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Unter der Haube tut sich was

Thomas-Krenn AG zu Suse Enterprise Storage 5

| Autor / Redakteur: Ulrich Wolf* / Ulrike Ostler

„Suse Enterprise Storage 5“ unterstützt CephFS und überbrückt zu NFS, ist skalierbarer als die Vorgänger und wesentlich schneller - die Thomas-Krenn AG hat zusammen mit Suse eine auf SES5 basierende Appliance gebaut und fast zeitgleich mit dem Release auf den Markt gebracht.
„Suse Enterprise Storage 5“ unterstützt CephFS und überbrückt zu NFS, ist skalierbarer als die Vorgänger und wesentlich schneller - die Thomas-Krenn AG hat zusammen mit Suse eine auf SES5 basierende Appliance gebaut und fast zeitgleich mit dem Release auf den Markt gebracht. (Bild: Suse)

Die Thomas-Krenn AG gehört zu den ersten, die die Version 5 von „Suse Enterprise Storage“ in eine Appliance implementiert haben. Der Server-Hersteller führt viele gute Gründe für diese Variante des Software-defined Storage an. Denn: SDS kommt jetzt aus der Testphase heraus und wird produktiv genutzt. Vorreiter dabei ist „Ceph“, eine Open-Source-Software, die in Version 5 einen eklatanten Leistungsschub erfahren hat.

Die die Linux-Schmiede Suse hat ihre Enterprise-Storage-Suite um die jüngste Ceph-Version erweitert. Damit können Unternehmen nun auf einen „Ready to run“-Cluster zurückgreifen, der bis in den Petabyte-Bereich skaliert und hochverfügbar ist.

In der aktuell stattfindenden digitalen Transformation, der sich kaum eine Branche entziehen kann, spielen die Daten eine immer wichtigere Rolle. Daten und die daraus gewonnenen Informationen sind für Produkte und Dienstleistungen der Industrie 4.0 ein kritisches Wirtschaftsgut.

Unendliches Datenwachstum

Entsprechend explodieren die Datenmengen, die jeden Tag gespeichert und verarbeitet werden müssen. Bis 2025, so das Marktforschungsunternehmen IDC in einer von Seagate beauftragten Studie, werden weltweit unvorstellbare 163 Zettabyte erzeugt worden sein. Die Unternehmen sind dabei, die Privathaushalte als die größten Datenerzeuger der digitalen Welt abzulösen.

Software-defined Storage verspricht Abhilfe, wenn die Kosten von proprietären SANs durch die Decke gehen oder bestehende Storage-Lösungen nicht mehr skalieren. Bei SDS kommen keine großen, teuren Datensilos zum Einsatz, wie das bis heute noch oft der Fall ist. Die Daten werden in einem Cluster verteilt, der durch Virtualisierung unabhängig von der genutzten Hardware und auch von konkreten Speicherort arbeitet.

Provisionierung und Management des Storage erfolgt komplett innerhalb einer zentralen Lösung, die von Speichermedien oder Storage-Subsystemen unabhängig ist. Die Vorteile sind geringere Kosten, höhere Flexibilität, Plattformunabhängigkeit und optimale Skalierbarkeit.

Ceph ist ideale Storage-Basis

Einer der wichtigsten Vertreter von SDS ist die Open-Source-Lösung Ceph: Ceph speichert Daten als Objekte und basiert auf RADOS (Reliable, Autonomous, Distributed Object Store). „Autonomous“ bei RADOS bedeutet, dass der Speicher sich zu großen Teilen selbst organisiert. Der Payload eines Objekts - also der eigentliche Inhalt - unterliegt keiner Größenbegrenzung. Aufbauend auf RADOS organisiert Ceph den Zugriff auf einzelne Dateien, die im Objektspeicher abgelegt sind.

Die Funktionsweise von Ceph unterscheidet sich sehr grundsätzlich von den sonst üblichen Block-Devices. Zahlreiche weitere Merkmale zur Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit machen aus Ceph eine ideale Basis für SDS. Und da Ceph Open Source ist, erhöhen Unternehmen ihre Unabhängigkeit vom Hersteller noch weiter, vermeiden Vendor-Lock-Ins und hohe Lizenzkosten.

Doch wo Licht ist, ist auch Schatten. Denn die Unternehmen müssen aber viel internen Know-how aufbauen und im Zweifelsfall den Support mit eigenen Ressourcen leisten - bei unternehmenskritischem Storage eine mehr als riskante Strategie.

