gleichmäßig auf den Cluster und die SSDs geschrieben werden, verteilt sich die Leselast ebenfalls gleichmäßig. XtremIO ist in jedem Speicher-Controller mit arbeitsspeicherbasiertem Lesecache ausgestattet. • In herkömmlichen Arrays wird der Lesecache durch logische Adressen organisiert. Blöcke mit Adressen, deren Lesewahrscheinlichkeit höher ist, werden im Lesecache gespeichert. • Im XtremIO-Array wird der Lesecache mithilfe von Inhaltsfingerabdrücken organisiert. Blöcke, deren Inhalte (repräsentiert durch die Fingerabdruck-ID) eine höhere Lesewahrscheinlichkeit haben, werden im Cache abgelegt. Dadurch kann der Lesecache von XtremIO Deduplizierung erkennen und der relativ kleine Lesecache erscheint viel größer als ein herkömmlicher Cache mit derselben Kapazität. Falls die angeforderte Blockgröße die Datenblockgröße übersteigt, führt XtremIO parallele Datenblock-Lesevorgänge im ganzen Cluster durch und fasst die einzelnen Blockelemente zu größeren Segmenten zusammen, bevor diese an die Anwendung ausgegeben werden. Ein komprimierter Datenblock wird dekomprimiert, bevor er bereitgestellt wird. Wenn auf dem Array ein Lesebefehl ausgeführt wird, geschieht Folgendes: 1. Das System analysiert die eingehende Anfrage, bestimmt die logische Blockadressierung für jeden Datenblock und hält die Daten in einem Puffer bereit. 2. Parallel dazu laufen die folgenden Prozesse ab: Das Array macht für jeden Datenblock die gespeicherten Fingerabdrücke ausfindig. Der Fingerabdruck gibt Auskunft über den Speicherort des Datenblocks auf einem X-Brick. Bei größeren I/O-Anfragen (z. B. 256 K) sind mehrere X-Bricks am Abrufen der einzelnen Datenblöcke beteiligt. Das System übermittelt via RDMA und über InfiniBand die angeforderten Lesedaten an den verarbeitenden Speicher-Controller. 3. Anschließend sendet das System den vollständigen Datenpuffer zurück an den Host. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 20 Systemfunktionen Das XtremIO-Speicherarray bietet eine breite Palette von Funktionen, die immer verfügbar sind und keine speziellen Lizenzen erfordern. Die Systemfunktionen umfassen unter anderem Folgendes: • Datenservicefunktionen, die der Reihe nach für alle eingehenden Schreibvorgänge angewandt werden (siehe Auflistung unten): Thin Provisioning Inlinedatenreduzierung: − Inlinedatendeduplizierung − Inline-Datenkomprimierung • • XtremIO Data Protection (XDP) Data-at-Rest-Verschlüsselung Snapshots Systemweite Funktionen: Skalierbare Performance Gleichmäßige Datenverteilung Hohe Verfügbarkeit Sonstige Funktionen: Unterbrechungsfreies Upgrade VMware VAAI-Integration Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 21 Thin Provisioning XtremIO-Speicher nutzt von Haus aus Thin Provisioning und eine kleine interne Blockgröße. So entsteht eine differenzierte Auflösung für den Speicherplatz mit Thin Provisioning. Alle Volumes im System verfügen über Thin Provisioning. Das heißt, dass das System nur Kapazität in Anspruch nimmt, wenn es sie tatsächlich benötigt. XtremIO ermittelt, wo die eindeutigen Datenblöcke physisch im Cluster abgelegt werden sollen, nachdem die IDs der Fingerabdrücke berechnet wurden. Daher reserviert es vor Schreibvorgängen nie Speicherplatz oder führt Thick Provisioning dafür durch. Aufgrund der inhaltsbezogenen Architektur von XtremIO können Blöcke an jedem Speicherort im System gespeichert werden (und es werden nur Metadaten für den Verweis auf den Speicherort verwendet), und die Daten werden nur geschrieben, wenn eindeutige Blöcke empfangen werden. Daher gibt es bei XtremIO anders als beim Thin Provisioning in vielen laufwerksbezogenen Architekturen keine schleichende Zunahme des Speicherplatzes und keine Ansammlung veralteter Daten. Außerdem tritt bei XtremIO das Problem der Volume-Fragmentierung im Zeitverlauf nicht auf, da die Blöcke über das gesamte Random-Access-Array verstreut sind, und es sind keine Defragmentierungsdienstprogramme erforderlich. Das inhärente Thin Provisioning von XtremIO ermöglicht zudem Konsistenz bei Performance und Datenmanagement während der gesamten Lebensdauer der Volumes, unabhängig von der Kapazitätsauslastung des Systems oder den Schreibmustern im System. Inlinedatenreduzierung Die einzigartige Inline-Datenreduzierung von XtremIO wird über die folgenden Verfahren erreicht: • Inlinedatendeduplizierung • Inline-Datenkomprimierung Inlinedatendeduplizierung Unter Inlinedatendeduplizierung versteht man das Entfernen redundanter Daten, bevor diese auf die Flashmedien geschrieben werden. XtremIO dedupliziert Daten bei deren Eingang im System automatisch und auf globaler Ebene. Die Datendeduplizierung erfolgt zudem in Echtzeit und nicht als nachträgliche Verarbeitung. Bei XtremIO laufen im Hintergrund keine ressourcenfressenden Prozesse und keine zusätzlichen Lese-/Schreibvorgänge ab (wie sie bei einer nachträglichen Verarbeitung erforderlich wären). Aus diesem Grund kommt es zu keinen negativen Auswirkungen auf die Performance des Speicherarrays. Die für I/O-Vorgänge des Hosts zur Verfügung stehenden Ressourcen werden nicht unnötig beansprucht und der Flashspeicher nicht abgenutzt. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 22 XtremIO speichert die Datenblöcke auf den Volumes inhaltsabhängig anstatt auf Grundlage der Benutzerebenenadresse. Dies sorgt im Hinblick auf Kapazität und Performance für eine optimale Lastverteilung auf alle Geräte im System. Bei jeder Änderung eines Datenblocks kann dieser auf beliebigen SSDs des Systems abgelegt werden oder der Schreibvorgang entfällt vollständig, wenn der Inhalt des Blocks bereits im System vorhanden ist. Das System verteilt die Daten grundsätzlich ausgeglichen über das gesamte Array, wodurch alle SSDs gleichmäßig genutzt und abgenutzt werden. Selbst wenn dieselbe logische Blockadresse (Logical Block Address, LBA) wiederholt von einem Hostcomputer beschrieben wird, erfolgt jeder Schreibvorgang an einem anderen Speicherort im XtremIO-Array. Wenn der Host immer wieder dieselben Daten speichert, werden diese dedupliziert und unnötige Schreibvorgänge auf dem Flashspeicher vermieden. Der von XtremIO verwendete Cache berücksichtigt den Inhalt und wird global dedupliziert, was eine äußerst effiziente Datendeduplizierung ermöglicht. Die einzigartige inhaltsbezogene Speicherarchitektur des Systems erzielt mit einer kleinen Menge an zugewiesenem DRAM einen erheblich größeren Cache. Deshalb ist XtremIO die ideale Lösung für schwierige Datenzugriffsmuster, wie sie beispielsweise bei Boot-Spitzenlasten auftreten, die häufig in Virtual-DesktopUmgebungen (VDI) anzutreffen sind. Das System verwendet zudem Inhaltsfingerabdrücke. Diese werden nicht nur zur Datendeduplizierung, sondern auch zur gleichmäßigen Verteilung der Datenblöcke im Array genutzt. Das sorgt ganz automatisch für einen Lastenausgleich und steigert die Performance. Außerdem wird effizienter mit der Abnutzung von Flashspeicher umgegangen, da die Daten nicht erneut auf die SSDs geschrieben oder umverteilt werden müssen. Durch die Inline-Durchführung dieses Prozesses global über das gesamte Array müssen die SSD-Speicherzellen nicht so häufig beschrieben werden. Dies verlängert die Lebensdauer der SSD-Laufwerke und verhindert zugleich eine Performanceverschlechterung, die mit der nachträglichen Durchführung der Datendeduplizierung verbunden ist. Die Inline-Datendeduplizierung und der intelligente Prozess der Datenspeicherung von XtremIO ermöglichen: • Ausgeglichene Nutzung der Systemressourcen bei maximaler Systemperformance • Minimale Anzahl an Flashspeichervorgängen für eine maximale Lebensdauer des Flashspeichers • Gleichmäßige Verteilung der Daten sorgt für eine ausgeglichene Abnutzung des Flashspeichers im System • Keine Sammlung veralteter Daten (Garbage Collection) auf Systemebene (anders als bei nachträglicher Datenreduzierung) • Eine intelligente Nutzung der SSD-Kapazität minimiert die Speicherkosten Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 23 Inline-Datenkomprimierung Bei der Inline-Datenkomprimierung werden die bereits deduplizierten Daten komprimiert, bevor sie auf die Flash-Medien geschrieben werden. XtremIO komprimiert Daten automatisch, nachdem alle doppelten Daten entfernt wurden. Auf diese Weise wird die Komprimierung nur für eindeutige Datenblöcke durchgeführt. Die Datenkomprimierung erfolgt in Echtzeit und nicht als nachträglicher Vorgang. Die Gesamtkomprimierungsrate richtet sich nach der Art des Datensatzes. Der komprimierte Datenblock wird dann im Array gespeichert. Durch die Komprimierung reduziert sich die Gesamtmenge der physischen Daten, die auf das SSD geschrieben werden muss. Diese Reduzierung minimiert die Schreibvorgang-Verstärkung (WA). Auf diese Weise verbessert sie die Flashlebensdauer. Die Inline-Datenkomprimierung von XtremIO bietet die folgenden Vorteile: • Die Datenkomprimierung erfolgt immer inline und wird nie nachträglich ausgeführt. Daher werden die Daten immer nur einmal geschrieben. • Die Komprimierung wird für eine Vielzahl von Datensätzen unterstützt (z. B. Datenbankdaten, VDI, VSI-Umgebungen usw.). • Die Datenkomprimierung ergänzt die Datendeduplizierung in vielen Fällen. Beispielsweise wird in VDI-Umgebungen die erforderliche Kapazität für geklonte Desktops erheblich reduziert. Folglich reduziert die Komprimierung die spezifischen Benutzerdaten und eine steigende Anzahl von VDI-Desktops kann über einen einzelnen X-Brick gemanagt werden. • Mit Komprimierung wird weniger Speicherkapazität benötigt, weil die Datenblöcke effizienter gespeichert werden. • In Verbindung mit den leistungsfähigen Snapshot-Funktionen von XtremIO kann XtremIO nun problemlos mehrere Petabyte an funktionalen Anwendungsdaten unterstützen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 24 Gesamtdatenreduzierung Die Datendeduplizierung und Datenkomprimierung von XtremIO ergänzen sich. Die Datendeduplizierung reduziert die physische Datenmenge, weil redundante Datenblöcke ausgeschlossen werden. Weiterhin reduziert die Datenkomprimierung den Footprint der Daten, indem Datenredundanz innerhalb der binären Ebene der einzelnen Blöcke ausgeschlossen wird. Abbildung 10 zeigt die Vorteile, die sich aus der Kombination von Datendeduplizierung und Datenkomprimierung ergeben, die schließlich die Gesamtdatenreduzierung ergibt. Abbildung 10. Kombinierte Datendeduplizierung und -komprimierung Im obigen Beispiel werden die zwölf Datenblöcke, die vom Host geschrieben wurden, zunächst in vier Datenblöcke dedupliziert, was eine Deduplizierungsrate von 3:1 ergibt. Nach der Datenkomprimierung wird jeder der vier Datenblöcke im Verhältnis 2:1 komprimiert, sodass letztendlich eine Gesamtdatenreduzierung von 6:1 erreicht wird. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 25 XtremIO Data Protection (XDP) Das XtremIO-Speichersystem bietet Doppelparitätsdatensicherheit mit automatischer Fehlerkorrektur und sehr hoher Effizienz. Das System erfordert einen sehr geringen Kapazitätsoverhead für Datensicherheit und Speicherplatz für Metadaten. Es erfordert keine dedizierten Spare-Laufwerke für erneute Aufbauvorgänge. Stattdessen nutzt es das „Hot-Space“-Konzept, bei dem sämtlicher verfügbarer freier Speicherplatz im Array für die Wiederherstellung ausgefallener Laufwerke verwendet werden kann. Das System reserviert immer ausreichend verteilte Kapazität für den erneuten Aufbau eines einzelnen Laufwerks. Im seltenen Fall eines Ausfalls von zwei SSDs, selbst bei voller Datenkapazität, verwendet das Array den freien Speicherplatz, um die Daten von einem der Laufwerke neu zu erstellen. Es erstellt das zweite Laufwerk neu, sobald eines der ausgefallenen Laufwerke ersetzt wird. Ist genügend freier Speicherplatz vorhanden, um die Daten beider Laufwerke neu zu erstellen, wird dies gleichzeitig ausgeführt. XtremIO hält seine Performance mit minimalem Kapazitätsoverhead aufrecht, selbst bei höchster Kapazitätsauslastung. Das System erfordert keine Spiegelungsschemas (und den damit verbundenen Kapazitätsoverhead von 100 %). XtremIO benötigt für Datensicherheit, Metadatenspeicherung, Snapshots, Spare-Laufwerke und Performance weitaus weniger reservierte Kapazität und bietet somit viel mehr Platz für Benutzerdaten. Dies senkt die Kosten pro nutzbaren GB. Merkmale des XtremIO-Speichersystems: • N+2-Datensicherheit • Unglaublich niedriger Overhead der Datensicherheitskapazität von 8 % • Überlegene Performance im Vergleich zu allen anderen RAID-Algorithmen (RAID 1, der effektivste RAID-Algorithmus für Schreibvorgänge, benötigt über 60 % mehr Schreibvorgänge als XtremIO Data Protection.) • Überlegene Flashlebensdauer im Vergleich zu allen anderen RAID-Algorithmen aufgrund der geringeren Anzahl an Schreibvorgängen und der gleichmäßigen Verteilung von Daten • Automatischer erneuter Aufbau bei Laufwerksausfällen und schnellerer erneuter Aufbau als mit herkömmlichen RAID-Algorithmen • Überlegene Robustheit mit adaptiven Algorithmen, die Komplettschutz für eingehende Daten bieten, selbst wenn innerhalb des Systems Laufwerke ausgefallen sind • Einfache Verwaltung dank Fail-in-Place-Support Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 26 Tabelle 4. Vergleich von XtremIO Data Protection und RAID-Modellen Algorithmus Performance Datensiche rheit RAID 1 Hoch 1 Ausfall RAID 5 Mittel 1 Ausfall RAID 6 Niedrig XtremIO XDP 60 % besser als RAID 1 Kapazitäts overhead Lesevorgänge pro StripeUpdate 50 % 0 SchreibLesenachteil Schreibnachteil vorgänge herkömmlicher herkömmlicher pro StripeAlgorithmus Algorithmus Update – 2 (64 %) 1,6x 25 % (3+1) 2 (64 %) 1,6x 2 (64 %) 1,6x 2 Ausfälle 20 % (8+2) 3 (146 %) 2,4x 3 (146 %) 2,4x 2 Ausfälle pro X-Brick Extrem niedrig, 8 % (23+2) – 1,22 – 1,22 Funktionsweise von XDP XtremIO Data Protection (XDP) nutzt die Vorteile flashspezifischer Eigenschaften und der Content-Addressable-Storage-Architektur von XtremIO. XDP nutzt die Tatsache, dass es den Speicherort von Daten ohne Einbußen bestimmen kann, und erzielt so einen hohen Schutz und einen vergleichbar geringen Speicher-Overhead, jedoch mit besserer Performance als RAID 1. XtremIO Data Protection trägt außerdem zu einer deutlich verbesserten Lebensdauer der zugrunde liegenden Flashmedien bei und sticht dabei jeden bekannten RAID-Algorithmus aus. Auch das ist eine wichtige Eigenschaft für ein Enterprise-Flash-Array. Abbildung 11. Horizontale und diagonale Parität XDP nutzt eine N+2-Variante mit horizontaler und diagonaler Parität, wie in Abbildung 11 gezeigt, die Schutz vor zwei SSD-Fehlern gleichzeitig bietet. Mit Arrays von 25 SSDs führt dies zu einem Kapazitätsoverhead von 8 %. Herkömmliche Arrays aktualisieren logische Blockadressen (Logical Block Addresses, LBAs) an derselben physischen Laufwerksposition (die Ursache für den hohen I/O-Overhead eines Stripe-Updates). XtremIO legt die Daten immer im Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 27 leersten Stripe ab. Wenn Daten in den leersten Stripe geschrieben werden, führt dies bei jedem Stripe-Update zu einem möglichst effektiven Overhead der Lese- und Schreib-I/O-Vorgänge. Diese Methode steht nur in der vollständig flashbasierten Architektur von XtremIO zur Verfügung. Durch diesen Prozess wird sichergestellt, dass XtremIO mit zunehmender Belegung des Arrays konsistente Performance und eine längere Betriebsbereitschaft bietet, wenn Überschreibungen und teilweise Stripe-Updates zur Norm werden. XtremIO bietet auch einen überlegenen erneuten Aufbauprozess. Wenn in einem herkömmlichen RAID-6-Array ein einzelnes Laufwerk ausfällt, verwendet es RAID-5-Methoden zum erneuten Aufbau des Laufwerks. Es liest jeden Stripe und berechnet die fehlende Zelle anhand der anderen Zellen im Stripe. XtremIO hingegen nutzt sowohl P- als auch Q-Parität zum erneuten Aufbau der fehlenden Informationen und verwendet dabei einen fortschrittlichen Algorithmus, der nur die für den erneuten Aufbau der nächsten Zelle erforderlichen Informationen liest. Tabelle 5. Vergleich von XDP-Lesevorgängen für den erneuten Aufbau eines ausgefallenen Laufwerks und von Lesevorgängen anderer RAID-Schemas Algorithmus Lesevorgänge für erneuten Aufbau eines Stripe der Breite K auf ausgefallenem Laufwerk Nachteil des herkömmlichen Algorithmus XtremIO XDP 3 K/4 – RAID 1 1 - RAID 5 K 33 % RAID 6 K 33 % Hinweis: Weitere Informationen zu XDP finden Sie im White Paper zu XtremIO Data Protection. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 28 Data-at-Rest-Verschlüsselung Data-at-Rest-Verschlüsselung (DARE) stellt eine Lösung für den Schutz wichtiger Daten dar, selbst wenn das Medium aus dem Array entfernt wird. XtremIO-Arrays verwenden ein leistungsstarkes Inlineverschlüsselungsverfahren, das sicherstellt, dass alle Daten, die auf dem Array gespeichert sind, nicht nutzbar sind, wenn die SSD-Medien entfernt werden. Dies verhindert den unbefugten Zugriff im Falle von Diebstahl oder Verlust beim Transport und macht es möglich, ausgefallene Komponenten, die sensible Daten enthalten, zurückzugeben/wieder einzusetzen. DARE ist eine Pflichtanforderung, die in einigen Branchen fest etabliert ist, etwa im Gesundheitswesen (wo Patientendaten sicher aufbewahrt werden müssen), im Banksektor (wo es in hohem Maße auf Finanzdatensicherheit ankommt) und in zahlreichen Regierungsbehörden. Das Kernstück der DARE-Lösung von XtremIO ist die Verwendung der SEDTechnologie (Self-Encrypting Drive). Ein SED verfügt über eine dedizierte Hardware, die zum Ver- und Entschlüsseln von Daten verwendet wird, während diese auf das SSD geschrieben bzw. vom SSD gelesen werden. Durch Auslagerung der Verschlüsselungsaufgabe auf das SSD kann XtremIO die gleiche Softwarearchitektur beibehalten, wenn die Verschlüsselung auf dem Array aktiviert oder deaktiviert wird. Alle Funktionen und Services von XtremIO, einschließlich Inlinedatenreduzierung, XtremIO Data Protection (XDP), Thin Provisioning und Snapshots, sind auf einem verschlüsselten Cluster verfügbar (ebenso wie auf unverschlüsselten Clustern). Während der Herstellung des Laufwerks wird ein eindeutiger Data Encryption Key (DEK) erstellt. Der Schlüssel bleibt jederzeit fest mit dem Laufwerk verbunden. Es ist möglich, den DEK zu löschen oder zu ändern, aber dies führt dazu, dass die Daten auf dem Laufwerk unlesbar werden. Es gibt keine Option, die es ermöglicht, den DEK abzurufen. Um sicherzustellen, dass nur autorisierte Hosts auf die Daten auf dem SED zugreifen können, wird der DEK durch einen Authentifizierungsschlüssel (AK) geschützt. Ohne diesen Schlüssel wird der DEK verschlüsselt und kann nicht verwendet werden, um Daten zu verschlüsseln oder zu entschlüsseln. Abbildung 12. Entsperrte SED Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 29 SEDs werden werksseitig in einem entsperrten Zustand ausgeliefert. Das bedeutet, dass jeder Host auf die Laufwerksdaten zugreifen kann. In entsperrten Laufwerken sind die Daten immer verschlüsselt, aber der DEK wird immer entschlüsselt, und es ist keine Authentifizierung erforderlich. Das Sperren des Laufwerks wird ermöglicht, indem der Standard-AK des Laufwerks in einen neuen, privaten AK geändert wird und die SED-Einstellungen so modifiziert werden, dass es nach einem Neustart oder einem Stromausfall gesperrt bleibt (etwa wenn das SSD aus dem Array entfernt wird). Wenn ein SSD aus dem Array entfernt wird, wird es ausgeschaltet. Beim neuerlichen Starten wird die Eingabe des AK verlangt. Kann der korrekte AK nicht eingegeben werden, bleiben die Daten auf der SSD unlesbar und sicher. Um auf die Daten zugreifen zu können, müssen die Hosts den richtigen AK bereitstellen, was manchmal als „Laufwerk übernehmen“ oder „Laufwerkbesitz ergreifen“ bezeichnet wird. Durch diesen Vorgang wird der DEK entsperrt und der Datenzugriff gewährt. Die Laufwerkübernahme erfolgt nur beim Start, und das SED bleibt entsperrt, solange das Array aktiv ist. Da die Daten in jedem Fall die Verschlüsselungs- bzw. Entschlüsselungshardware passieren, hat das Sperren eines SED keine Auswirkungen auf die Performance. Abbildung 13. SED-Betriebsmodus Das XtremIO-Flasharray verschlüsselt Daten auf den folgenden SSDs: • Daten-SSDs, in denen alle Anwenderdaten gespeichert sind • Speicher-Controller-SSDs, die möglicherweise Journalspeicherauszüge von Anwenderdaten enthalten Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 30 Snapshots Snapshots werden erstellt, indem der Datenstatus in den Volumes zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgezeichnet wird. Sie ermöglichen Benutzern den Zugriff auf diese Daten bei Bedarf, selbst wenn sich das Quell-Volume geändert hat. XtremIO-Snapshots sind inhärent beschreibbar, können jedoch als schreibgeschützt erstellt werden, um ihre Unveränderbarkeit zu bewahren. Snapshots können von der Quelle oder jedem Snapshot des Quell-Volumes erstellt werden. Snapshots können in vielen verschiedenen Fällen verwendet werden, darunter: • Schutz vor logischer Beschädigung XtremIO ermöglicht die regelmäßige Erstellung von Snapshots (auf Basis der gewünschten RPO-Intervalle) und deren Verwendung zur Wiederherstellung nach einer logischen Datenbeschädigung. Die Snapshots können so lange wie nötig im System gespeichert werden. Im Falle einer logischen Datenbeschädigung können Snapshots der Anwendung von einem früheren Zeitpunkt (vor der logischen Datenbeschädigung) verwendet werden, um die Anwendung auf den Zeitpunkt eines Zustands wiederherzustellen, zu dem keine Probleme vorlagen. • Backup Es können Snapshots erstellt werden, die einem Backupserver/-agent präsentiert werden. Dies kann zur Verlagerung des Backupprozesses vom Produktionsserver verwendet werden. • Entwicklung und Test Das System ermöglicht dem Anwender, Snapshots der Produktionsdaten zu erstellen, mehrere Kopien des Produktionssystems zu erstellen (mit effizienter Speicherplatznutzung und hoher Performance) und sie für Entwicklungs- und Testzwecke zu präsentieren. • Clones Mit XtremIO können Clone-ähnliche Funktionen genutzt werden, indem dauerhafte beschreibbare Snapshots verwendet werden. Sie können verwendet werden, um einen Clone des Produktions-Volume mehreren Servern zu präsentieren. Die Performance des Clones ist identisch mit der des Produktions-Volume. • Offlineverarbeitung Snapshots können für die Auslagerung der Datenverarbeitung vom Produktionsserver verwendet werden. Wenn beispielsweise ein aufwendiger Prozess mit den Daten durchgeführt werden muss, der sich möglicherweise auf die Performance des Produktionsservers auswirkt, kann mithilfe von Snapshots eine aktuelle Kopie der Produktionsdaten erstellt werden, die dann auf einem anderen Server gemountet werden kann. Der Prozess kann (auf dem anderen Server) ausgeführt werden, ohne dass er Ressourcen des Produktionsservers in Anspruch nimmt. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 31 XtremIO bietet die folgenden effizienten Tools für das Management von Snapshots und die Optimierung ihrer Nutzbarkeit: • Consistency Groups Consistency Groups (CGS) werden verwendet, um ein konsistentes Image eines Satzes von Volumes zu erstellen, das in der Regel durch eine einzige Anwendung (z. B. eine Datenbank) verwendet wird. Mit XtremIO-CGs können Sie einen Snapshot aller Volumes in einer Gruppe mit einem einzigen Befehl erstellen. Dadurch wird dafür gesorgt, dass alle Volumes gleichzeitig erstellt werden. Viele Vorgänge, die für ein einzelnes Volume angewendet werden, können auch für eine CG angewendet werden. • Snapshot-Satz Ein Snapshot-Satz ist eine Gruppe von Snapshots, die mit einem einzigen Befehl erstellt wurden, und repräsentiert einen Point-in-Time einer Gruppe. Ein Snapshot-Satz kann das Ergebnis eines Snapshot für eine CG, für einen anderen Snapshot-Satz oder für einen Satz von Volumes sein, die manuell ausgewählt wurden. Ein Snapshot-Satz verwaltet eine Beziehung mit dem übergeordneten Objekt, aus dem er erstellt wurde. • Schreibgeschützte Snapshots Standardmäßig sind XtremIO-Snapshots normale Volumes und werden als Snapshots mit Schreibzugriff erstellt. Um lokale Backups und unveränderbare Kopien erstellen zu können, besteht die Möglichkeit zur Erstellung eines schreibgeschützten Snapshot. Ein schreibgeschützter Snapshot kann einem externen Host wie einer Backupanwendung zugeordnet werden, aber es ist nicht möglich, einen Schreibvorgang darauf auszuführen. • Scheduler Der Scheduler kann für lokalen Schutz verwendet werden. Er kann für ein Volume, eine CG oder ein Snapshot-Satz angewendet werden. Die Ausführung jedes Scheduler kann in einem Intervall von Sekunden, Minuten oder Stunden definiert werden. Alternativ kann festgelegt werden, dass er zu einem bestimmten Zeitpunkt am Tag oder in der Woche ausgeführt wird. Jeder Scheduler hat eine Aufbewahrungs-Policy, basierend auf der Anzahl der Kopien, die der Kunde speichern möchte, oder basierend auf dem Alter des ältesten Snapshot. • Wiederherstellung Über einen einzigen Befehl ist es möglich, ein Produktions-Volume oder eine CG aus einem der untergeordneten Snapshot-Sätze wiederherzustellen. Die SCSI-Schnittstelle des Produktions-Volume wird zu einem Snapshot des erforderlichen Snapshot-Satzes verschoben, ohne dass die Hostanwendung ein neues Volume neu einlesen und erneut suchen muss. • Aktualisierung Der Befehl zum Aktualisieren ist ein leistungsstarkes Tool für Test- und Entwicklungsumgebungen sowie für die Offlineverarbeitung. Mit einem einzigen Befehl wird ein Snapshot des Produktions-Volume oder der CG erstellt und die SCSI-Schnittstelle des Volume, die der Test- und Entwicklungsanwendung zugeordnet wurde, wird dorthin verschoben. Dadurch kann die Test- und Entwicklungsanwendung an aktuellen Daten arbeiten, ohne Daten kopieren oder neu einlesen zu müssen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 32 Die Snapshot-Technologie von XtremIO wird durch Nutzung der inhaltsbezogenen Funktionen des Systems (Inline-Datenreduzierung) implementiert. Das System ist für SSD-Medien optimiert und verfügt über eine einzigartige Metadatenstruktur, die I/O an den richtigen Zeitstempel der Daten weiterleitet. Dies ermöglicht die effiziente Erstellung von Snapshots für ein hohe Performance. Gleichzeitig wird die Lebensdauer der Medien maximiert, sowohl in Hinblick auf die Erstellung mehrerer Snapshots als auch auf die Anzahl der I/O, die ein Snapshot unterstützen kann. Wenn ein Snapshot erstellt wird, generiert das System einen Pointer auf die Metadaten des Vorgängers (der tatsächlich vorhandenen Daten im System). Die Erstellung eines Snapshot ist daher ein sehr schneller Vorgang, der keinerlei Auswirkungen auf das System hat und keine Kapazität in Anspruch nimmt. Snapshot-Kapazität wird nur in Anspruch genommen, wenn aufgrund einer Änderung das Schreiben eines neuen eindeutigen Blocks erforderlich ist. Wenn ein Snapshot erstellt wird, sind seine Metadaten mit denen des VorgängerVolume identisch. Wenn ein neuer Block auf den Vorgänger geschrieben wird, aktualisiert das System die Metadaten des Vorgänger-Volume, um den neuen Schreibvorgang widerzuspiegeln (und der Block wird mithilfe des Standardschreibprozesses im System gespeichert). Solange dieser Block von den Snapshots und dem Vorgänger-Volume gemeinsam genutzt wird, wird er nach einem Schreibvorgang nicht aus dem System gelöscht. Dies gilt sowohl für das Schreiben an einen neuen Speicherort des Volume (ein Schreibvorgang auf eine ungenutzte LBA) und für das Schreiben auf einen bereits beschriebenen Speicherort. Das System verwaltet die Metadaten des Snapshot und des Vorgängers mithilfe einer Baumstruktur. Der Snapshot und die Vorgänger-Volumes werden in dieser Struktur als Knoten dargestellt (siehe Abbildung 14). Abbildung 14. Metadatenbaumstruktur Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 33 Die Metadaten werden gemeinsam von allen Snapshot-Blöcken genutzt, die nicht geändert wurden (vom Originalvorgänger des Snapshot). Der Snapshot behält eindeutige Metadaten nur für eine LBA bei, deren Datenblock sich von dem seines Vorgängers unterscheidet. Dies ermöglicht ein wirtschaftliches Metadatenmanagement. Wenn ein neuer Snapshot erstellt wird, erstellt das System immer zwei Knoten (zwei untergeordnete Einheiten) aus der Einheit, von der ein Snapshot erstellt wurde. Einer der Knoten stellt den Snapshot dar und der andere wird zur Quelleinheit. Die Einheit, von der ein Snapshot erstellt wurde, wird nicht mehr direkt verwendet, wird aber zum Metadatenmanagement weiterhin im System gespeichert. Abbildung 15. Erstellen von Snapshots Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 34 Abbildung 15 zeigt ein 16-Block-Volume im XtremIO-System. Die erste Zeile (Bezeichnung A(t0)/S(t0)) zeigt das Volume zum Zeitpunkt der Aufnahme des ersten Snapshot (t0). Zum Zeitpunkt t0 weisen Vorgänger (A(t0)) und Snapshot (S(t0)) die gleichen Daten und Metadaten auf, da S(t0) der schreibgeschützte Snapshot von A(t0) (enthält die gleichen Daten wie sein Vorgänger) ist. Hinweis: Von den 16 Blöcken werden nur 8 Blöcke genutzt. Die Blöcke 0 und 4 belegen aufgrund der Deduplizierung nur einen physischen Block. Die leeren, gepunkteten Blöcke entsprechen den Blöcken mit Thin Provisioning und belegen keine physische Kapazität. In Abbildung 15 werden vor Erstellung des Snapshot bei S(t1) zwei neue Blöcke in P geschrieben: • H8 überschreibt H2. • H2 wird in Block D geschrieben. Aber er nimmt keine zusätzliche physische Kapazität in Anspruch, weil er mit H2, der in Block 3 in A(t0) gespeichert ist, übereinstimmt. S(t1) ist ein Lese-/Schreib-Snapshot. Er enthält zwei weitere Blöcke (2 und 3), die sich von seinem Vorgänger unterscheiden. Anders als herkömmliche Snapshots (die reservierten Speicherplatz für geänderte Blöcke und eine Kopie der gesamten Metadaten für jeden Snapshot benötigen) benötigt XtremIO keinen reservierten Speicherplatz für Snapshots und sammelt keine unnötigen Metadaten an. Ein XtremIO-Snapshot benötigt zu jedem Zeitpunkt nur die eindeutigen Metadaten, die nur für die Blöcke verwendet werden, die nicht gemeinsam mit den Vorgängereinheiten des Snapshots genutzt werden. Dadurch kann das System große Mengen an Snapshots effizient pflegen und benötigt dafür nur einen sehr geringen Speicher-Overhead, der dynamisch und proportional zur Anzahl der Änderungen in den Einheiten ist. Zum Zeitpunkt t2 werden die Blöcke 0, 3, 4, 6, 8, A, B, D und F beispielsweise mit den Einheiten des Vorgängers gemeinsam genutzt. Nur Block 5 ist für diesen Snapshot eindeutig. Daher nimmt XtremIO nur eine Metadateneinheit in Anspruch. Die restlichen Blöcke werden gemeinsam mit den Vorgängern genutzt. Sie nutzen die Datenstruktur der Vorgänger, um die richtigen Volume-Daten und die richtige Struktur zu erstellen. Das System unterstützt die Erstellung von Snapshots auf einem Volume-Satz. Alle Snapshots des Volume im Satz sind jeweils konsistent und stimmen für alle Volumes des gleichen Zeitpunkts genau überein. Dies kann manuell eingestellt werden, indem ein Volume-Satz für die Erstellung von Snapshots ausgewählt wird oder indem Volumes in einem Consistency-Group-Container abgelegt werden und ein Snapshot der Consistency Group erstellt wird. Während der Erstellung des Snapshot werden die Systemperformance und die gesamte Systemlatenz nicht beeinträchtigt (die Performance wird aufrechterhalten). Dies gilt unabhängig von der Anzahl der Snapshots im System oder der Größe der Snapshot-Struktur. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 35 Die Löschung von Snapshots ist einfach und nur proportional zur Anzahl der geänderten Blöcke zwischen den Einheiten. Das System nutzt seine inhaltsbezogenen Funktionen zum Löschen von Snapshots. Jeder Datenblock verfügt über einen Zähler, der die Anzahl der Instanzen des jeweiligen Blocks im System anzeigt. Wenn ein Block gelöscht wird, wird der Zählerwert um eins verringert. Jeder Block mit dem Zählerwert null (d. h., dass es keine logische Blockadresse für alle Volumes oder Snapshots im System gibt, die auf diesen Block verweist) wird von XDP überschrieben, wenn neue eindeutige Daten im System eingehen. Wenn ein untergeordnetes Element, dem keine weiteren Elemente untergeordnet sind, gelöscht wird, erfolgt keine weitere Verarbeitung durch das System. Das Löschen eines Snapshot in der Mitte der Struktur löst einen asynchronen Prozess aus. Dieser Prozess führt die Metadaten der untergeordneten Elemente der gelöschten Einheit mit denen ihrer zwei Ebenen übergeordneten Elemente zusammen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Baumstruktur nicht fragmentiert ist. Bei XtremIO wird jeder Block, der gelöscht werden muss, sofort als freigegeben gekennzeichnet. Daher findet keine Sammlung veralteter Daten statt und das System muss keine Überprüfung durchführen, um die verwaisten Blocks zu lokalisieren und zu löschen. Zudem beeinträchtigt das Löschen von Snapshots bei XtremIO nicht die Systemperformance und die Lebensdauer von SSD-Medien. Die Snapshot-Implementierung ist komplett metadatengesteuert und nutzt die Inlinedatenreduzierung des Arrays, um sicherzustellen, dass Daten nie innerhalb des Arrays kopiert werden. So können viele Snapshots verwaltet werden. XtremIO-Snapshots: • benötigen keinen reservierten Snapshot-Speicherplatz • ermöglichen die Erstellung unveränderbarer Kopien und/oder beschreibbarer Clones des Quell-Volumens • werden unmittelbar erstellt • verursachen nur eine vernachlässigbare Performancebeeinträchtigung des Quell-Volumens und des Snapshots selbst Hinweis: Weitere Informationen zu Snapshots finden Sie im White Paper zu XtremIO Snapshots. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 36 Skalierbare Performance XtremIO ist auf Scale-out ausgelegt, damit zukünftige Performance- und Kapazitätsanforderungen erfüllt werden können, nicht nur bei neuen, sondern auch für schon bereitgestellte Anwendungen. Durch die Architektur von XtremIO lässt sich die Performance und Kapazität durch das Hinzufügen von Bausteinen (den sogenannten X-Bricks) erweitern. Zugleich sind die Verwaltung und die Ressourcenverteilung über das System weiterhin von zentraler Stelle aus möglich. Die Scale-out-Möglichkeit ist ein wesentlicher Bestandteil der Architektur von XtremIO und lässt sich ohne umfangreiches und kostspieliges Upgrade der vorhandenen Hardware sowie ohne Einbußen bei der Datenübertragungsgeschwindigkeit realisieren. Wenn zusätzliche Performance oder Kapazität gefordert sind, ist ein Scale-out des XtremIO-Speichersystems durch das Hinzufügen weiterer X-Bricks möglich. Mehrere X-Bricks werden über ein InfiniBand-Netzwerk kombiniert, das sich durch Redundanz, hohe Verfügbarkeit und äußerst geringe Latenzzeiten auszeichnet. Bei einer Erweiterung des Systems bleibt die Ressourcenverteilung ausgeglichen und die im Array befindlichen Daten werden auf alle X-Bricks verteilt. Dies bringt konsistente Performance und eine gleichmäßige Beanspruchung des Flashspeichers. Die Systemerweiterung erfordert keine spezielle Konfiguration oder manuelles Verschieben von Volumes. Dank des konsistenten Fingerabdruckalgorithmus von XtremIO lassen sich Neuzuordnungen minimieren. Ein neuer X-Brick wird zum internen Plan für den Lastenausgleich hinzugefügt und von den vorhandenen gespeicherten Daten werden nur die relevanten an das neue DAE übertragen. Speicherkapazität und Performance skalieren linear, das heißt, zwei X-Bricks erzielen die doppelte, vier X-Bricks die vierfache, sechs X-Bricks die sechsfache und acht X-Bricks die achtfache IOPS-Leistung gegenüber einer Konfiguration mit einem X-Brick. Die Latenzzeit bleibt jedoch trotz Scale-out des Systems konsequent niedrig (unter 1 ms), wie in Abbildung 16 gezeigt. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 37 Abbildung 16. Lineare Performanceskalierbarkeit bei konsistent niedriger Latenz Da bei der Entwicklung von XtremIO insbesondere die Skalierbarkeit im Vordergrund stand, wird die XtremIO-Software nicht durch eine maximale Obergrenze für den Cluster beschränkt. * Die Systemarchitektur geht außerdem so effizient wie möglich mit Latenz um. Die Software ist modular aufgebaut. Auf jedem Speicher-Controller wird eine Kombination verschiedener Module ausgeführt und ein Teil der anfallenden Gesamtlast bewältigt. Diese (auf verschiedenen Speicher-Controllern) verteilten Softwaremodule verarbeiten jeden einzelnen I/O-Vorgang, der im Cluster ausgeführt wird. XtremIO verarbeitet dazu jede I/O-Anforderung mithilfe zweier Softwaremodule (2 Hops), unabhängig davon, ob das System auf nur einem X-Brick oder mehreren X-Bricks im Clusterverbund aufbaut. Deshalb bleibt die Latenz zu jedem Zeitpunkt unabhängig von der Clustergröße konsistent. Hinweis: Die Latenz im Mikrosekundenbereich wird durch Testergebnisse validiert. Die Bestimmung erfolgt unter Zugrundelegung des schlimmsten anzunehmenden Falls. † * Die maximale Clustergröße hängt von den derzeit getesteten und unterstützten Konfigurationen ab. Die Latenz von unter einer Millisekunde gilt für typische Blockgrößen. Die Latenz für kleine oder große Blöcke kann höher sein. † Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 38 InfiniBand spielt in der XtremIO-Architektur eine wichtige Rolle. Auf Grundlage von InfiniBand verwendet XtremIO zwei Arten der Kommunikation: RPC (Remote Procedure Calls) für Steuerungsbenachrichtigungen sowie RDMA (Remote Direct Memory Access) zum Verschieben von Datenblöcken. InfiniBand zeichnet sich nicht nur durch eine der höchsten Bandbreiten aller Verbindungstechnologien (40 Gbit/s pro einzelne QDR-Verbindung) aus, es hat zudem die niedrigste Latenz. Die Umlaufzeit für den RDMA-Transfer eines Datenblocks zwischen zwei XtremIO-Speicher-Controllern beträgt ca. 7 Mikrosekunden und ist dadurch gegenüber der zulässigen Latenzzeit von 500 Mikrosekunden für jeden einzelnen I/O-Vorgang von XtremIO praktisch vernachlässigbar. Deshalb kann die Software problemlos die benötigten Speicher-Controller und SSD-Ressourcen unabhängig davon auswählen, ob diese für den Speicher-Controller, der die I/OAnforderung erhält, lokal oder remote (über InfiniBand) verfügbar sind. Alle Enterprise-Funktionen von XtremIO (einschließlich Inlinedatenreduzierung, Snapshots, XDP, HA usw.) wurden als Teil der Scale-out-Architektur entwickelt. Alle Daten und Metadaten werden gleichmäßig über den gesamten Cluster verteilt. Die I/Os werden über die Hostports an das Array übertragen, wobei SAN-Zonen und Multipathing eingesetzt werden. Weil die gesamte Workload gleichmäßig auf alle Controller und SSDs verteilt wird, sind Performanceengpässe im System praktisch ausgeschlossen. XtremIO-Vorteile: • Prozessoren, RAM, SSDs und Konnektivitätsports skalieren gemeinsam und bieten zusammen eine skalierbare, perfekt ausgeglichene Performance. • Die interne Kommunikation erfolgt über ein internes, hochverfügbares InfiniBand-Fabric mit QDR-Übertragungsgeschwindigkeit (40 Gbit/s). • Der Cluster kann dank N-Wege-Aktivität jedes beliebige Volume von jedem Hostport jedes Speicher-Controllers auf jedem beliebigen X-Brick erreichen – und das bei gleicher Performance. • Durch den RDMA-Datenzugriff, der ohne das Kopieren von Daten erfolgt, laufen I/O-Vorgänge für lokale wie remote vorhandene SSDs unabhängig von der Clustergröße gleich schnell ab. • Die Daten werden mit der Erweiterung des Systems gleichmäßig auf alle X-Bricks verteilt. • Der Redundanzgrad ist höher und die Cluster können robuster mit Hard- und Softwareausfällen umgehen. Beim Ausfall eines Speicher-Controllers in einem Scale-out-Cluster mit N-Wege-Aktivität verliert das System nur einen Bruchteil mit dem Zähler 1 und Nenner N (1/N) der Gesamtperformance. • Für das System lassen sich einfach Upgrades durchführen. Anders als bei herkömmlichen Systemen mit zwei Controllern ermöglicht es das Scale-outModell von XtremIO, klein anzufangen und die Speicherkapazität und Performance bei zunehmender Workload gleichmäßig auszubauen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 39 Gleichmäßige Datenverteilung Gegenüber externen Anwendungen verhält sich XtremIO wie ein ganz normales Blockspeicherarray. Dank der speziellen Architektur unterscheidet sich der Ansatz für die interne Datenorganisation jedoch ganz grundlegend. Anstatt logischer Adressen verwendet XtremIO Blockinhalte als Grundlage für die Entscheidung, wo die Datenblöcke gespeichert werden sollen. XtremIO nutzt intern Datenblöcke. Bei Schreibvorgängen werden alle Chunks, die größer sind als die native Blockgröße, beim ersten Eingang in das Array in Standardblöcke zerlegt. Das System berechnet mithilfe eines speziellen mathematischen Algorithmus für jeden der eingehenden Datenblöcke einen eindeutigen Fingerabdruck. Diese eindeutige ID erfüllt zwei Hauptzwecke: • Platzierung des Datenblocks im Array bestimmen • Inlinedatenreduzierung (siehe Seite 22) Der Algorithmus für die Fingerabdruckzuweisung funktioniert so, dass die ID-Nummern vollständig nach dem Zufallsprinzip vergeben werden, und verwendet die Fingerabdruckwerte gleichmäßig aus dem gesamten zulässigen Wertebereich. Dadurch werden die Datenblöcke ausgeglichen im gesamten Cluster und auf allen SSDs innerhalb des Arrays verteilt. Deshalb muss bei XtremIO weder die Kapazitätsauslastung verschiedener SSDs im Auge behalten werden, noch besteht manueller Handlungsbedarf, damit die Daten gleichmäßig auf alle SSDs geschrieben werden. XtremIO sorgt standardmäßig für eine gleichmäßige Verteilung der Daten, indem die Blöcke anhand ihrer eindeutigen ID positioniert werden (siehe Abbildung 7 auf Seite 18). XtremIO speichert die folgenden Metadaten: • Logische Adressen (LBA) für die Zuordnung der Fingerabdruck-ID • Fingerabdruck-ID für die Zuordnung des physischen Speicherorts • Referenzzähler für jede Fingerabdruck-ID Das System speichert alle Metadaten im Speicher-Controller und schützt sie durch Spiegelung der Änderungsjournale auf verschiedenen Speicher-Controllern mithilfe von RDMA. Zudem erfolgt eine regelmäßige Sicherung der Daten auf SSD. