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Praxis

Storage neu gedacht

Nimble Storage kombiniert die hohe Leistung von Flash-Speichern mit dem Kostenvorteil drehender  Festplatten. Sein cleveres Betriebssystem arbeitet auf der Basis des Log-Structured-Filesystems  anstelle des herkömmlichen Legacy-Ansatzes. Auch mit HPE InfoSight setzt der Hersteller auf ein völlig neues Support- und Managementkonzept.

HPE Nimble Storage – Gerätefront

Aufbau und Skalierbarkeit


Ein HPE-Nimble-Storage-System besteht grundsätzlich aus zwei redundanten und identisch ausgerüsteten Controllern, die im  Active-/Standby-Betrieb arbeiten, sowie Speichermedien (Adaptive-Flashund All-Flash-Systeme) und Netzwerkkomponenten zur Anbindung via Fibre Channel oder iSCSI. Zusätzliche Kapazität wird durch die Anbindung von Erweiterungs-Shelves  realisiert. Die Systeme sind allesamt clusterfähig, d. h., maximal vier Systeme beliebigen Typs (Adaptive Flash und All Flash)  lassen sich im Cluster betreiben und stellen damit unterschiedliche Performanceund Kapazitätslevel dar, auf denen Applikationen anforderungsgemäß verteilt werden. Eine transparente Verschiebung der Applikationen zwischen den  Clustersegmenten ist jederzeit möglich und unterbrechungsfrei per Mausklick durchführbar. Die Skalierung von HPE Nimble  Storage funktioniert grundsätzlich in drei Richtungen. Scale-up, Scaledeep und Scale-out sind jederzeit unterbrechungsfrei möglich. Das bedeutet, dass sowohl die Kapazität wie auch die Performance der Systeme unabhängig voneinander skaliert werden können. Dies geschieht grundsätzlich online und erfordert keine Downtime. Ein Scale-down der Kapazität ist ebenfalls möglich – in einem solchen Fall wird optimalerweise ein System zunächst evakuiert, dann verkleinert und wieder neu befüllt. In virtualisierten Umgebungen ist dies z. B. mit Storage vMotion problemlos umsetzbar.

HPE Nimble Storage – AF80 mit zwei Erweiterungs-Shelves.

Das Konzept von HPE Nimble Storage bezüglich Scale-ups (Leistungssteigerung durch Controller-Upgrades) ist  logischerweise auf Zuwachs ausgelegt (der Name sagt es bereits ...). Ein Downgrade von Controllern ist zwar möglich, ergibt aber keinen Sinn. Zur Erinnerung: die Trennung der Skalierungsfaktoren Leistung und Kapazität ermöglicht beliebige Kombinationen von IOPS mit Terabytes. Sie wählen also bereits an Tag 1 die für Ihre Anforderungen optimale Leistung (All
Flash AF20/AF20Q/AF40/AF60/AF80 und analog Adaptive Flash HF20H/HF20C/HF20/HF40/HF60) und die notwendige  Kapazität (All Flash mit 6/11/23/46/92/184/.../553 TB bzw. Adaptive Flash mit 11/21/42/84/126/210 TB und Kombinationen
davon), die Sie bei Bedarf unabhängig voneinander erweitern können. Das erlaubt ein bedarfsgerechtes Wachstum zu jedem Zeitpunkt und in jede Richtung. Unsere Kunden haben die Möglichkeit, im Rahmen des Timeless-Storage-Konzepts eine  Support-Option (Next Business Day, 4 h-Teileservice oder 4 h-Teileservice mit Techniker) mit einem automatischen Controller-Upgrade nach 36 Monaten abzuschließen. Damit wird ein Tech-Refresh im Rahmen einer OPEX-Betrachtung möglich – Support-Laufzeiten von 36 oder 60 Monaten sind in diesem Zusammenhang ab Beschaffung möglich.

