Primärspeicher: auf Hochverfügbarkeit & Performance ausgelegt

Primärspeicher beherbergen die wichtigsten Unternehmensdaten. Er versorgt beispielsweise Datenbanksysteme und Anwendungen mit einem hohen Transaktionsvolumen. Primary-Storage-Systeme oder auch primäre Massenspeicher genannt, sind auf Hochverfügbarkeit und Performance ausgelegt. Dieser Beitrag erklärt die Grundlagen und worauf es zu achten gilt.

Je nach Definition wird als Primary-Storage auch RAM-Arbeitsspeicher bezeichnet. In unserer Terminologie sind Primärspeicher-Systeme jene, die Produktionsdaten im Rechenzentrum für Server und virtuelle Maschinen sichern und bereitstellen. Der Fokus liegt auf Performance und Hochverfügbarkeit. Dagegen stehen Nearline- und Sekundärspeicher, die auf Kosteneffizienz und Hochkapazität getrimmt sind und zur Datensicherung, für Backup und Recovery eingesetzt werden.

Dementsprechend fallen Speicher-Subsysteme, All-Flash-Arrays (AFA), hybride HDD/SSD-Lösungen in diese Kategroie. Objekt- und Cloud-Speicher gehören für uns nicht dazu.

Grundsätzlich können als Primärspeicher block-basierte SAN-Storages (Storage Area Network) und Datei-basierte NAS-Systeme (Network Attached Storage) gewählt werden. Die Auswahl einer passenden Lösung sollte sich natürlich an dem benötigten Speichertyp orientieren. Dazu ein paar Beispiele von spezifischen Anwendungsfällen und -szenarien an den jeweiligen Speichertyp.

Blockspeicher für strukturierte Daten

Die Grundlage für alle externen Speicherarten ist Blockspeicher. Bei der Blockspeicherung werden Daten in Bytes gespeichert und in Segmente mit jeweils eigener Adresse geblockt. Es ist die roheste Form des Speichers, auf dem System-Software wie Datenbanken und Betriebssysteme ausgeführt werden. Der Speicher kennt die Adresse der Blöcke (Datensegmente) und kann bestimmte Blöcke beschreiben.

Da Block-Storage granulare Segmente aktualisieren kann, ist er ideal für Umgebungen mit geringer Latenz und hohen Transaktionszeiten. Bei Änderungen müssen nur wenige Blöcke gegenüber dem gesamten Datenelement aktualisiert werden.

Anwendungsfälle für Blockspeicher

• Aktualisierung oder Erweiterung der IT-Speicherinfrastruktur
• Bedarf an Speicherkonsolidierung oder -modernisierung
• Ausfallzeiten durch unerwartete Ereignisse vermeiden (HA/DR)
• Daten ohne Unterbrechung zwischen verschiedenen Speichergeräten migrieren
• Datendienste automatisieren, Administrationsaufwand reduzieren
• Kapazitätsaggregation über verschiedene Speichersysteme hinweg
• Verbesserung des Antwortverhaltens vom Speicher

Dateispeicher für geteilten Zugriff

Dateispeicher (File-Storage) ist eine Datenstruktur, die auf dem Blockspeicher aufsetzt und Daten in Verzeichnissen, Unterverzeichnissen und Dateinamen speichert. Das Dateisystem steuert den Zugriff auf die Dateien und regelt die gemeinsame Nutzung, das Sperren und die Attributverwaltung von Dateien (wie Erstellung, Änderung, Zugriffsdatum, Typ und Größe). NAS-Geräte fallen in die Kategorie der Dateispeicher.

Die Verzeichnisstruktur, der Dateiname und die Verwaltung von Dateizugriff und -attributen ermöglichen die Zusammenarbeit zwischen Organisationen. So können mehrere Personen auf dieselbe Datei zugreifen und an derselben arbeiten. Das Dateisystem verwaltet diese Versionen und Updates entsprechend, basierend auf den Berechtigungen eines bestimmten Benutzers. Zur Anwendung kommt Dateispeicher mit unstrukturierte Daten wie Dokumente, Bilder, Audio, Video, oder Grafiken.

