Fibre Channel und iSCSI bei Storage-Virtualisierung
Methoden der Speichervernetzung
Die Kombination virtualisierter Server mit gemeinsam genutzten Speicherressourcen macht Rechenzentren sehr flexibel. So kann insbesondere iSCSI durch ein schnelles Deployment, umfangreiche Storage-Management- und Datensicherungsfunktionen für eine hohe Anpassungsfähigkeit virtualisierter IT-Infrastrukturen sorgen.
In der Theorie sind die Vorteile der Virtualisierung wie mehr Effizienz und Flexibilität, eine
bessere Ausnutzung der vorhandenen Ressourcen sowie eine höhere Verfügbarkeit leicht zu ermitteln.
Im Alltag jedoch erweist sich die Verknüpfung virtualisierter Server und Storage-Systeme als recht
komplex und anspruchsvoll. Dies gilt speziell für Fibre Channel SANs, die beispielsweise bei der
Rekonfiguration für den Einsatz in virtualisierten Umgebungen hohe Anforderungen stellen.
Gleichzeitig jedoch müssen die Anwender Abstriche bei den verfügbaren Speichermanagement- und
Datensicherungsfunktionen in Kauf nehmen.
Durch iSCSI lassen sich diese Probleme nach Einschätzung der Verfechter dieser Technik umgehen.
Ausgestattet mit Standard-Ethernet-Komponenten vereinfachen iSCSI-fähige SANs das
Storage-Management in virtualisierten Umgebungen. Administratoren können dann die Kooperation
virtueller Maschinen (VMs) mit gemeinsam genutzten Speicherressourcen ebenso einfach steuern und
überwachen wie sie es von physikalischen Geräten gewohnt sind. Dieser Aspekt ist besonders für
solche Unternehmen wichtig, die erstmals ein SAN oder eine virtualisierte IT-Infrastruktur aufbauen
und eine Lösung suchen, die kostengünstig, schnell einzurichten, einfach zu verwalten und
weitgehend problemlos in eine vorhandene Architektur integriert werden kann.
Management komplexer Storage-Verbindungen
Fibre Channel und iSCSI unterscheiden sich in virtualisierten Umgebungen darin, wie sie
Verbindungen zwischen virtuellen Maschinen und den Speichersystemen organisieren. Auch wenn sich
keiner der beiden Kommunikationswege strikt an die Vorgaben des OSI-Modells hält, lässt sich Fibre
Channel am ehesten auf einer der unteren OSI-Schichten (Übertragungs- beziehungsweise
Sicherungsschicht) und iSCSI auf einer der höheren, logischen Schichten einordnen.
Ursache für das sehr aufwändige Management von Fibre-Channel-Storage-Systemen ist der
Hypervisor, der hier die Verbindungen zwischen VMs und Speichersystemen steuert. Der Hypervisor,
oft als Synonym für den Virtual Machine Monitor (VMM) verwendet, verteilt die Hardwareressourcen
und "überwacht" die Virtualisierung.
Allerdings hat diese Virtualisierungsschicht in bestimmten Konstellationen auch ihre Stärken.
Dies gilt beispielsweise dann, wenn eine VM lediglich über eine virtuelle Disk verfügt – ein
durchaus übliches Setup für Workloads, bei denen nur geringe Datenmengen anfallen. Speziell für
eine schnelle und einfache Sicherung der Daten erweisen sich in solchen Konstellationen
Hypervisor-spezifische Backup-Funktionen (beispielsweise solche von VMware Consolidated Backup) als
recht nützlich. In Fällen jedoch, bei denen auf VMs laufende Applikationen große Datenmengen
verarbeiten, erfordert die Virtualisierungsschicht aufwändige Konfigurati-onen: Administratoren
müssen dann zunächst die Speicherressourcen dem mit dem physikalischen Server assoziierten WWN
(World Wide Name) zuweisen und anschließend per Virtualisierungssoftware diese Ressourcen den VMs
zur Verfügung stellen.
Im Gegensatz dazu kommt die iSCSI-Initiator-Software ohne Hypervisor aus. Durch einen Hypervisor
administrierter Speicher wird jedoch zum Booten von LUNs benötigt und erschließt iSCSI damit die
gleichen Funktionen wie Fibre Channel. Zudem können Administratoren mit iSCSI Direct Attached
Storage nutzen.
Der Vorteil: Zwischen den VMs und den Storage-Ressourcen lassen sich direkte Verbindungen
herstellen, und dies ohne Hypervisor. Der an die VMs gekoppelte Speicher kann dann so administriert
werden wie in nicht-virtualisierten Umgebungen. Dadurch vereinfacht sich zugleich die gesamte
SAN-Konfiguration und das Management. Besonders bei Applikationen, bei denen große Datenmengen
bewegt werden, zahlt sich dies rasch aus.