 

Support und Management

HPE InfoSight als Management- und Support-Plattform bietet im Markt einzigartige Funktionalität durch proaktive  Supportleistungen (Fehlererkennung und automatische Case-Erstellung durch permanente Überwachung des  Systems und Übertragung von Telemetriedaten in die InfoSight-Big-Data-Anwendung). Pro Tag und pro System werden
zwischen 20 und 70 Millionen Sensorinformationen übertragen, analysiert und korreliert. Fehlersituationen werden frühzeitig erkannt und durch automatische Eröffnung eines Tickets unmittelbar an unsere Kunden kommuniziert. In neun von zehn Fällen geschieht die Ticketerstellung automatisch, in acht von zehn Fällen werden Tickets nach Erledigung automatisch geschlossen. Nimble Storage hat durch InfoSight den Supportprozess massiv verschlankt und die Effizienz so weit gesteigert, dass die durchschnittliche Case-Handling-Zeit bei 20 Minuten liegt. Sollten Sie einen Mitarbeiter im Support sprechen wollen, erreichen Sie einen Level-3-Engineer im Durchschnitt in unter einer Minute Wartezeit. Dank InfoSight liegen dem Mitarbeiter im Support Echtzeitinformationen über den Zustand des betroffenen Speichersystems vor, sodass keine aufwändige Bereitstellung von Log-Files, Hexdumps und kein Hochladen von Cores auf ftp-Server mehr erforderlich ist.  Letztendlich sorgt diese moderne Verfahrensweise auch für geringere Kosten für unsere Kunden, was den Support von HPE Nimble Storage besonders attraktiv macht.

 

HPE InfoSight ist kostenfrei und ermöglicht die Überwachung einer beliebig großen und verteilten Nimble-Storage-Umgebung in Echtzeit und browserbasiert. Damit sind ebenso PerformanceÜberwachung und Kapazitätsplanung möglich. Kein Wettbewerber hat eine vergleichbare Funktionalität, kein anderer Hersteller hat eine auch nur annähernd so große Datenbasis zur Korrelation von Telemetriedaten wie Nimble Storage. InfoSight verwendet Technologien wie Machine  Learning, Schwarmintelligenz, Korrelation und Ethical Hacking, um die hohe durchschnittliche Verfügbarkeit der Systeme von gemessenen 99,999928 % zu gewährleisten.

 

Der Nimble Storage Support ist preislich auf Jahre hinaus fixierbar, d. h. es gibt keine steigenden Wartungspreise nach  Ablauf einer Prepaid-Zeit wie z. B. nach drei Jahren. Folgejahre nach Ablauf des Prepaid-Zeitraums können zum selben Preis wie der ursprüngliche Support eingekauft werden.

 

Weitere Funktionalitäten werden den Systemen per Software-Upgrade kostenfrei nachgeliefert, d. h. es entstehen keine  Lizenzkosten für ergänzende Funktionalitäten. Genau planbare Investments für den Abschreibungszeitraum ohne böse Überraschungen sind das Resultat. Die permanente Verbesserung und Weiterentwicklung der Produkte kommt Ihnen per  Firmware-Update kostenfrei ins Haus.

 

Die Systeme sind allesamt vom Endkunden wartbar,  d. h. alle verbauten Module sind online austauschbar. Es gibt keine  Single Points of Failure und üblicherweise aufgrund der RAID-6-Triple-Parity-Absicherung nicht die Notwendigkeit für einen  4 h-Vor-Ort-Service (der dennoch angeboten wird, falls definierte SLAs dies verlangen).

 

Die große Spannbreite der verfügbaren Systeme von Nimble Storage ermöglicht die Abdeckung jedes denkbaren  Szenarios. Angefangen bei 11 TB Bruttokapazität und 27.000 IOPS bis hin zur Clusterbildung und mehr als 16 PB  Kapazität und 1.600.000 IOPS sind alle möglichen Zwischenschritte denkbar. Die Systeme verfügen alle über dieselbe Architektur und laufen auf demselben Betriebssystem (CASL/NimbleOS).

