So installieren Sie Ultra Disk Storage von Microsoft Azure

Ultra Disk Storage bietet eine konsistente Leistung und niedrige Latenzzeiten für I/O-intensive Workloads. Es kann Latenzprobleme lösen und lässt sich unterschiedlich einsetzen.

Mit Ultra Disk Storage kündigte Microsoft im August 2019 die allgemeine Verfügbarkeit eines neuen Layers von Managed Disks an. Das neue Angebot stellt einen bedeutsamen Schritt nach vorne für die anderen Layer von Managed Disks dar, indem höhere Performance und geringere Latenzen unterhalb von Millisekunden für den Support von geschäftskritischen Workloads zur Verfügung gestellt werden.

Die Ultra-Disk-Schicht ist für Unternehmen geeignet, die das Verschieben von Workloads mit vielen Daten in die Cloud wegen der Durchsatz- und Latenzanforderungen bisher abgelehnt haben.

Laut Microsoft macht es Azure Ultra Disk Storage möglich, diese Workloads durch Storage-Technologien der nächsten Generation zu unterstützen: Diese werden durch Performance und Skalierbarkeit vorangetrieben, während sie ferner die Vorzüge eines Managed Cloud Service anbieten.

Azure Ultra Disk verstehen

Managed Disks ist ein Feature von Azure, das die Festplattenverwaltung für Storage als Infrastructure as a Service vereinfacht. Eine Managed Disk ist eine virtuelle Festplatte, die wie eine physische Platte funktioniert, außer dass der Speicher abstrahiert und virtualisiert ist. Azure speichert diese Platten als Page Blobs in der Form von zufälligen (random) I/O-Speicherobjekten.

Um Managed Disks zu nutzen, muss man nur die benötigten Storage-Ressourcen einsetzen und Azure übernimmt dann den Rest und installiert und verwaltet die virtuellen Festplatten.

Azure bietet vier Layer von Managed Disks an: Standard HDD, Standard SSD, Premium SSD und den neuen Ultra Disk Storage, der auch auf SSD-Technologien aufsetzt. Ultra Disk SSDs unterstützt Workloads für Unternehmen, die von Systemen wie MongoDB, SQL Server, SAP HANA und anderen hoch performanten geschäftskritischen Anwendungen vorangetrieben werden. Die jüngste Speicherschicht kommt mit konfigurierbaren Speicherattributen und ermöglicht angepasste IOPS- und Durchsatzeinstellungen, um den gestiegenen Performance-Anforderungen zu entsprechen.

Azure Ultra Disk Storage installiert eine verteilte Block-Storage-Architektur, die NVMe zur Unterstützung I/O-intensiver Workloads unterstützt. NVMe ist ein Interface für Host Controller und ein Speicherprotokoll, das den Datentransport zwischen Rechenzentren und SSDs über den schnellen PCIe-Bus eines Computers beschleunigt.

Zusammen mit dem neuen Storage-Layer führte Azure den Virtual Disk Client (VDC) ein, ein vereinfachter Client, der auf dem Compute Host läuft. Der Client verfügt über volle Kenntnis von den Mappings der Virtual-Disk-Metadaten in dem Cluster der Azure Ultra Disk. Diese Kenntnis erlaubt es dem Client, direkt mit den Storage-Servern zu kommunizieren – vorbei an den Load Balancer und Frontend-Servern, die oft für die initiale Anbindung der Disks eingesetzt werden.

Mit früheren Managed Disk Storage-Layern war dieser Weg weit weniger direkt. Zum Beispiel hängt Azure Premium SSD Storage vom Cache des Azure Blob Storage ab. Mit dem Resultat, dass der Compute Host eher auf dem Azure Blob Cache Driver läuft als der VDC. Der Driver kommuniziert mit einem Storage-Frontend, der im Gegenzug mit den Partitionsservern kommuniziert. Die Partitionsserver sprechen dann mit den Stream-Servern, die mit den Speichergeräten verbunden sind.

Der VDC unterstützt andererseits eine direktere Verbindung, indem er die Anzahl der Layer, die Lese- und Schreibprozesse durchqueren, verkleinert, die Latenzen reduziert und die Performance erhöht.

Ultra Disk Storage installieren

Mit Azure Ultra Disk Storage kann man unabhängig voneinander Kapazität, IOPS und Durchsatz konfigurieren und die notwendige Flexibilität erreichen, um die spezifischen Performance-Anforderungen zu erfüllen. Was die Kapazität betrifft, kann man zwischen Plattengrößen von vier GB bis zu 64 TB wählen, und man kann die Platten mit 300 IOPS pro GB bis zu einem Maximum von 160.000 IOPS ausrüsten. Beim Durchsatz unterstützt Azure bis zu 2.000 MB pro Sekunde und Festplatte.

Ultra Disk Storage ermöglicht die Nutzung der maximalen I/O-Grenzen einer virtuellen Maschine, indem nur eine einzige Ultra Disk ohne das Striping mehrerer Platten eingesetzt wird. Man kann auch Platten-IOPS oder Durchsatz konfigurieren, ohne die Platte von der VM abzutrennen oder die VM neu zu starten. Azure überträgt die Performance-Einstellungen laut eigenen Angaben automatisch in weniger als einer Stunde.

Um Ultra Disk Storage zu installieren, kann man den Azure Resource Manager, Azure CLI oder PowerShell benutzen. Ultra Disk Storage ist im Moment in drei Azure-Regionen verfügbar: East US 2, North Europe und Southeast Asia. Microsoft plant die Erweiterung für andere Regionen, aber hat noch keine bestimmten Zeitvorgaben mitgeteilt. Außerdem unterstützt Ultra Disk Storage nur die virtuellen Maschinen ESv3 und DSv3.