Das Web-Interface von „Suse Enterprise Storage 5“ bietet weitreichende Monitoring-Funktionen an.
Das Web-Interface von „Suse Enterprise Storage 5“ bietet weitreichende Monitoring-Funktionen an. (Bild: Thomas Krenn AG/ Suse)

Suse hat mit Suse Enterprise Storage (SES) ein Produkt im Portfolio, dass auf Ceph basiert und die Open Source Software um Enterprise Support erweitert. Zumindest die ersten Versionen von SES unterschieden sich in technischer Hinsicht noch wenig von einem normales Ceph, boten aber zusätzlich Enterprise Support und Update-Garantie.

Doch inzwischen hat sich das Bild geändert. Aktuelle Versionen, vor allem das gerade erschienene SES in Version 5 unterscheiden sich auch hinsichtlich der Features mehr und mehr von einem reinen Ceph. Alle von Suse hinzugefügten Erweiterungen zielen darauf ab, die Open-Source-Software vielseitiger und komfortabler zu machen und Komplexität beim Einrichten und beim Betrieb von Ceph zu reduzieren.

Großer Leistungssprung in neuer Version

SES 5 basiert auf der aktuellen Ceph-Version „Luminous“. Das bedeutet vor allem einen großen Performance-Sprung gegenüber alten Versionen. Mit Luminous werfen die Ceph-Entwickler das Dateisystem „XFS“ über Bord, das bis dato als Backend für die Speicherung der Storage-Objekte auf den einzelnen Knoten diente.

Mit dem neu eingeführten Speicher-Backend Bluestore werden Speicherobjekte jetzt direkt auf das Block-Device geschrieben, ein minimalistisches Dateisystem namens „BlueFS“ verwaltet die Referenzen und der schnelle Key Value Store mit er Bezeichnung „RocksDB“ – übrigens ein Open-Source-Projekt von Facebook - kümmert sich um die Metadaten.

In den früheren Ceph-Versionen stand meist die Schreib-Performance im Mittelpunkt der Kritik. Hier konnten die Entwickler mit Luminous einen immensen Schritt nach vorne machen. Das Ergebnis: Ein laut den Ceph-Entwicklern im Durchschnitt doppelt so schnelles Storage-Backend. Vor allem kleinere, nicht-sequentielle Schreibvorgänge profitieren davon überproportional. Noch mehr Geschwindigkeit holt heraus, wer die RocksDB auf NVMe-Speicher oder „Optane“-SSDs legt. Da die Größe der Metadaten insgesamt geschrumpft ist, genügt hierfür ein kleiner Bruchteil des Kapazitätsspeichers.

NFS und CephFS

Den Zugriff als File-Storage betreffen zwei Neuerungen in SES5. Zum einen wurde CephFS, ein komplettes verteiltes Dateisystem nach Posix-Standard, nach langer Entwicklungszeit als produktionsreif eingestuft. Zum anderen ist auch die Unterstützung von NFS jetzt offiziell stabil und für den produktiven Betrieb geeignet.

Das Network File System (NFS) ist ein Fossil aus der Netzwerk-Steinzeit, aber höchst überlebensfähig. SES5 enthält den Server „NFS-Ganesha“. Dieser dient als „Brücke“ zu Betriebssystemen und Applikationen, die CephFS nicht nativ unterstützen, beispielsweise „Windows“ oder „VMware vSphere“. Damit ist ein Ceph-Cluster also auch prädestiniert dafür, große NAS-Systeme abzulösen.

Mit den beiden Neuerungen weitet Ceph seine bisherige Stärke deutlich aus, Daten für alle Anwendungen und Einsatzszenarien bereitzustellen: Ceph-Systeme lassen sich als Block-, File- oder Objektspeicher über eine Vielzahl von Protokollen ansprechen. Soll SES ein konventionelles SAN ersetzen, ist etwa blockbasierter Zugriff gefragt. Hier kommt das „RADOS Block Device“ (RBD) als natives Interface und blockbasierte Abstraktionsschicht quer über mehrere Knoten. Systeme wie Windows-Server benötigen ein iSCSI-Gateway zum RDB.

Weniger Komplexität für die IT

Eines der wichtigsten Alleinstellungsmerkmal von Suse Enterprise Storage stellt die Administrations- und Monitoring-Oberfläche dar. Suse hat dafür die Entwickler der Storage Management Software „Open Attic“ übernommen und baut die Software als grafisches Interface für Ceph aus. Open Attic integriert wiederum eine ganze Reihe von Open-Source-Tools wie etwa „Prometheus“ und „Grafana“.