 

Applikationsperformance/Quality of Service/Load Balancing

Ein modernes, für den Betrieb mit vielen Applikationen ausgelegtes Flash- oder Diskbasiertes Speichersystem muss vielen  Anforderungen gerecht werden – dazu gehören Applikations-I/O, Erzeugung von Snapshots, Replikation, Sweeping-Prozesse im Hintergrund, Metadaten-Verarbeitung und natürlich die Datenreduktionsverfahren Kompression und Deduplizierung. Die Anwendungen entwickeln unterschiedliche Ansprüche in Bezug auf Latenz und Durchsatz. Auch die  Elastizität der Anwendungen spielt eine Rolle – einige vertragen eher Schwankungen in den Werten als andere. In einem  optimal arbeitenden Speichersystem obliegt die Bereitstellung der Ressourcen und somit die Performance der  CPULeistung des Systems und nicht den Speichermedien selbst, denn nur so können die Speichersysteme vom Moore’schen Gesetz profitieren. Die Leistungsfähigkeit der CPUs ist in den vergangenen Jahren deutlich stärker gestiegen  als die der Speichermedien – insbesondere gilt dies für herkömmliche Festplatten, die nur noch durch steigende Kapazität,  nicht aber durch steigende Leistung auffallen.

HPE Nimble Storage – GEN5-Controller (in jedem System 2x vorhanden)

In bestimmten Situationen wie z. B. bei der Wiederherstellung ausgefallener Speichermedien in einem RAID-Verbund kann  die Performance von der Geschwindigkeit der Speichermedien abhängen. Gerade in solchen Fällen muss die Einhaltung  der SLAs sichergestellt sein.

 

HPE Nimble Storage bietet applikations-zentrisches QoS an – ein entscheidender Unterschied zu herkömmlichen QoS-Implementierungen ist dabei die Application-Awareness, d. h. die Korrelation von applikationsbezogenen Verhaltensweisen  mit den im Speichersystem zur Verfügung stehenden Ressourcen. HPE InfoSight stellt dabei für uns ein erhebliches Unterstützungsmoment dar, denn aufgrund der großen Installationsbasis von über 13.000 Kunden weltweit ist unsere  Management- und Support-Plattform in der Lage, sehr genau das Verhalten von Applikationen in verschiedenen Last-Szenarien zu beurteilen.

 

Das Thema Load Balancing ist für Nimble keines, da die Intelligenz im Betriebssystem aufgrund ihrer Application- Awareness Ressourcen automatisch zuweist und jederzeit die optimale Applikationsperformance sicherstellt. Lastspitzen  werden automatisch abgefangen („Noisy Neighbor Avoidance“) und die zugehörige Applikation wird automatisch zeitweilig  gedrosselt, um eine Beeinträchtigung anderer Applikationen zu vermeiden. Da ein einzelnes Speichersystem von Nimble bis zu 1,5 PB (Adaptive Flash) bzw. 553 TB (All Flash) groß sein kann und ein Cluster-Betrieb diese Kapazitäten sogar  vervierfachen kann, ist ein automatisches Load Balancing immer vollumfänglich möglich. Eine Erweiterung von Kapazitäten oder Performance erfolgt zentral und nicht wie zum Teil bei anderen Herstellern scheibchenweise über ein Grid-Konzept.

 

Fazit: Load Balancing muss automatisch funktionieren, da sich kein Admin damit beschäftigen kann, permanent eine manuelle Korrektur von QoS-Zuweisungen durchzuführen – insbesondere nicht unter anormalen Lastbedingungen, die schnelles Eingreifen erfordern. Die Intelligenz bei dieser Thematik muss im Storage-System liegen, das – wie jede HPE Nimble Storage es tut – jederzeit die Betriebszustände der Applikationen kennt und auf unterschiedliche Lastanforderungen dank Application-Awareness selbstständig reagiert. Dies betrifft sowohl physikalische wie virtualisierte Applikationen – die  Integration in die Hypervisor VMware und Hyper-V ist vorbildlich – die Steuerung des Speichersystems ist z. B. aus dem vCenter Plug-in möglich, das kostenfrei zur Verfügung steht.

 

Quality of Service (QoS) ist ab der Version 4.0 von NimbleOS über die Steuerung der Bandbreite (MBPS[= Durchsatz] und IOPS [= Zuteilung von Rechenleistung]) auf Volume-Basis (je Anwendung/je DataStore) möglich.

Do it yourself: So einfach funktioniert das Kapazitäts-Upgrade in der Praxis

Grundsätzlich erhalten Sie ein vollausgerüstetes Erweiterungs-Shelf, d. h. im Adaptive-Flash-System besteht es aus 21  HDDs und 3-6 SSDs, die in RAID6 (3P), d. h. mit dreifacher Parität, eingerichtet sind.

