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Persistentes Memory: Bessere Datenspeicherung für Hyper-V

In Verbindung mit Virtualisierung schließt persistenter Speicher die Lücke zwischen traditionellem Memory und Storage, indem er eine bessere Leistung und Verfügbarkeit bietet.

Angesichts des steigenden Interesses an persistentem Memory war es nur eine Frage der Zeit, bis Microsoft die Funktion auf Windows Server einführt. Die Version 2019 unterstützt persistenten Speicher in Hyper-V-VMs und ermöglicht es Virtualisierungs-Administratoren, die gleichen Leistungsvorteile zu nutzen, die mit der Implementierung von persistentem Memory direkt auf die Hardware einhergehen, wie zum Beispiel die Möglichkeit, Daten nach einem Stromausfall aufzubewahren und Unterstützung für schnellere Starts.

Persistentes Memory ist noch eine junge Technologie, die jedoch schnell in Unternehmensrechenzentren Einzug hält. Virtualisierungs-Administratoren verwenden in der Regel Festplatten (HDDs) und Solid-State-Laufwerke (SSDs) zur Datenspeicherung, obwohl sie Gefahr laufen, ihre Workloads durch Reduzierung von Bandbreite und Leistung zu begrenzen. Aber persistenter Speicher bietet Administratoren die Möglichkeit, die Latenz zu verringern und die Geschwindigkeit mehrerer IT-Aufgaben, wie beispielsweise der Cyber-Thread-Analyse, zu erhöhen.

Persistentes Memory stellt einen wichtigen Schritt für Microsoft dar und könnte sich als nützliches Werkzeug für Unternehmen mit virtuellen Servern erweisen. Microsofts Storage Spaces Direct unterstützte persistenten Speicher vor Hyper-V, und da die Hyper-V-Unterstützung ihr Debüt feiert, ist der große Gewinner hier die Servervirtualisierung.

Wissenswertes zu persistentem Memory

DRAM-Geräte haben die traditionellen Computersysteme dominiert. Sie bieten eine außergewöhnliche Leistung, sind aber teuer und volatil, das heißt nicht persistent oder beständig. Das bedeutet, dass DRAM-Geräte bei einem Stromausfall keine Daten vorhalten können. Aufgrund dieser Einschränkungen sind die meisten Workloads auf Festplatten, SSDs oder eine Kombination aus beidem zum Speichern von Daten angewiesen. So kombinieren beispielsweise Administratoren, die Bandlaufwerke für die Datensicherung und archivierte Daten verwenden, Festplatten und SDDs.

Trotz der Vorteile dieser nichtflüchtigen Speichergeräte haben sie erhebliche Bandbreiten-, Latenz- und Leistungsprobleme, die sich mit zunehmendem Datenvolumen verschärfen. Anwendungen erfordern im Allgemeinen bessere Durchsätze und geringere Latenzen, da Technologien wie Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen immer häufiger eingesetzt werden.

Persistentes Memory verspricht, diese Probleme zu adressieren, indem es einen neuen Typ von Speicher anbietet, der die Lücke zwischen traditionellem Memory und Speichermedien schließt. Persistenter Speicher liefert eine Leistung auf Memory-Ebene, kann aber bei Stromausfall Daten speichern, ähnlich wie bei nichtflüchtigen (Non-Volatile) Festplatten und SSDs.

Administratoren installieren im Allgemeinen persistentes Memory auf dem Memory-Bus eines Systems, der eine direkte Verbindung zum Prozessor ermöglicht. Auf diese Weise können Anwendungen über den Memory-Bus auf Daten zugreifen, was zu weniger I/O-Auslösungen und vergleichbaren Zugriffsgeschwindigkeiten wie bei herkömmlichem DRAM führt. Das Ergebnis ist eine bessere Leistung, schnellere Starts und eine höhere Verfügbarkeit, was den persistentes Memory ideal für Workloads macht, die häufigen Zugriff auf große Datensätze erfordern, wie beispielsweise Echtzeitanalysen oder In-Memory-Datenbanken.

Persistentes Memory in Hyper-V-VMs

Angesichts der Leistungsvorteile, die sich aus persistentem Memory ergeben, ist es nicht verwunderlich, dass Microsoft die Unterstützung auf Hyper-V-VMs erweitert hat. Administratoren, die virtualisierte Workloads auf Windows Server 2019 ausführen, können die Vorteile der hohen Durchsatzraten und niedrigen Latenzen nutzen, die ausschließlich für hardwarebasierten persistenten Speicher gelten. Wenn Administratoren beispielsweise eine In-Memory-Datenbank in einer VM implementieren, können sie virtuelles persistentes Memory verwenden, um sowohl Transaktionslatenzen als auch Wiederherstellungszeiten im Falle eines Systemausfalls zu reduzieren.

Persistenter Speicher liefert eine Leistung auf Memory-Ebene, kann aber bei Stromausfall Daten speichern, ähnlich wie bei nichtflüchtigen Festplatten und SSDs.

Sobald die Administratoren persistentes Memory auf einem Windows Server 2019-Computer installiert und konfiguriert haben, können sie ihn in einer Hyper-V-VM implementieren, indem sie die folgenden Schritte ausführen:

  1. Erstellen Sie eine persistente virtuelle Festplatte (VHD – Virtual Hard Disk) auf einem vorhandenen NTFS DAX-Volume (Direct Access Storage). Dazu müssen Administratoren das Cmdlet New-VHD von PowerShell verwenden und das Fixed-Dateiformat sowie die Erweiterung .vhdpmem für den Dateinamen des Geräts angeben.
  2. Erstellen Sie eine Hyper-V Generation 2 VM, indem Sie das Cmdlet New-VM ausführen. Administratoren müssen die Memory-Größe und einen Pfad zu einem VHD-Image im Befehl angeben. Das Image muss eine VHDX-Datei sein, im Gegensatz zu einer VHD-Datei.
  3. Fügen Sie der VM einen persistenten Memory-Controller hinzu, indem Sie das Cmdlet Add-VMPmemController ausführen. Administratoren müssen den Namen der im zweiten Schritt des Befehls erstellten VM angeben.
  4. Fügen Sie das persistente Memory der VM hinzu, indem Sie das Cmdlet Add-VMHardDiskDrive ausführen, das einer virtuellen Maschine eine Festplatte hinzufügt. Administratoren müssen den Namen des im ersten Schritt erstellten persistenten Memorys und den Namen der im zweiten Schritt erstellten VM im Befehl angeben.

Wenn Administratoren die VM starten, erscheint das persistente Memory im Disk Manager, und sie können dies als DAX-Volume oder Block-Volume verwenden.

Ein DAX-Volume verhält sich eher wie ein Memory-Modul und bietet die geringste Latenzzeit. Wie der Name schon sagt, bietet DAX direkten Zugriff auf Dateien, ohne I/O-Overhead oder das Kopieren der Daten über den Page-Cache. Administratoren können DAX nur mit NTFS verwenden.

Ein Block-Volume verhält sich eher wie herkömmlicher Speicher, was bedeutet, dass Daten durch den Stack laufen und I/O-Overhead entstehen. Administratoren können den Blockzugriff sowohl mit NTFS als auch mit Resilient File System verwenden, was die Kompatibilität mit Legacy-Anwendungen gewährleistet.

Eine VM mit persistentem Memory unterstützt keine Hyper-V Live Migration oder Storage Migration Features. Darüber hinaus enthalten VM-Produktionskontrollpunkte nicht den persistenten Memory-Zustand.

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