Prometheus ist ein Open-Source-Projekt für Monitoring, Alerting und Trending. Es dient also sowohl zur klassischen Alarmierung beim Ausfall von Servern und Diensten, als auch zum Erkennen von Trends, etwa bei der Auslastung der einzelnen Knoten oder deren Komponenten.

Grafana bildet, etwas vereinfacht, die Basis für das grafische Frontend des Ganzen. Es ist verantwortlich für die Darstellung der Daten und die Konfiguration von Alerts.

Open Attic kann aber mehr als nur Daten anzeigen. Auch die wichtigsten Administrationsaufgaben im Alltagsbetrieb lassen sich darüber erledigen. So erlaubt es die Konfiguration von iSCSI-Targets oder die NAS-Konfiguration über NFS-Freigaben. Open Attic entwickelt sich im Moment sehr schnell weiter. So ist zu erwarten, dass die Oberfläche von SES schnell an Features und Funktionen zunimmt.

Administrationsaufgaben wie die Konfiguration von iSCSI-Targets lassen sich bequem über das Web-Interface von „SES5“ erledigen
Administrationsaufgaben wie die Konfiguration von iSCSI-Targets lassen sich bequem über das Web-Interface von „SES5“ erledigen (Bild: Thomas-Krenn AG/ Suse)

Ganz kommen die Administratoren jedoch nicht um die Konsole herum. Auch wenn das Deployment, also das erstmalige Einrichten eines Cluster im Regelfall nur einmal erfolgen muss, liegt es in der Natur von hochskalierenden Speichersystemen, dass häufig Hardware hinzugefügt, verändert oder entfernt werden muss. Auch hier sind komfortable Tools gefragt, um die Komplexität des Deployment ein wenig handhabbarer zu gestalten.

Suse hat sich hier für eine Lösung mit „Saltstack“ entschieden, eine relativ junge Open-Source-Software zur Automatisierung des Konfigurations-Managements. Auf dessen Basis entwickelt Suse eine Sammlung von Kommandozeilen-Tools unter der Bezeichnung „DeepSea“. Diese ist besser geeignet als das traditionelle, ebenfalls kommandozeilenorientierte „ceph-deploy“, um die Ceph-Installation und Konfiguration zu automatisieren, da Saltstack speziell für verteilte Systeme geschaffen wurde.

Eigenbau bleibt schwierig

Trotz aller Neuerungen bei Ceph und bei Suse bleibt jedoch ein SDS im Eigenbau schwierig. Zumindest, wenn es im produktiven Betrieb seine Skalierbarkeit und Hochverfügbarkeit beweisen muss. Denn innerhalb des Clusters gibt es zahlreiche Stellschrauben, um das System gut auf die spezifischen Einsatzszenarien einzustellen.

Parallel zur Veröffentlichung von „Suse Enterprise Storage 5“ (SES5) hatt der Server-Hersteller Thomas-Krenn eine zertifizierte, NVMe-fähige Hardware-Appliance für diese Version des Ceph-basierten, softwaredefinierten Speichers vorgestellt.
Parallel zur Veröffentlichung von „Suse Enterprise Storage 5“ (SES5) hatt der Server-Hersteller Thomas-Krenn eine zertifizierte, NVMe-fähige Hardware-Appliance für diese Version des Ceph-basierten, softwaredefinierten Speichers vorgestellt. (Bild: Thomas-Krenn AG)

Vorkonfigurierte, auf SES optimierte Hardware bringt deshalb die Leistung der der Software am besten auf die Straße. Beispielsweise hat die Thomas-Krenn AG in Zusammenarbeit mit Suse eine Appliance konfiguriert, die die Möglichkeiten des SES optimal nutzt.

Dabei sind sind 800 Gigabyte NVMe-Speicher pro 12 Terabyte HDD-Kapazität vorgesehen. Die Performance-Gewinne beim Schreiben lagen laut RADOS-Benchmark bei 300 Prozent und mehr im Vergleich zu SES4 mit dem Journal auf Enterprise-SSDs. Damit übertrifft die Appliance deutlich die Leistungszuwächse, die durch den neuen Ceph-Release alleine möglich sind.

Software-defined Storage wird in naher Zukunft eine wichtige und zentrale Rolle in der IT der meisten Unternehmen einnehmen. Standard-Hardware, die schon längst in vielen Bereichen die proprietären Server aus den Rechenzentren vertrieben hat, hält nun auch bei der Speicherung und Verarbeitung riesiger Datenmengen Einzug. SDS auf Open-Source-Basis bildet damit ein flexibles, kostengünstiges und hochgradig skalierbares Fundament für die digitale Transformation.

* Ulrich Wolf ist Manager Communications bei der Thomas-Krenn AG.

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