 

Nach dem Einbau ins Rack und  der Verkabelung mit zwei SAS- und zwei Stromkabeln fährt das Shelf hoch und meldet  sich in HPE InfoSight an. Per Mausklick aktivieren Sie das Shelf und erweitern damit die Pool-Kapazität des gesamten Storage-Systems. Die Shelves werden im Daisy-Chain-Verfahren angeschlossen – Sie können modellabhängig bis zu  sechs Disk-Shelves und ein All-Flash-Shelf an ein Adaptive-Flash-System anschließen, d. h., Sie erhalten (je nach  HDD-Typ) pro Shelf 21 TB, 42 TB, 84 TB, 126 TB oder 210 TB Bruttokapazität auf jeweils 4 HE. Die verbaute SSD- Kapazität orientiert sich an der HDD-Kapazität und ergänzt den SSD-Pool so, dass das Verhältnis HDD : SSD gewahrt  bleibt. (Optimal sind 5 –10 % SSD-Kapazität im Verhältnis zur HDD-Kapazität. Beim Einsatz von Deduplizierung sind 13  % SSDKapazität empfohlen.).

 

Bei All-Flash-Systemen sind ab Werk entweder ein oder zwei RAID-Sets mit 24 oder 48 SSDs im Basissystem verbaut, d. h., bei einer Erweiterung der Kapazität werden entweder dort 24 SSDs eingesteckt oder ein Disk Shelf mit weiteren  48 Slots angeschlossen. Dies funktioniert – ebenso wie bei den Adaptive-Flash-Systemen – unterbrechungsfrei und ohne Beeinträchtigung im laufenden Betrieb. Üblicherweise ist ein solcher Vorgang in 20 Minuten erledigt und wird häufig von unseren Kunden selbst durchgeführt.

 

NimbleOS sorgt automatisch für die Lastverteilung zwischen Basissystem und Disk-Shelf/-Shelves – auch hier sind keine manuellen Eingriffe und keine Konfigurationsaufgaben nötig.

HPE Nimble Storage AF60 - Rückseite mit Zugang zu redundanten Controllern und Netzteilen.

Datensicherheit

Nimble Storage bietet seinen Kunden die höchstmögliche Datensicherheit im Markt. Wir verwenden grundsätzlich RAID6 mit Dreifachparität und virtuellen Spares. Diese Technologie ist durch Nimble Storage patentiert und wird in ihrer  Wirksamkeit von keinem Wettbewerber erreicht.

 

Das bedeutet, dass im laufenden Betrieb drei Laufwerke ausfallen können, ohne dass der Produktionsbetrieb beeinträchtigt wird. Die Wiederherstellung eines Laufwerks wird über einen patentierten Mechanismus gesteuert und beginnt bei All-Flash-Systemen bereits unmittelbar nach dem Ausfall eines Datenträgers und nicht erst nach dem Eintreffen eines Ersatzteils. Im Ergebnis bedeutet dies eine stark reduzierte Zeit im „Degraded“-Betrieb, da das ausgefallene  Speichermedium in einer virtuellen Spare wiederhergestellt wird. Bei SSDs verwenden wir dazu einen geschützten Bereich. Sobald das neue Speichermedium eingesetzt ist, findet ein Prozess des Kopierens aus der virtuellen Spare statt und das
RAID-Set ist nach kurzer Zeit wieder voll hergestellt. Dies geschieht vollautomatisch und erlaubt sogar den Ausfall eines  vierten Mediums, sobald der Wiederherstellungsprozess beendet ist. Zusätzlich schützt eine Intra-Drive-Parity vor  Sektorfehlern auf jedem Laufwerk.

 

Der Wiederherstellungsprozess eines ausgefallenen Datenträgers beeinträchtigt zu keinem Zeitpunkt die System-Performance. Es findet eine permanente Überwachung aller internen Prozesse statt – die entsprechende Ressourcenzuteilung erfolgt automatisch und ohne manuelle Eingriffe des Nutzers.