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 40 Durch die Aufbewahrung aller Metadaten im Arbeitsspeicher bietet XtremIO die folgenden besonderen Vorteile: • Keine SSD-Abfragen Dank der Vermeidung von SSD-Abfragen steht den Hostvorgängen mehr I/O-Kapazität zur Verfügung • Sofortige Snapshots Snapshot-Vorgänge werden ohne Zeitverzögerung ausgeführt, da die Snapshot-Erstellung vollständig im Arbeitsspeicher des Arrays durchgeführt wird (siehe Seite 31). • Sofortiges VM-Cloning Inlinedatenreduzierung, VAAI und die im Arbeitsspeicher befindlichen Metadaten ermöglichen es XtremIO, VMs alleine durch die Ausführung von Vorgängen im Arbeitsspeicher zu klonen. • Kontinuierliche Performance Der physische Speicherort der Daten, große Volumes und ein umfangreicher logischer Adressierungsbereich haben keine negativen Auswirkungen auf die Systemperformance. Hohe Verfügbarkeit Die Verhinderung von Datenverlusten und eine Betriebsbereitschaft selbst bei mehreren Ausfällen sind wichtige Hauptmerkmale der vollständig flashbasierten Architektur des XtremIO-Arrays. Aus Hardwaresicht stellt keine der Komponenten einen Single-Point-of-Failure dar. Alle Speicher-Controller, DAEs und InfiniBand-Switche des Systems sind mit zwei Netzteilen ausgestattet. Das System besitzt zudem zwei Batteriebackupeinheiten sowie zwei Netzwerk- und Datenports (in jedem Speicher-Controller). Die beiden InfiniBand-Switche sind über Kreuz miteinander verbunden und ermöglichen dadurch ein duales Daten-Fabric. Sowohl die Stromversorgung als auch die verschiedenen Datenpfade werden kontinuierlich überwacht. Falls es zu einem Ausfall kommt, wird ein Recovery-Versuch oder Failover gestartet. Die Softwarearchitektur ist ähnlich aufgebaut. Alle Daten, die nicht auf den SSDs gespeichert sind, werden an mehreren Speicherorten in sogenannten Journalen aufbewahrt. Jedes Softwaremodul verfügt über sein eigenes Journal, das nicht auf demselben Speicher-Controller aufbewahrt wird. Dieses Journal kann bei unerwarteten Ausfällen zur Wiederherstellung der Daten verwendet werden. Journale sind für den Systembetrieb äußerst wichtig und werden deshalb immer auf Speicher-Controllern mit batteriegestützten Netzteilen aufbewahrt. Falls bei der Batteriebackupeinheit ein Problem auftritt, erfolgt das Failover des Journals auf einen anderen Speicher-Controller. Bei Stromausfall sorgen die Batteriebackupeinheiten dafür, dass alle Journale auf die Vault-Laufwerke der Speicher-Controller geschrieben werden und das System abgeschaltet wird. Zudem ist jedes X-Brick dank der Scale-out-Gestaltung und des XDP-Algorithmus für die Datensicherheit als einzelne Redundanzgruppe vorkonfiguriert. Aus diesem Grund müssen Redundanzgruppen nicht ausgewählt, konfiguriert und angepasst werden. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 41 Die Aktiv/Aktiv-Architektur von XtremIO ist auf maximale Performance und konsistente Latenz ausgelegt. Das System umfasst Funktionen zur automatischen Fehlerkorrektur, die nach Ausfällen Wiederherstellungsversuche durchführen und den vollständigen Betrieb wiederaufnehmen. Vor Failover-Aktionen wird versucht, die ausgefallene Komponente neu zu starten. Ein Failover des Speicher-Controllers wird nur im absoluten Notfall als letzter Ausweg durchgeführt. Abhängig von der Art des Ausfalls versucht das System, ein Failover der relevanten Softwarekomponente durchzuführen, und hält zugleich den Betrieb der anderen Komponenten aufrecht, was die Auswirkungen auf die Performance minimiert. Ein Failover des gesamten Speicher-Controllers erfolgt nur dann, wenn die Recovery-Versuche fehlgeschlagen sind oder das System zur Vermeidung von Datenverlusten zum Handeln gezwungen wird. Wenn eine Komponente, die vorübergehend nicht verfügbar war, wiederhergestellt wird, wird ein Failback eingeleitet. Dieser Prozess erfolgt auf dem Level der Softwarekomponente oder des Speicher-Controllers. Ein Anti-BounceMechanismus verhindert einen Failback des Systems auf eine instabile Komponente oder eine Komponente, die gerade gewartet wird. XtremIO basiert auf handelsüblicher Hardware. Es setzt nicht ausschließlich auf hardwarebasierte Fehlererkennung und verfügt über einen proprietären Algorithmus, der fehlerhafte Bereiche erkennt, markiert und die Fehler behebt. Wenn im Falle beschädigter Daten nicht automatisch die SSD-Hardware aktiv wird, wird diese Aufgabe vom XDP-Mechanismus auf dem Array oder den zahlreichen Kopien in den Journalen übernommen. Der Inhaltsfingerabdruck wird während Lesevorgängen als sicherer, zuverlässiger Mechanismus zur Wahrung der Datenintegrität genutzt, um Fehler aufgrund bei Hintergrundprozessen beschädigter Daten zu vermeiden. Wenn der erwartete Fingerabdruck Abweichungen aufweist, stellt das Array die Daten wieder her, indem es sie erneut ausliest oder aus der XDP-Redundanzgruppe wiederherstellt. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 42 Unterbrechungsfreies Upgrade und Erweiterung Während unterbrechungsfreier Upgrades (Non-Disruptive Upgrades, NDU) des XtremIO Operating System führt das System das Upgrade in einem Livecluster durch, aktualisiert alle Speicher-Controller im Cluster und startet die Anwendung in einem Prozess, der weniger als 10 Sekunden dauert, neu. Da der zugrunde liegende Linux-Kernel während des gesamten Upgradeprozesses aktiv ist, erkennen die Hosts während des Neustarts der Anwendung keine getrennten Pfade. Im seltenen Fall eines Linux-Kernel- oder Firmwareupgrades ist es möglich, das XtremIO All Flash Array ohne Serviceunterbrechung und ohne die Gefahr eines Datenverlusts zu aktualisieren. Der NDU-Vorgang wird vom XtremIO Management Server gestartet und kann die XtremIO-Software und das zugrunde liegende Betriebssystem und die Firmware aktualisieren. Während eines Linux-/Firmware-NDU führt das System automatisch ein Failover für eine Komponente durch und aktualisiert deren Software. Nach Durchführung des Upgrades und Überprüfung der Integrität der Komponenten, führt das System ein Failback auf diese durch und der Prozess wird für andere Komponenten wiederholt. Während des Upgrades kann ohne Einschränkungen auf das System zugegriffen werden, keine Daten gehen verloren und die Folgen für die Performance beschränken sich auf ein Minimum. Die unterbrechungsfreie Erweiterung ermöglicht das Hinzufügen von Rechner- und Speicherressourcen, wie unter Skalierbare Performance auf Seite37 beschrieben. Die Systemerweiterung erfordert keine spezielle Konfiguration oder manuelles Verschieben von Volumes. Dank des konsistenten Fingerabdruckalgorithmus von XtremIO lassen sich Neuzuordnungen minimieren. Ein neuer X-Brick wird zum internen Plan für den Lastenausgleich hinzugefügt und von den vorhandenen gespeicherten Daten werden nur die relevanten an das neue DAE übertragen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 43 VMware VAAI-Integration VAAI (vSphere Storage APIs for Array Integration) wurde als Verbesserung des hostbasierten VM-Cloning eingeführt. Ohne VAAI muss der Host zum Cloning einer kompletten VM jeden Datenblock lesen und auf die neue Adresse schreiben, an der sich die geklonte VM befindet (siehe Abbildung 17). Dies ist ein aufwendiger Vorgang, der den Host, das Array und das SAN (Storage Area Network) belastet. Abbildung 17. Vollständige Kopie ohne VAAI Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 44 Mit VAAI wird die VM-Cloning-Workload auf das Speicherarray ausgelagert. Der Host muss nur einen X-Copy-Befehl ausgeben und das Array kopiert die Datenblöcke an die neue VM-Adresse (siehe Abbildung 18). Durch diesen Prozess werden keine Host- und Netzwerkressourcen beansprucht. Die Ressourcen des Speicherarrays werden jedoch weiterhin benötigt. Abbildung 18. Vollständige Kopie mit VAAI Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 45 XtremIO ist komplett VAAI-konform und ermöglicht es dem Array, direkt mit vSphere zu kommunizieren und beschleunigtes Storage vMotion, VM-Provisioning und Thin Provisioning bereitzustellen. Die VAAI-Integration von XtremIO verbessert darüber hinaus die X-Copy-Effizienz noch weiter, da der gesamte Vorgang nun metadatengesteuert ist. Bei XtremIO werden durch die Inlinedatenreduzierung und die Metadaten im Speicher während des X-Copy-Befehls keine tatsächlichen Datenblöcke kopiert. Das System erstellt nur neue Pointer auf die vorhandenen Daten und der gesamte Prozess wird im Speicher des Speicher-Controllers ausgeführt (siehe Abbildung 19). Deshalb benötigt es die Ressourcen des Speicherarrays nicht und beeinträchtigt die Systemperformance nicht. So kann z. B. ein VM-Image mit XtremIO unmittelbar geklont werden (auch mehrmals). Abbildung 19. Vollständige Kopie mit XtremIO Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 46 Dies ist nur mit den Metadaten im Speicher und der Inlinedatenreduzierung von XtremIO möglich. Andere Flashprodukte, die VAAI implementieren, aber keine Inlinededuplizierung bieten, müssen X-COPY weiterhin auf Flash schreiben und später deduplizieren. Arrays ohne Metadaten im Speicher müssen Abfragen auf SSD ausführen, um den X-COPY-Befehl auszuführen, was I/O-Vorgänge für vorhandene aktive VMs beeinträchtigt. Nur mit XtremIO wird dieser Prozess schnell, ohne Schreibvorgänge auf SSDs und ohne Beeinträchtigung von I/O-Vorgängen für vorhandene VMs, durchgeführt. XtremIO bietet u. a. folgende Funktionen zur VAAI-Unterstützung: • Zero Blocks/Write Same Wird verwendet, um Festplattenbereiche auf null zu setzen (VMware-Begriff: HardwareAcceleratedInit). Diese Funktion ermöglicht eine beschleunigte Volume-Formatierung. • Blocks klonen/Vollständige Kopie/XCOPY Dient zum Kopieren oder Migrieren von Daten innerhalb desselben physischen Arrays (VMware-Begriff: HardwareAcceleratedMove). Bei XtremIO kann damit praktisch unmittelbar ein VM-Cloning durchgeführt werden, ohne I/O-Benutzervorgänge für aktive VMs zu beeinträchtigen. • Datensatzbasierte Sperre/Atomic Test & Set (ATS) Wird beim Erstellen und Sperren von Dateien auf einem VMFS-Volume verwendet, z. B. während des Herunterfahrens/Hochfahrens von VMs (VMware-Begriff: HardwareAcceleratedLocking). Dies ermöglicht größere Volumes und ESX-Cluster ohne Konflikte. • Block Delete/UNMAP/TRIM Ermöglicht es, mithilfe der Funktion SCSI UNMAP nicht benötigten Speicherplatz wieder freizugeben (VMware-Begriff: BlockDelete; nur vSphere 5.x). Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 47 XtremIO Management Server (XMS) Der XMS ermöglicht die Steuerung und das Management des Systems: • Bildung, Initialisierung und Formatierung neuer Systeme • Überwachung von Systemstatus und -ereignissen • Überwachung der Systemperformance • Verwaltung einer Verlaufsdatenbank mit Performancestatistiken (XMS speichert historische Daten von bis zu 2 Jahren, sodass umfassende Berichtsfunktionen zur Verfügung stehen.) • Bereitstellung von GUI- und CLI-Services für Kunden • Implementierung von Volume-Management- und DatensicherheitsgruppenBetriebslogik • Warten (Stoppen, Starten und Neustarten) des Systems Der XMS verfügt über eine vorinstallierte CLI, GUI und RESTful API-Schnittstelle. Er kann auf einem dedizierten physischen Server im Rechenzentrum oder als virtuelle Maschine auf VMware installiert werden. Der XMS muss auf alle Managementports der X-Brick-Speicher-Controller zugreifen und muss für jedes GUI-/CLI-Client-Host-System zugänglich sein. Da die gesamte Kommunikation Standard-TCP/IP-Verbindungen nutzt, kann sich der XMS an einem beliebigen Ort befinden, der die obigen Verbindungsanforderungen erfüllt. Da der XMS sich nicht im Datenpfad befindet, kann er vom XtremIO-Cluster getrennt werden, ohne den I/O zu beeinträchtigen. Ein XMS-Ausfall wirkt sich nur auf Überwachungs- und Konfigurationsvorgänge wie das Erstellen und Löschen von Volumes aus. Bei Verwendung einer virtuellen XMS-Topologie ist es jedoch möglich, die HA-Funktionen von VMware vSphere zu nutzen, um solche Ausfälle problemlos zu meistern. Ein einziger XMS kann mehrere Cluster verwalten *. Der XMS kann Cluster mit unterschiedlichen Größen, Modellen und XtremIO-Versionsnummern managen. Das Management mehrerer Cluster bietet folgende Hauptvorteile: • Aus Managementsicht können Administratoren mehrere Cluster zentral verwalten. • Aus Bereitstellungssicht ist nur ein XMS-Server erforderlich, um mehrere Cluster zu verwalten. Mit der Zeit können einem bereitgestellten XMS weitere Cluster hinzugefügt werden. Darüber hinaus kann ein Cluster problemlos von einem XMS zu einem anderen verschoben werden. Alle Managementoberflächen (CLI/GUI/REST) bieten inhärente Managementfunktionen für mehrere Cluster. Das Management mehrerer Cluster wird von Version 4.0 und höher unterstützt. * Systemversion 4.0 unterstützt bis zu acht Cluster, die von einem XMS an einem bestimmten Standort gemanagt werden. Mit künftigen Versionen des XtremIO-Betriebssystems wird sich diese Zahl weiter erhöhen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 48 System-GUI Abbildung 20 zeigt die Beziehung zwischen der System-GUI und anderen Netzwerkkomponenten. Abbildung 20. Beziehung zwischen GUI und anderen Netzwerkkomponenten Die System-GUI wird mithilfe eines Java-Clients implementiert. Die GUI-ClientSoftware kommuniziert über Standard-TCP/IP-Protokolle mit dem XMS und kann an jedem Standort verwendet werden, an dem der Client auf den XMS zugreifen kann. Die GUI stellt einfach zu verwendende Tools zur Durchführung der meisten Systemvorgänge bereit (bestimmte Managementvorgänge müssen über die CLI durchgeführt werden). Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 49 Abbildung 21 zeigt das Dashboard der GUI, über das der Benutzer den Speicher, die Performance, die Warnmeldungen und den Hardwarestatus des Systems überwachen kann. Abbildung 21. Überwachen des Systems über die GUI Befehlszeilenoberfläche Die Befehlszeilenoberfläche (CLI) des Systems ermöglicht es Administratoren und anderen Systembenutzern, unterstützte Managementvorgänge durchzuführen. Sie ist auf dem XMS vorinstalliert und ist über das Standard-SSH-Protokoll aufrufbar. Um Scripting von einem Remotehost zu vereinfachen, ist es möglich, einen schlüsselbasierten SSH-Benutzerzugriff zu definieren, für den nicht das Speichern des Passworts im Skript erforderlich ist und der Remote-CLI-Zugriff ermöglicht. RESTful API Die RESTful API von XtremIO ermöglicht eine HTTPS-basierte Schnittstelle zur Systemautomatisierung, -orchestrierung, -abfrage und -bereitstellung. Mithilfe der API können Anwendungen von Drittanbietern zur Steuerung und kompletten Verwaltung des Arrays verwendet werden. So ermöglicht es die Entwicklung flexibler Managementlösungen für das XtremIO-Array. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 50 LDAP/LDAPS Das XtremIO-Speicherarray unterstützt die LDAP-Benutzerauthentifizierung für CLI- und GUI-Benutzer. Sobald der XMS-Server für die LDAP-Authentifizierung konfiguriert ist, leitet er die Benutzerauthentifizierung an die konfigurierten LDAP- oder Active Directory-(AD-)Server um und gewährt nur authentifizierten Benutzern Zugriff. Die XMS-Berechtigungen von Benutzern werden abhängig von Zuordnungen zwischen LDAP/AD-Gruppen und XMS-Rollen von Benutzern definiert. Die LDAP-Konfigurationsfunktion für den XMS-Server ermöglicht die Verwendung eines einzelnen oder mehrerer Server, um externe Benutzer für die Anmeldung am XMS-Server zu authentifizieren. Der LDAP-Vorgang wird einmal bei der Anmeldung mit externen BenutzerAnmeldedaten bei einem XMS-Server durchgeführt. Der XMS-Server fungiert als LDAP-Client und stellt eine Verbindung zu einem LDAP-Service her, der auf einem externen Server ausgeführt wird. Die LDAP-Suche wird mithilfe des vorkonfigurierten LDAP-Konfigurationsprofils und der externen Benutzeranmeldedaten durchgeführt. Wenn die Authentifizierung erfolgreich war, kann sich der externe Benutzer beim XMS-Server anmelden und auf alle oder bestimmte XMS-Serverfunktionen zugreifen (je nach XMS-Rolle, die der LDAP-Benutzergruppe zugewiesen wurde). Das XtremIO-Speicherarray unterstützt außerdem LDAPS für die sichere Authentifizierung. Anwenderfreundliches Management XtremIO ist sehr einfach zu konfigurieren und managen und erfordert kein Tuning und keine umfangreichen Planungen. Bei XtremIO muss der Benutzer nicht zwischen verschiedenen RAID-Optionen wählen, um das System zu optimieren. Sobald das System initialisiert wird, ist XDP (siehe Seite 26) bereits als einzelne Redundanzgruppe konfiguriert. Alle Benutzerdaten werden über alle X-Bricks verteilt. Es findet auch kein Tiering und kein Performance-Tuning statt. Alle I/O-Vorgänge werden gleich behandelt. Alle Volumes werden bei ihrer Erstellung allen Ports (FC und iSCSI) zugeordnet und es findet kein Speicher-Tiering im Array statt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für manuelles Performance-Tuning und Festlegen von Optimierungseinstellungen. Das System ist einfach zu managen, zu konfigurieren und zu verwenden. XtremIO bietet: • • Minimale Planung Keine RAID-Konfiguration Minimale Maßnahmen zur Größenbestimmung für Cloning/Snapshots Kein Tiering • Reines Flasharray mit einer einzigen Tier Kein Performance-Tuning Unabhängig von I/O-Zugriffsmuster, Cachetrefferraten, Tiering-Entscheidungen usw. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 51 Replikation von XtremIO zu einem Remotearray RecoverPoint Die EMC RecoverPoint-Produktreihe bietet kosteneffiziente, lokale Lösungen für CDP (Continuous Data Protection), CRR (Continuous Remote Replication) und CLR (Continuous Local and Remote Replication). Sie ermöglichen eine Daten-Recovery von jedem Point-in-Time und einen neuen Snapshot- und Replikationsmechanismus für die lokale Replikation und die Remotereplikation (XRP). Dies ermöglicht die Replikation für leistungsstarke Anwendungen mit niedriger Latenz. RecoverPoint/EX unterstützt die lokale Replikation und die Remotereplikation für EMC Symmetrix® VMAX™ 10K, Symmetrix VMAX 20K, Symmetrix VMAX 40K, VPLEX™, XtremIO (mit VPLEX-Splitter bei Virtualisierung mit VPLEX oder mit nativer RecoverPointUnterstützung), die VNX-Serie und Clariion CX3- oder CX4-Arrays. Das Produkt ermöglicht Kunden die Zentralisierung und Vereinfachung des Datensicherheitsmanagements und die Bereitstellung von lokaler und kontinuierlicher Datensicherheit bzw. Remotereplikation. • Unterstützung für native Replikation für XtremIO Die Unterstützung für native Replikation für XtremIO wurde für leistungsstarke Anwendungen mit niedriger Latenz entwickelt, die ein niedriges Recovery Point Objective von einer Minute oder weniger und ein unmittelbares RTO bieten. Hier einige der Vorteile: • Remote- oder lokale Replikation auf Blockebene Asynchrone lokale Replikation und Remotereplikation Policy-basierte Replikation, um eine Optimierung der Speicher- und Netzwerkressourcen bei Erreichung der gewünschten RPO (Recovery Point Objective) und RTO (Recovery Time Objective) zu ermöglichen Anwendungsbezogene Integration Splitter-basierte Replikation mit VPLEX Die Splitter-basierte RecoverPoint-Replikation bietet synchrone Replikation, kontinuierliche Replikation mit einer Recovery mit feiner Granularität (journalbasiert) und Replikation für Aktiv-Aktiv-Rechenzentren. Hier einige der Vorteile: Remote- oder lokale Replikation auf Blockebene Dynamische synchrone, synchrone oder asynchrone Remotereplikation Policy-basierte Replikation, um eine Optimierung der Speicher- und Netzwerkressourcen bei Erreichung der gewünschten RPO (Recovery Point Objective) und RTO (Recovery Time Objective) zu ermöglichen Anwendungsbezogene Integration Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 52 • RecoverPoint for VMs RecoverPoint for VMs ist eine vollständig virtualisierte hypervisorbasierte Replikationslösung, die auf einer vollständig virtualisierten EMC RecoverPointEngine aufbaut. Hier einige der Vorteile: Optimiert RPO/RTO für die VMware-Umgebung bei geringeren TCO Rationalisiert OR und Disaster Recovery und erhöht geschäftliche Flexibilität Ermöglicht der IT oder Serviceanbietern eine cloudfähige Datensicherheit für die Bereitstellung von Disaster-Recovery-as-a-Service für Private, Public und Hybrid Clouds Lösungsübersicht Native RecoverPoint-Replikation für XtremIO Die native RecoverPoint-Replikation für XtremIO verwendet die Option für Snapshots und Replikation und ist eine Replikationslösung für leistungsstarke Umgebungen mit niedriger Latenz. Sie nutzt die Vorteile von RecoverPoint und XtremIO und ermöglicht somit die Replikation für hohe Workloads mit einem geringen RPO. Die Lösung wurde entwickelt, um alle XtremIO-Workloads für alle Clustertypen, von Clustern mit einem X-Brick bis hin zu Clustern mit acht X-Bricks, zu unterstützen und dabei ein Scale-out über die Scale-out-Option von XtremIO zu ermöglichen. Die native RecoverPoint-Replikationstechnologie wird durch Nutzung der inhaltsbezogenen Funktionen von XtremIO implementiert. Dies ermöglicht eine effiziente Replikation, da nur die Änderungen seit dem letzten Zyklus repliziert werden. Darüber hinaus nutzt sie nur das ausgereifte und effiziente Bandbreitenmanagement von RecoverPoint für die Maximierung der Menge an I/O, die die Replikation unterstützen kann. Wenn die RecoverPoint-Replikation initiiert wird, werden die Daten vollständig zum Remotestandort repliziert. RecoverPoint erstellt einen Snapshot auf der Quelle und überträgt ihn an den Remotestandort. Die erste Replikation erfolgt durch den Abgleich der Signaturen zwischen der lokalen Kopie und der Remotekopie und der anschließenden Replikation der erforderlichen Daten zur Zielkopie. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 53 Snapshot wird zur Zielseite von RecoverPoint übertragen und auf dem Zielarray gespeichert. Host RPAs RPAs Erster InitialisierungsSnapshot Erster Snapshot Abbildung 22. RecoverPoint-Option für Snapshots und Replikation – erste Replikation Für alle nachfolgenden Zyklen wird ein neuer Snapshot erstellt und RecoverPoint repliziert nur die Änderungen zwischen den Snapshots zur Zielkopie und speichert die Änderungen in einem neuen Snapshot am Zielstandort. RecoverPoint synchronisiert nur die Änderungen zwischen den Snapshots mit dem Zielstandort und speichert die Änderungen als neuen Snapshot am Zielstandort. Host ABW. RPAs Erster Snapshot Neuer Snapshot RPAs Erster Initialisierungs- Abbildung 23. RecoverPoint-Option für Snapshots und Replikation – nachfolgende Replikationen Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 54 Die Snapshots auf dem Ziel werden gemäß der Aufbewahrungs-Policy gespeichert und können für DR-Tests und das Failover zur Zielkopie verwendet werden. Die native RecoverPoint-Replikation für XtremIO bietet einzigartige und herausragende Vorteile, einschließlich: • Alle Disaster-Recovery-Vorgänge • Vollständige Integration in Umgebungen von EMC und VMware • Unterstützung der vollständigen Skalierung und Performance von XtremIO • Ausgereiftheit von RecoverPoint (mehr als 12 Jahre auf dem Markt) • Einfaches Management und einfache Konfiguration über eine einzige Konsole • Failover und Tests mit unmittelbarem RTO • Speicherplatzeffizienz und schnelle Datensynchronisation durch die Nutzung von einfachen XtremIO-Snapshots Datensicherheit und Disaster Recovery am selben Standort und standortübergreifend durch XtremIO-Replikation • Reduzierung/Erweiterung • Bidirektionale Replikation • XtremIO zu XtremIO • Heterogene Replikation zwischen XtremIO und VPLEX-, VMAX- und VNX-Arrays Synchrone Replikation und CDP-Replikation für XtremIO Synchrone Replikation und CDP wird mit der VPLEX-Splitter-Lösung unterstützt. PowerPath, VPLEX, RecoverPoint und XtremIO können zusammen integriert werden, * um eine solide, robuste und leistungsfähige Blockspeicherlösung bereitzustellen. * • PowerPath – Wird auf Hosts installiert, um Pfad-Failover, Lastenausgleich und Performanceoptimierung über VPLEX-Engines (oder direkt für das XtremIO-Array, wenn VPLEX nicht verwendet wird) bereitzustellen. • VPLEX Metro – Ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Speicherservices über verteilte virtuelle Volumes hinweg sowie gleichzeitigen Lese- und Schreibzugriff für alle Metro-Standorte und über Arraygrenzen hinweg. • VPLEX Local – Wird am Zielstandort verwendet und virtualisiert sowohl Speichergeräte von EMC als auch von anderen Anbietern, was zu einer besseren Ressourcenauslastung führt. • RecoverPoint/EX – Jedes in VPLEX enthaltene Gerät (einschließlich XtremIO) kann die RecoverPoint-Services für asynchrone, synchrone oder dynamisch synchrone Datenreplikation nutzen. RPQ-Genehmigung erforderlich. Bitte wenden Sie sich an Ihren EMC Vertriebsmitarbeiter. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 55 Beispiel: Ein Unternehmen unterhält drei Rechenzentren in New Jersey, New York City und Iowa (siehe Abbildung 24). Abbildung 24. Integrierte Lösung mit XtremIO, PowerPath, VPLEX und RecoverPoint Oracle RAC und VMware HA-Nodes sind auf die Standorte in NJ und NYC verteilt und es werden häufig Daten zwischen allen Standorten verschoben. Das Unternehmen setzt bei der Speicherinfrastruktur auf unterschiedliche Anbieter: • XtremIO-Speicher wird für die VDI des Unternehmens und andere HighPerformance-Anwendungen eingesetzt. • VPLEX Metro wird verwendet, um Datenmobilität und Zugriff für beide Standorte (NJ und NYC) zu erreichen. VPLEX Metro liefert dem Unternehmen Access-Anywhere-Funktionen, die Lese-/Schreibzugriff auf virtuelle verteilte Volumes an beiden Standorten ermöglichen. • Eine Disaster-Recovery-Lösung wird implementiert, indem RecoverPoint für die asynchrone kontinuierliche Remotereplikation zwischen dem Metro-Standort und dem Standort in Iowa verwendet wird. • VPLEX Metro wird am Standort in Iowa eingesetzt, um die Ressourcenauslastung zu verbessern, und ermöglicht zugleich die Replikation von EMC Speicher auf Speicher anderer Anbieter. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 56 EMC Lösungen (wie die im obigen Beispiel) bieten einzigartigen und herausragenden Mehrwert: • Hohe Verfügbarkeit und Performanceoptimierung mehrerer Pfade in einer leistungsstarken Speicherumgebung • Inhaltsbezogener, leistungsfähiger Flashspeicher, der Hunderttausende IOPS mit geringer Latenz und hohem Durchsatz unterstützt • Geografisch verteilte Cluster mit RPO von null • Automatisierte Recovery mit RTO von fast null • Hohe Verfügbarkeit innerhalb von und zwischen VPLEX Metro-Rechenzentren • Höhere Performance, da Workloads auf verschiedene Standorte verteilt werden können • Continuous Remote Replication (oder CDP oder CLR) von XtremIO-Systemen Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 57 Integration in andere EMC Produkte XtremIO integriert sich gut in andere EMC Produkte. Die Integrationspunkte werden bei nachfolgenden XtremIO-Versionen noch erweitert, um den Mehrwert für EMC Kunden zu steigern. Lösungen für Systemintegration Vblock Vblock ist eine konvergente Infrastrukturplattform, die Speicher-, Rechner- und Netzwerkressourcen in einem einzigen Produkt kombiniert. Vblock 540 ist innovativ und das erste reine konvergente Flash-Infrastruktursystem für leistungsfähige gemischte Workloads. Das System basiert auf den marktführenden XtremIO-AllFlash Arrays (AFA) von EMC, dem Cisco Unified Computing System der nächsten Generation und ACI-fähigen Cisco Nexus-Netzwerken. Es bietet Scale-outPerformance bei sehr niedriger Latenz, maximaler Flexibilität und Operational Excellence. In Kombination mit der VCE-Technologieerweiterung für EMC Isilon-Speicher eignet sich Vblock 540 ideal für geschäftskritische und neue Third Platform-Anwendungen wie Big Data (Geschäftsanalysen) und Anwender-Computing. VSPEX Die bewährte VSPEX-Infrastruktur beschleunigt die Bereitstellung von Private Clouds und VDI-Lösungen mit XtremIO. VSPEX besteht aus Best-of-BreedTechnologien in den Bereichen Virtualisierung, Server, Netzwerk, Speicher und Backup und sorgt für eine schnellere Bereitstellung, höhere Anwenderfreundlichkeit, mehr Wahlmöglichkeiten, größere Effizienz und geringeres Risiko. Die Validierung von EMC ermöglicht eine zuverlässige Performance und versetzt Kunden in die Lage, Produkte zu wählen, die auf der vorhandenen IT-Infrastruktur aufbaut. Ein großer Teil des Planungs-, Dimensionierungs- und Konfigurationsaufwands entfällt. Weitere Informationen zu VSPEX-Lösungen finden Sie unter: https://support.EMC.com/products/30224_VSPEX Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 58 Management- und Monitoring-Lösungen ESA (EMC Storage Analytics) ESA verbindet VMware vRealize Operations Manager (vR OPs Manager) für Speicher mit einem EMC Adapter. Im vR OPs Manager werden die Performanceund Kapazitätsmetriken aus Speichersystemen mit Daten angezeigt, die der Adapter folgendermaßen verfügbar macht: • Er stellt eine Verbindung zu Speichersystemressourcen her und sammelt Daten von diesen. • Er konvertiert die Daten in ein Format, das vR OPs Manager verarbeiten kann. • Er gibt die Daten an den vR OPS Manager-Collector weiter. vR OPs Manager präsentiert die zusammengefassten Daten in Warnmeldungen, Dashboards und in vorab definierten Berichten, die für Anwender einfach zu interpretieren sind. Der EMC Adapter wird zusammen mit der Administrationsbenutzeroberfläche von vR OPs Manager installiert. ESA erfüllt die Zertifizierungsanforderungen des VMwareManagementpakets und ist VMware Ready-zertifiziert. Weitere Informationen über ESA finden Sie unter: https://support.EMC.com/products/30680_Storage-Analytics EMC Storage Integrator (ESI)-Plug-in für Windows Die EMC Storage Integrator (ESI)-Suite für Windows ist ein auf Administratoren von Windows- und Microsoft-Anwendungen zugeschnittener Satz von Tools. Das ESI-Plug-in basiert auf der Microsoft Management Console (MMC) und wird als eigenständiges Tool oder als Teil eines MMC-Snap-in auf einem WindowsComputer ausgeführt. Es bietet die Möglichkeit, Speicher vom XtremIO-Array anzuzeigen, bereitzustellen und zu managen. Zu weiteren Funktionen des ESI-Plug-ins für Windows zählen: • Das ESI PowerShell Toolkit bietet Funktionen für das Provisioning und die Erkennung von ESI-Speicher mit entsprechenden PowerShell-Cmdlets. • ESI unterstützt neben physischen Umgebungen außerdem das Provisioning und die Erkennung von Speicher für virtuelle Maschinen unter Windows auf den Plattformen Microsoft Hyper-V, VMware vSphere und vCenter. • ESI SCOM Management Packs für Microsoft System Center Operations Manager ermöglichen das Management des XtremIO-Arrays mit SCOM durch die Bereitstellung konsolidierter und vereinfachter Dashboard-Ansichten. • ESI Exchange Integration ermöglicht Benutzern die Integration in ihre Exchange-Umgebung. • Der ESI SQL Server-Adapter ermöglicht die Anzeige von Microsoft SQL ServerInstanzen und -Datenbanken (lokal/remote) und die Zuordnung der Datenbanken zu EMC Speicher. ESI unterstützt die Always-On-Funktion in SQL Server 2012 und 2014, mit der der Benutzer das primäre SQL Server-Replikat und bis zu vier sekundäre Replikate anzeigen kann. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 59 Das ESI-Plug-in für Windows ist eine kostenlose Software und kann hier heruntergeladen werden: https://support.EMC.com/products/17404_ESI-for-Windows-Suite EMC Storage Integrator (ESI)-Plug-in für Oracle VM Oracle VM ist eine Servervirtualisierungslösung der Oracle Corporation. Sie ermöglicht die schnelle Bereitstellung von Unternehmensanwendungen. EMC Storage Integrator (ESI) für Oracle-VMs ist ein EMC Plug-in, das es Oracle-VMs ermöglicht, Speicher von XtremIO zu erkennen und bereitzustellen. Das ESI-Plugin kann in Verbindung mit dem Oracle Storage Connect-Framework eingesetzt werden. Das Framework bietet eine Reihe von APIs für die Erkennung und das Provisioning von Speicher, die das Managen und Bereitstellen von Speichergeräten in einer Oracle-Umgebung optimieren. Oracle VM- und Storage Connect-APIs, zusammen mit EMC Storage Integrator, verbesseren die IT-Vorgänge für das Management der virtuellen Infrastruktur. Es ermöglicht Oracle VM-Administratoren Folgendes: • Erstellen und Hinzufügen von Speichergeräten vom Array • Erstellen von Snapshots dieser Geräte • Klonen von VMs mit ihrem angebundenen Speicher Das ESI-Plug-in für Oracle VM ist eine kostenlose Software und kann hier heruntergeladen werden: https://support.EMC.com/products/37222_StorageIntegrator-for-Oracle-VM-Storage-Connect ViPR Controller EMC ViPR Controller ist eine Software Defined Storage-Plattform, welche die zugrunde liegende Speicherinfrastruktur eines Rechenzentrums abstrahiert, poolt und automatisiert. Sie stellt Rechenzentrumsadministratoren eine einzige Steuerungsebene für heterogene Speichersysteme bereit. ViPR ermöglicht Software