Speichermanagement und Datensicherung
Um die Verfügbarkeit unternehmenskritischer Daten sicherzustellen, bedarf es eines umfangreichen
Storage-Managements: Array-Management, Backup- und Recovery-Software sowie Snapshots. In
virtualisierten Umgebungen können Administratoren derartige Tools jedoch nicht wie gewohnt
einsetzen. Selbst nach einer Neukonfiguration stehen speziell bei weit verbreiteten Applikationen
wie Microsoft Exchange und SQL Server das Array-Management, die Snapshot-Integration und
Multipath-Funktionen nur eingeschränkt zur Verfügung. Zudem funktionieren, wenn sie im Hypervisor
laufen, Backup-Applikationen oder Skripte nicht, die den Microsoft-Volume-Shadow-Copy-Service (VSS)
nutzen, – es sei denn, der Hersteller dieser Tools hat dies von vornherein so vorgesehen und
unterstützt VSS im Hypervisor.
Als fehleranfällig erweist sich in einer Fibre-Channel-Konfiguration die Migration von der
physikalischen zur virtuellen Infrastruktur, die Migration von der virtuellen zurück zur
physikalischen Infrastruktur sowie die direkte Migration von einer physikalischen auf eine andere
physikalische Plattform. In iSCSI-Konfigurationen mit einer direkten Verbindung zu den
Stor-age-Systemen stehen Administratoren die gewohnten Management-Tools, wie sie im Umfeld von VSS
und EMC Navisphere bekannt sind, zur Verfügung. Das Gleiche gilt für Array-Managementfunktionen wie
Single-Mailbox-Restores für Exchange-Server, Single-LUN Restores, Snapshots etc. Umfangreiche
Multipath- und Skriptfunktionen sollten in beiden Umgebungen ebenfalls gleichartig arbeiten. Auch
die Migration von Applikationen, Images und Skripten von einem physikalischen Server auf eine VM
dürfte keine Probleme bereiten.
Hohe Mobilität virtueller Maschinen
Die Fähigkeit, VMs aus Gründen des Load Balancing und Failovers schnell und einfach zwischen
physikalischen Servern zu verschieben, zählt zu den großen Stärken der Virtualisierung –
vorausgesetzt, die Infrastruktur für eine dynamische Allokation von Hardwareressourcen ist
vorhanden. Ebenso wie bei den Beziehungen zwischen VMs und Storage gelten für Fibre Channel SANs
auch bei der Migration von VMs die gleichen Restriktionen: Es bedarf einer Vermittlung durch einen
Hypervisor, damit VMs von unterschiedlichen physikalischen Servern aus auf Storage zugreifen
können. Darüber hinaus kann es durch Fehlkonfigurationen bei der Migration von VMs zu Problemen mit
der Datenintegrität kommen: Soll jeder Server Zugriff auf alle Speicherressourcen haben, muss der
Administrator dafür sorgen, dass mehrere Server die gleiche LUN nutzen.
Da sowohl iSCSI Initiator (Host) und Target (Storage) eine eindeutige Bezeichnung – in der Regel
den iSCSI Qualified Name (IQN) – verwenden, gibt es für jede VM eine einzige direkte Verbindung zu
den Speicherressourcen. Sie ist klar unterschieden von den Relationen zwischen den physikalischen
Servern und Storage-Systemen. Der IQN ist zudem unabhängig von physikalischem Host und Hypervisor.
VMs lassen sich daher problemlos zwischen Servern migrieren, und zwar ohne die speicherspezifischen
Hypervisor-Konfigurationen wie sie Fibre Channel erfordert.
Unternehmen können nun die iSCSI-Funktionalität von Storage Arrays wie einem Modell der
Dell-EMC-CX3-Serie oder einem Power Vault NX1950 nutzen, um ein Rechenzentrum nach dem
Komponentenprinzip aufzubauen. Das Ziel: eine mehrstufige Speicherarchitektur, die Ressourcen
abhängig von der Auslastung einzelner Server optimal steuert. Dabei gilt es, die Stärken jeweiliger
Ansätze auszunutzen. Fibre Channel empfiehlt sich für Applikationen, die auf nicht-virtualisierten
Servern einen hohen Datendurchsatz erzeugen. Dagegen zeigt iSCSI seine Stärken bei Applikationen
mit unregelmäßigen I/Os, wobei die Anwendungen auf virtualisierten Servern laufen. Ein breites
Einsatzspektrum erlauben Storage-Systeme, die sowohl über Fibre-Channel- als auch
iSCSI-Schnittstellen verfügen.
Aufbau eines mehrstufigen Rechenzentrums
Auf einen Nenner gebracht bieten sich Fibre-Channel-Konfigurationen für Unternehmen an, die
bereits derart ausgestattete SANs im Einsatz haben oder die hohe Leistungsanforderungen an ihre
Storage-Systeme stellen müssen. Die Kombination von Fibre Channel und Virtualisierung jedoch führt
zu einem deutlichen administrativen Mehraufwand sowie zu Einschränkungen bei einigen
Storage-Management-Funkti-onen. Im Vergleich dazu eignet sich iSCSI vor allem für neu
einzurichtende Umgebungen. Da iSCSI Standard-Ethernet-Komponenten verwendet, sind die
Investitionskosten niedriger als bei Fibre Channel. Vor allem im Betrieb erweist sich iSCSI als
einfacher zu managen als Fibre Channel. Entweder alleine oder in Kombination mit Fibre Channel
erhalten Unternehmen vielfältige Optionen virtualisierte Server und StorageSysteme in einem
modernen Rechenzentrum ihren jeweiligen Stärken entsprechend einzusetzen.
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