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Scale-Out NAS im Vergleich zu Object Storage

Scale-Out NAS-Systeme liefern hohe Performance und integrierte Intelligenzen für bessere Datenverwaltung. Jeff Kato erklärt, warum sie mit Objektspeicher konkurrieren.

Die IT-Administration war in den 90ern überschaubarer. Es gab Block- und File-Storage, jede an ihrem Platz: Block wurde für transaktionsorientierte Daten genutzt, File kam für unstrukturierte Daten und Abteilungssysteme zum Einsatz.

Gegen Ende der 90er stieg die Leistung von Network Attached Storage (NAS) so weit, dass darauf auch Oracle-Datenbanken laufen konnten. Administratoren zogen nun den leicht verwaltbaren File-Storage häufig dem komplexen Block-Storage mit dedizierten Fibre-Channel-SAN-Switches vor.

Mit dem 21. Jahrhundert kamen eine Vielzahl neuer Technologien für Speichergeräte und –Architekturen auf den Markt. Zum Beispiel Unified Storage, eine Kombination aus File- und Block-Storage. Auch die erste Generation mehrknotiger Scale-Out-NAS-Systeme kam in den Vertrieb. Sie verbesserte die Skalierbarkeit auf Kosten der Leistung bei kleinen Dateien. Als das NAS-Design nicht mehr Schritt mit den Skalierungsanforderungen des Web hielt, wurden Objektspeichersysteme (Object Storage) entwickelt. Sie bieten globale Skalierbarkeit, geben aber dafür den einfachen Dateizugriff auf.

Statt herkömmliche hochskalierbare NAS-Produkte umzubauen, konzentriert sich die Industrie heute stärker auf Object Storage. Unglücklicherweise bietet dieser Speicher nicht den unternehmenstauglichen und POSIX-konformen Hochleistungsdateizugriff, den zahlreiche langjährig genutzte Applikationen in den Unternehmen brauchen. Außerdem leisten diese Systeme nicht genug für viele Big-Data-Workloads wie für die Medienverarbeitung und Unterhaltung, die Biowissenschaften und die kommerziellen Hochleistungsrechnen benötigt. Anbieter von Objektspeichersystemen versuchen diese Anforderungen zu adressieren, indem sie Gateways für den beschleunigten File-Zugriff vor Objektspeichersysteme schalten. Aber diese Herangehensweise fügt eine weitere Komplexitätsschicht hinzu. Sie öffnet die Tür für ein modernisiertes, auf horizontaler Skalierung beruhendes NAS-Design, das den Leistungsanforderungen der Unternehmen entspricht und so gut skaliert wie Objektspeicherlösungen.

Die meisten Unternehmen, die Produkte für Scale-Out-Storage anbieten, gestalten sie nach den Prinzipien Grid-basierender Objektspeicher.

Das Scale-Out NAS-Designkonzept im Idealzustand

Ein auf von Grund auf neu entwickeltes, modernes, modular skalierbares NAS-System in einer Scale-Out-Architektur kann in einer optimalen Konfiguration folgende Eigenschaften haben:

  • Vorrang für Flash. Keine andere Technologie der letzten zehn Jahre hat die traditionelle Speichertechnik stärker herausgefordert als Flash-Speicher. Als die ersten Flash-Laufwerke auf den Markt kamen, waren sie ein teurer Luxus und wurden nur sehr sparsam eingesetzt. Nun sind sie allgegenwärtig. Flash ermöglicht viele neue Speichereigenschaften. Zu den wichtigsten gehören mehr Metadaten, Entfall batteriegesicherter Caches, höhere Deduplizierungs-Leistung und die Einrichtung mehrerer Datenschichten.
  • „Datenbewusste“, bessere Metadaten. Metadaten dienen nicht mehr nur dazu, wichtigen Permanentspeicherraum oder die bei rotierenden Medien begrenzt verfügbaren IOPS einzusparen. Neue Speichersysteme sollten eine stärker Metadaten-bezogene Herangehensweisen unterstützen und intelligenter sein. Horizontal skalierbare NAS-Systeme sollten erkennen, welche Daten auf ihnen gespeichert sind und liefern diesbezüglich umfassende Echtzeitanalysen. Zeit und Leistung verschlingende Suchläufe durch Verzeichnisbäume, Metadaten-Scans und das Nachschlagen im Dateisystem werden unnötig, wenn Metadaten-Aggregate in Echtzeit aktualisiert und gespeichert werden.
  • Massive Skalierbarkeit ohne Leistungseinbußen. Die Hersteller von Object Storage haben bisher behauptet, NAS sei für Big Data wegen mangelnder Skalierbarkeit ungeeignet. Bisher stimmte das. Die traditionellen Scale-Out-NAS-Systeme haben Probleme, wenn sie mit Hunderten Millionen Files gefüllt werden. Ihre Hersteller bevorzugen daher sehr große Dateien und überlassen das Thema Hochleistungs-NAS NetApp und Dell EMC. Mit Flash-first-Design und verbesserter Handhabung von Metadaten sollten moderne Scale-Out-NAS-Systeme in der Lage sein, auf viele Milliarden Files zu skalieren (eine mehr als hundertfache Verbesserung), ohne dass die Leistung bei kleinen oder großen Dateien leidet.
  • Softwaredefiniertes Design. Da Flash-First-Designs keine besonderen Hardwareanforderungen stellen, sollte Scale-Out-NAS-Software portabel sein und auch auf Industriestandard-Servern laufen können. Dann kann der Speicher auf den jeweils aktuellen Hyperscale-Architekturen bereitgestellt werden oder sogar auf einer virtuellen Maschine in einer Public Cloud laufen. Diese Herangehensweise stellt sicher, dass NAS mit derselben Hardware und Kalkulation genutzt werden kann wie Objektspeicher, was das Produkt sehr kosteneffizient macht.
  • SaaS - Softwarebereitstellung als Service. Bei der Modernisierung des NAS-Konzepts sollten wir auch Software wie moderne Cloud-Applikationen ausliefern. Software-as-a-Service baut einen unsichtbaren und unendlich weiterlaufenden Aktualisierungsprozess in das Produkt ein. Er beseitigt die mühselige Qualifizierung der Systeme, die bei alten Architekturen nötig war. Damals ließ sich Qualität nur durch monatelanges Testen sicherstellen. Da Unternehmenskunden noch immer eine strikte Prüfung und Freigabe neuer Software-Releases brauchen, ist es Zeit, ein agileres Entwicklungsmodell für Speicherprodukte einzusetzen.
  • Offene APIs. Offene APIs sind nötig, um die Wertschöpfung fortschrittlicher Datendienste, der Metadatenerzeugung und Analytik zu realisieren. Weil sich Funktionen leicht programmieren lassen und über die moderne RESTful-Schnittstelle ansteuerbar sind, kann man die neuste Generation der Scale-Out-NAS-Systeme einfach in überkommene und zukünftige Cloud-zentrierte Umgebungen integrieren.

Hersteller moderner Scale-Out-NAS-Designs im Aufwind

Die meisten Unternehmen, die Produkte für Scale-Out-Storage anbieten, gestalten sie nach den Prinzipien Grid-basierender Objektspeicher. Einige schlagen sich mit dem möglicherweise größeren Problem herum, ein hinsichtlich seiner Leistung unternehmenstaugliches Scale-Out-NAS-Design zu entwickeln.

Qumulo wurde von einigen ehemaligen Entwicklern von Isilon OneFS gegründet. Der Schwerpunkt der Qumulos-Technologie liegt auf massiver Skalierbarkeit und kompromissloser Leistung. Zusätzlich zu bahnbrechender Skalierbarkeit konzentriert sich Qumulo auf die Sichtbarkeit der Daten durch Kapazitäts- und Leistungsanalysen in Echtzeit. Sie machen die Verwaltung von Speicher im Petabyte-Bereich zum Kinderspiel. Qumulo spezialisiert sich auf Hochleistungsrechnen und große unstrukturierte Daten-Workloads im Medien- und Unterhaltungssektor, den Biowissenschaften, Hochschulbildung, Öl und Gas und anderen Bereichen.

Scality konzentrierte sich anfangs auf Objektspeichertechnologie, hat sein Tätigkeitsgebiet aber nun auf Scale-Out NAS erweitert. Der NAS-Speicher koexistiert reibungslos mit Object Storage. Das Unternehmen liefert skalierbare, flexible und effiziente horizontal skalierende Speichersysteme für Unternehmen und nutzt dabei ausschließlich Software, die sich sowohl an Hochleistungs-Workloads als auch an kosteneffiziente Archivspeicherung anpassen lässt.

Neues Leben für NAS

Vor gut einem Jahrzehnt sah sich die Produktkategorie Scale-Out NAS großen Veränderungen gegenüber. Daher ist es erfrischend zu erleben, dass die betroffenen Hersteller nun zu einer grundlegend neuen Herangehensweise greifen. Wenn sie Skalierbarkeit und Leistung der Systeme radikal verbessern und umfassende analytische Fähigkeiten in sie integrieren, werden viele Kunden diese Produkte für sich entdecken, so wie sich die Anwender in den Neunzigern den damaligen NAS-Systemen wegen des einfachen File-Zugriffs und der hohen Leistung zuwandten.

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