Defined Data Centers durch Bereitstellen der folgenden Funktionen: • Speicherautomatisierungsfunktionen für heterogene Block- und Dateispeicherumgebung • Verwaltung mehrerer Rechenzentren an verschiedenen Standorten mit Single Sign-On-Datenzugriff von jedem Rechenzentrum aus • Integration in VMware- und Microsoft-Datenverarbeitungs-Stacks, um verbesserte Datenverarbeitungs- und Netzwerkorchestrierung zu ermöglichen • Umfassende und anpassbare Plattformberichtsfunktionen, darunter Kapazitätsmessung, Chargeback und Leistungsüberwachung durch den enthaltenen ViPR SolutionPack Weitere Informationen zu ViPR Controller finden Sie unter: https://support.EMC.com/products/32034_ViPR-Controller Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 60 ViPR SRM EMC ViPR SRM bietet umfassende Monitoring-, Reporting- und Analysefunktionen für heterogene Block-, Datei- und virtualisierte Speicherumgebungen. Sie ermöglicht den Benutzern die Visualisierung von Abhängigkeiten zwischen Anwendungen und Speicher, die Überwachung und Analyse von Konfigurationen und Kapazitätswachstum sowie die Optimierung ihrer Umgebung zur Verbesserung des ROI (Return on Investment). Mit Virtualisierung können Unternehmen jeder Größenordnung Management vereinfachen, Kosten kontrollieren und für optimale Betriebszeit sorgen. Allerdings erhöhen virtualisierte Umgebungen auch die Komplexität der ITInfrastruktur, da die Transparenz verringert und das Management von Speicherressourcen verkompliziert werden kann. ViPR SRM wirkt dem durch Transparenz bei den physischen und virtuellen Beziehungen entgegen, um für konsistente Servicelevel zu sorgen. Weitere Informationen zu ViPR SRM finden Sie unter: https://support.EMC.com/products/34247_ViPR-SRM Virtual Storage Integrator (VSI)-Plug-in für VMware vCenter Das VSI-Plug-in ist ein kostenloses vSphere-Webclient-Plug-in, das VMwareAdministratoren die Anzeige, das Management und die Optimierung von Speicher für ihre ESX/ESXi-Server ermöglicht. Es besteht aus einer grafischen Benutzeroberfläche und dem EMC Solutions Integration Service (SIS), der die Kommunikation mit den XtremIO-Arrays und den Zugriff auf diese ermöglicht. Das VSI-Plug-in ermöglicht den Benutzern die Interaktion mit ihrem XtremIO-Array aus vCenter-Sicht. Beispielsweise kann der Benutzer VMFS-Datenspeicher und RDM-Volumes bereitstellen, vollständige Clones mit XtremIO-Snapshots erstellen, Eigenschaften von Datastores und RDM-Volumes anzeigen, die Datenspeicherkapazität erweitern und viele Datenspeicher und RDM-Volumes bereitstellen. Darüber hinaus können Sie mit dem VSI-Plug-in die folgenden Aufgaben für XtremIO ausführen: • Einstellung der Hostparameter auf empfohlene Werte, einschließlich Multipathing, Tiefe der Festplattenwarteschlange, maximale I/O-Größe und andere Einstellungen. Falls erforderlich, können diese Einstellungen auch auf Clusterebene durchgeführt werden. • Optimierung der Einstellungen für VAAI und andere ESX-Vorgänge. • Rückgewinnung von Speicherplatz auf Datenspeicherebene (Festlegen der Rückgewinnung von Speicherplatz auf bestimmte Zeitpunkte) • Integration in VMware Horizon View und Citrix XenDesktop • Berichte zu verbrauchter Kapazität aus Sicht von VMware und XtremIO Das VSI-Plug-in kann hier heruntergeladen werden: https://support.emc.com/products/32161_VSI-Plugin-Series-for-VMware-vCenter Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 61 Lösungen für die Anwendungsintegration AppSync EMC AppSync ist ein einfacher, Service-Level-Agreement (SLA)-gesteuerter Selfservice-Datensicherheitsansatz für XtremIO-Umgebungen. Mit AppSync können Sie alle wichtigen Anwendungen mit einem einzigen Klick schützen, das richtige Service-Level auswählen und App-Verantwortliche beim Datenschutz unterstützen. AppSync ist in der Regel bei allen Aktivitäten im Zusammenhang mit dem Management von Kopien nützlich, wie Neuverwendung von Daten für Tests/Entwicklung, Beschleunigung von Backups mithilfe von Snapshots oder betriebliche Recovery. AppSync ermöglicht es Anwendungsadministratoren, die XtremIO-Snapshots aus Sicht der Anwendung zu verwalten. Anders ausgedrückt, ermöglicht es die anwendungsorientierte Planung der Snapshot-Managementaktivitäten. Darüber hinaus ermöglicht es das Erstellen (und Löschen) anwendungskonsistenter Snapshots gemäß eines vordefinierten Zeitplans und das Abonnieren eines „Serviceplans“ durch Anwendungen. AppSync ermöglicht die Integration von VMware-, Oracle-, SQL Server- und Exchange-Umgebungen. Weitere Informationen zu AppSync finden Sie unter: germany.emc.com/AppSync Oracle Enterprise Manager (OEM)-Plug-in Das EMC Speicher-Plug-in für Oracle Enterprise Manager 12c liefert detaillierte Informationen zu Verfügbarkeit, Performance und Konfiguration von XtremIO-Arrays. Das Plug-in trägt dazu bei, die Komplexität und die Kosten für das Management von Anwendungen, die auf XTREMIO- und Oracle-Technologien basieren, zu reduzieren. Anwendungsadministratoren können damit die Monitoring-Informationen in Oracle Enterprise Manager konsolidieren und eine leistungsfähige Ursachenanalyse durchführen. Speicher- und Datenbankadministratoren können XtremIO proaktiv überwachen, die Auswirkung von Speicherperformanceproblemen auf Anwenderservices ermitteln und ihre Maßnahmen besser an geschäftlichen Anforderungen ausrichten. Das OEM-Plug-in ist eine kostenlose Software und kann hier heruntergeladen werden: https://support.EMC.com/products/38391_Storage-Plug-in-for-OracleEnterprise-Manager-12c Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 62 Lösungen für Business Continuity und hohe Verfügbarkeit PowerPath EMC PowerPath ist eine hostbasierte Software, die automatisierte Datenpfadverwaltung und Lastenausgleich für heterogene Server, Netzwerke und Speicher in physischen und virtuellen Umgebungen bereitstellt. Sie ermöglicht es Benutzern, Servicelevel mit hoher Anwendungsverfügbarkeit und Performance zu erfüllen. PowerPath automatisiert Pfad-Failover und Recovery für hohe Verfügbarkeit bei Fehlern oder Ausfällen und optimiert die Performance durch I/O-Lastenausgleich über mehrere Pfade. XtremIO wird unter PowerPath sowohl direkt als auch durch Virtualisierung des XtremIO-Systems über VPLEX unterstützt. VPLEX Die EMC VPLEX-Produktreihe ist eine Lösung der nächsten Generation für Datenmobilität und Datenzugriff innerhalb und zwischen Rechenzentren. Die Plattform ermöglicht lokalen und verteilten Verbund. • Der lokale Verbund ermöglicht die transparente Zusammenarbeit physischer Elemente innerhalb eines Standorts. • Verteilter Verbund erweitert den Zugriff zwischen zwei voneinander entfernten Standorten. VPLEX lässt physische Barrieren verschwinden und ermöglicht Anwendern an unterschiedlichen geografischen Standorten den Zugriff auf eine cachekohärente, konsistente Datenkopie und die geografische Ausdehnung virtueller und physischer Hostcluster. Auf diese Weise wird für eine transparente Lastverteilung zwischen mehreren Standorten gesorgt. Gleichzeitig können mit Blick auf geplante Ereignisse Workloads flexibel zwischen den Standorten verlagert werden. Bei einem ungeplanten Ereignis, das an einem der Rechenzentren zu Beeinträchtigungen führen könnte, können außerdem die ausgefallenen Services am nicht beeinträchtigten Standort wiederaufgenommen werden. VPLEX unterstützt zwei Konfigurationen: Local und Metro. Im Falle von VPLEX Metro mit optionalem VPLEX Witness und übergreifender Konfiguration werden Anwendungen am verbleibenden Standort unterbrechungsfrei und ohne Ausfallzeit weiter ausgeführt. Von VPLEX virtualisierte Speicherressourcen kooperieren über den Stapel und Anwendungen und Daten können über verschiedene geografische Standorte und Serviceprovider hinweg dynamisch verschoben werden. XtremIO lässt sich als leistungsstarker Pool innerhalb eines VPLEX-Local- oder MetroClusters einsetzen. Bei einer Verwendung zusammen mit VPLEX profitiert XtremIO von allen VPLEX-Datendiensten, einschließlich Hostbetriebssystemunterstützung, Datenmobilität, Datensicherheit, Replikation und Workload-Verlagerung. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 63 OpenStack-Integration OpenStack ist die offene Plattform für das Management von Private und Public Clouds. Sie ermöglicht die Platzierung von Speicherressourcen an jedem beliebigen Ort der Cloud, wo sie auf Abruf verfügbar sind. Cinder ist der Blockspeicherservice für OpenStack. Der XtremIO Cinder-Treiber ermöglicht es OpenStack-Clouds, auf den XtremIO-Speicher zuzugreifen. Der XtremIO Cinder-Managementtreiber steuert die Erstellung und Löschung von Volumes auf dem XtremIO-Array und verbindet/trennt Volumes mit/von Instanzen/VMs, die von OpenStack erstellt wurden. Der Treiber automatisiert die Erstellung von Initiatorzuordnungen zu Volumes. Diese Zuordnungen ermöglichen die Ausführung von OpenStackInstanzen für den Zugriff auf den XtremIO-Speicher. Dies alles erfolgt nach Bedarf, basierend auf den OpenStack-Cloudanforderungen. Der OpenStack XtremIO Cinder-Treiber verwendet die XtremIO RESTful-API, um OpenStack-Managementanfragen an das XtremIO-Array weiterzuleiten. Die OpenStack Cloud kann entweder über das iSCSI- oder das Fibre-ChannelProtokoll auf XtremIO zugreifen. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 64 Fazit XtremIO bietet eine fortschrittliche, revolutionäre Architektur, die für reine SSD-Enterprise-Speichersubsysteme optimiert ist. XtremIO umfasst zahlreiche Funktionen, welche die SSD-Medienfunktionen nutzen und optimieren und speziell darauf ausgelegt sind, erstklassige Lösungen für die Anforderungen von Enterprise-Kunden bereitzustellen. XtremIO bietet u. a. durchgängig skalierbare Lösungen (Sie erwerben zusätzliche Kapazität und Performance dann, wenn Sie sie benötigen), hohe Performance mit Hunderttausenden IOPS, eine konstant niedrige Latenz unter einer Millisekunde, inhaltsbezogene Inlinedatenreduzierung, hohe Verfügbarkeit, Thin Provisioning, Snapshots und VAAI-Unterstützung. XtremIO bietet außerdem ein einzigartiges patentiertes System, das die Merkmale von SSD-Medien nutzt, um einen effizienten und leistungsfähigen Datensicherheitsmechanismus bereitzustellen, der die Daten bei zwei gleichzeitigen und mehreren aufeinanderfolgenden Ausfällen schützen kann. XtremIO umfasst zudem eine umfangreiche, intuitive und benutzerfreundliche Oberfläche, die sowohl einen GUI- als auch einen Befehlszeilenmodus bereitstellt. Sie ist auf einfache Bedienung ausgelegt und ermöglicht ein effizientes Systemmanagement. XtremIO stellt die perfekte Lösung für reine SSD-Enterprise-SAN-Speicher dar, bei der Kunden außerdem von niedrigen TCO profitieren. Einführung zum EMC XtremIO-Speicherarray 65