 

Die Effizienz eines Speichersystems wird maßgeblich von der nutzbaren Speicherkapazität bestimmt. Bei Nimble Storage  stehen Ihnen 73 % der Bruttokapazität netto (d. h. ohne Kompression und Deduplizierung) zur Verfügung – und zwar  sowohl bei Adaptive-Flash- wie auch bei All-Flash-Systemen. RAID6 stellt das höchste im Markt verfügbare Schutzniveau dar, das durch die Dreifachparität noch aufgewertet wird.

 

In der folgenden Tabelle finden Sie einen Wettbewerbsvergleich mit zwei anderen Herstellern von All- Flash-Systemen, aus dem die Bedeutung der Effizienz klar hervorgeht:

Wettbewerbsvergleich Kapazitäten

Ein Speichersystem mit nur 35 % netto nutzbarer Kapazität erreicht bei einer marktüblichen Betrachtungsweise  (Deduplizierungsfaktor 5 : 1) lediglich 175 TB effektive Kapazität. Nimble Storage liefert Ihnen bei derselben Bruttokapazität  365 TB effektive Kapazität, d. h. mehr als das Doppelte. Die Betrachtung der Auswirkungen auf eine TCO-Kalkulation fällt eindeutig zugunsten von Nimble Storage aus.

 

Hinweis: Thin Provisioning ist keine Methode zur Datenreduktion! Bitte beachten Sie dies bei der  Wettbewerbsbetrachtung und der Beurteilung von Angeboten!

 

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der Storage-Hersteller ist die Art und Weise, wie Deduplizierung eingesetzt wird.  Einer der beiden Firmengründer von Nimble Storage hat maßgeblich an der Entwicklung der Grundlagen dieser  Technologie mitgewirkt. Das Ergebnis ist, dass bei Nimble Storage die Deduplizierung nicht wie bei anderen Herstellern „pauschal“ pro Array ein- oder ausgeschaltet werden kann, sondern volumenbasiert, d. h. für jede einzelne Applikation.  Damit findet kein globaler (und ineffizienter) Deduplizierungsprozess über alle Volumes statt, denn die Trefferhäufigkeit  wäre zu gering. Stattdessen wird applikationsbezogen inline dedupliziert, d. h. sinnvoll und mit der höchstmöglichen Trefferrate (eine Post-Deduplikation ist damit überflüssig). Je nach zugrundeliegender Applikation werden in der Regel Deduplizierungsraten zwischen 3 : 1 und 10 : 1 erreicht – Letzteres z. B. in VDI-Umgebungen, in denen viele gleiche Dateien verwendet werden.

Hier gilt es, bei der Bewertung der zu erreichenden Deduplizierungsraten die Applikationsumgebung des Anwenders zu  analysieren und eine auf Fakten basierende Einschätzung abzugeben – bei HPE Nimble Storage steht dafür die Software „Site Analyzer“ zur Verfügung, die im Vorfeld eingesetzt wird, um die Kapazitätsplanung zu unterstützen.

 

Deduplizierung steht Ihnen in den All-Flash-Systemen und den Adaptive-Flash-Systemen (außer HF20C – „C“ für  „Compression“) zur Verfügung und wird im Rahmen eines Firmware-Updates auch rückwärtskompatibel für die Mehrzahl  der Adaptive-Flash-Systeme der Serie CSx000 bereitgestellt – aufgrund unseres nicht vorhandenen  Lizenzmodells im Rahmen eines bestehenden Wartungsvertrages natürlich kostenfrei.

 

Netzwerkanbindung

Bei HPE Nimble Storage haben Sie Wahlfreiheit bezüglich der Netzwerkanbindung: zur Verfügung stehen Fibre Channel  (16 GB, Autosensing) und iSCSI (10 GB Kupfer oder optisch, 1 GB Kupfer) mit zwei bis zwölf Anschlüssen je Controller (je nach Modell). Die Protokolle werden direkt unterstützt – eine wie auch immer geartete Signalumsetzung, z. B. über ein Gateway, ist nicht erforderlich. Nachträgliche Änderungen der Netzwerkanbindung durch den Einsatz anderer Schnittstellenkarten sind möglich.


Backup & Restore: Einbindung von Veeam

Mit der Version 9.5 liefert die Veeam Availability Suite  die höchstmögliche Storage-Integration für Nimble Storage.

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Manfred Wollweber hilft Ihnen gerne weiter!

 

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