Azure Ultra Disk handhabt die Haltbarkeit von Daten hinter den Kulissen. Der entsprechende Service ist auf LRS (Locally Redundant Storage) von Azure aufgebaut, womit drei Kopien der Daten in der gleichen Availability Zone aufbewahrt werden. Wenn eine Anwendung Daten zu dem Storage Service schreibt, wird Azure den Vorgang nur bestätigen, wenn das LRS-System die Daten repliziert hat.

Der Ultra Disks Layer ist der neueste Managed Disk Service, der für Kunden verfügbar ist. Der neue Layer hebt die Performance auf die nächste Stufe und liefert hohen IOPS und Durchsatz bei konsistent niedrigen Latenzen.

Wenn man Ultra Disk Storage installiert, muss man die Limits beachten, die Azure den Ressourcen vergibt. Zum Beispiel könnte man seine virtuelle Maschine mit einer 16 GB Ultra Disk mit 4.800 IOPS konfigurieren. Wenn man jedoch mit einer Standard-VM D2s_v3 arbeitet, wird man den Speicher nicht voll ausnützen können, weil die VM auf Grund dieser Begrenzungen auf 3.200 IOPS gedrosselt wird. Um die kompletten Vorteile von Ultra Disk Storage verwirklichen zu können, braucht man Hardware, die diese Fähigkeiten unterstützt.

Wo Ultra Disk in die Reihe von Managed Disk passt

Azure Managed Disk vereinfacht das Disk Management, indem Details von Installation und Management im Hintergrund erledigt werden. Im Augenblick stellt Azure die folgenden vier Storage-Optionen für die Durchführung verschiedener Workloads zur Verfügung:

Der Standard HDD Layer ist die besonders grundlegende Schicht und liefert eine zuverlässige günstige Option zur Unterstützung von Workloads, bei denen IOPS, Durchsatz und Latenzen nicht so bedeutend für das Funktionieren von Anwendungen sind. Aus diesem Grund ist die Schicht von Standard-Festplatten gut geeignet für Backup und andere weniger kritische Workloads. Die maximale Plattengröße für diesen Layer beträgt 32,767 GB, die maximale IOPS-Größe ist 2.000 und der maximale Durchsatz liegt bei 500 MB pro Sekunde.

Der Standard SSD Layer geht einen Schritt weiter und unterstützt Workloads, die bessere Konsistenz, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Latenzen brauchen. Der Standard SSD-Layer ist gut geeignet für Web-Server und weniger häufig eingesetzte Anwendungen wie zum Beispiel Entwicklungs- und Testumgebungen. Die maximale Plattengröße für diese Schicht beträgt 32,767 GB, die maximale IOPS-Größe ist 6.000 und der maximale Durchsatz liegt bei 750 MB pro Sekunde.

Bis zum Release des Ultra Disks Layers stellte das Premium SSD Layer das oberste Angebot in der Reihe der Managed Disks dar. Der Premium Layer ist auf Produktion und Performance-starke Workloads ausgerichtet, die größere Performance als die niedrigeren Schichten erfordern. Dieser Layer kommt geschäftskritischen Applikationen zugute, die I/O-intensive Workloads unterstützen. Die maximale Plattengröße für diese Schicht beträgt 32,767 GB, die maximale IOPS-Größe ist 20.000 und der maximale Durchsatz liegt bei 900 MB pro Sekunde.

Der Ultra Disks Layer ist der neueste Managed Disk Service, der für Kunden verfügbar ist. Der neue Layer hebt die Performance auf die nächste Stufe und liefert hohen IOPS und Durchsatz bei konsistent niedrigen Latenzen. Die Kunden können die Performance-Einstellungen dynamisch ändern, ohne ihre VMs neu zu starten. Der Ultra Disks Layer eignet sich für datenintensive Anwendungen wie zum Beispiel SAP HANA, Oracle Database und andere Workloads mit umfassenden Transaktionen. Die maximale Plattengröße für diese Schicht beträgt 65,536 GB, die maximale IOPS-Größe ist 160.000 und der maximale Durchsatz liegt bei 2.000 MB pro Sekunde.

Weil Ultra Disk Storage ein neuer Azure-Dienst ist, kommt er mit mehreren Begrenzungen. Der Service ist nur in ein paar Regionen verfügbar und funktioniert nur mit ein paar Arten von VMs. Außerdem kann man keine Ultra Disk an eine VM anschließen, die in einem Availability Set läuft. Der Service unterstützt auch nicht Snapshots, VM Scale Sets, Azure Disk Encryption, Azure Backup oder Azure Site Recovery. Man kann keine bestehende Platte in eine Ultra Disk umwandeln, aber man kann die Daten von einer bestehenden Platte auf eine Ultra Disk migrieren.

Trotz dieser Begrenzungen könnte sich Azure Ultra Disk Storage als ein Gewinn für Unternehmen erweisen, die planen, ihre datenintensiven Anwendungen in die Cloud zu verschieben. Es besteht auch kein Zweifel, dass Microsoft den Service weiter verbessern, seine Reichweite auf andere Regionen ausdehnen und sich den Mangel an Unterstützung für andere Datendienste von Azure vornehmen wird.

Aber das ist noch nicht geschehen, und einige IT-Teams werden wohl darauf bestehen, dass diese Aufgaben gelöst werden, bevor sie sich die Migration ihrer Workloads überlegen. In der Zwischenzeit bleibt Ultra Disk Storage ein Service, den es sich zu beobachten lohnt – besonders für Unternehmen, die bereits das Azure-Ökosystem nutzen.

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