Anwendungsfälle für Dateispeicher

• Nutzung eines globalen Dateisystems, das einen einheitlichen Namespace über Dateifreigaben hinweg bietet, um die Zusammenarbeit zwischen Standorten zu erleichtern
• Bündelung von und Lastverteilung zwischen verteilten NAS- und Dateiservern
• Notwendigkeit, Daten zwischen verschiedenen Dateiservern zu replizieren, um die Business Conitinuity sicherzustellen
• Verlagerung von Arbeitslasten an andere Standorte während Spitzenlasten und geplanten Ausfallzeiten
• Aktualisierung oder Erweiterung der NAS-/Dateispeicherinfrastruktur
• Automatisierte Platzierung der Daten über verschiedene Speicher hinweg

Speichern, Sichern und Wiederherstellen mit Primäspeicher

Die elementare Funktion einer Primärspeicher-Lösung besteht in der Bereitstellung einer perfomanten, flexiblen und hochverfügabren Speicher-Infrastruktur für effiziente Business-Kontinuität. Dies umfasst lokale Redundanz, etwa durch synchrone Spiegelung, um Datenkopien in einem lokalen oder Metro-Cluster zu erstellen. Im Falle eines Ausfalls oder Speicherfehlers können vollautomatischer Failover, Neusynchronisierung und Failback die umgehende Datenwiederherstellung und direkte Betriebskontinuität ermöglichen. So werden Datenverluste oder Beeinträchtigungen der Nutzer vermieden.

Für die Wiederherstellung des IT-Betriebs an einem entfernten Standort werden üblicherweise Datenkopien über WAN zwischen dem primären Standort und dem Remote-/DR-Standort erstellt. Im Falle eines standortweiten Ausfalls werden die Daten und Anwendungen dann an dem Remote-/DR-Standort wieder in Betrieb genommen. Eine Primärspeicher-Lösung verwendet dazu die asynchrone Remote-Replikation und bietet auch hier automatisiertes Failover, Neusynchronisierung und Failback an. In der Regel kommt es hierbei zu geringen Datenverlusten, da es eine zeitliche Verzögerung bei der Datenübertragung (Delta) gibt.

Primärspeicher: Die wichtigsten Grundlagen

Bei der Auswahl eines Primärspeichers sollten IT-Manager folgende Kriterien abfragen:

1. Kontinuierlicher Geschäftsbetrieb: Die Lösung der Wahl muss in der Lage sein, Datenredundanz lokal und über Remote-Standorte zusammen mit Spiegelungs- integrierten Failover-, Resynchronisations- und Failback-Funktionen zu schaffen. Darüber hinaus sollten zeitpunktbezogene Datenwiederherstellungstechniken (Snapshots, Backup-Integration, eventuell CDP) enthalten sein, um im Falle eines Datenverlusts basierend auf dem letzten bekannten »guten« Datenstatus zum normalen Betrieb zurückzukehren.

2. Schneller Datenzugriff: Die Reaktionsfähigkeit der Speichergeräte ist entscheidend für eine positive Benutzererfahrung. Folglich sollte die gewählte Lösung inhärente Funktionalitäten abdecken, um das Antwortverhalten des Speichers zu verbessern. Dies können Caching-Mechanismen, paralle Operationen und die vollautomatische, kontinuierlich aktualisierte und transparente Ablage der Daten auf dem jeweils richtigen Speicher (Auto- Tiering) sein.

3. Integration neuster Technologien: Um zukünftige Implementierungszeit und -kosten zu sparen, sollte die gewählte Lösung einfache Möglichkeiten bieten, neue Technologien (z.B. NVMe, Intel Optane, Cloud) einfach in die bestehende Umgebung einzubinden. Außerdem sollte es möglich sein, Speichergeräte während des Geschäftsbetriebs hinzuzufügen, auszutauschen oder außer Betrieb zu nehmen.

4. Unterbrechungsfreie Datenmigration: Die Migration von Daten ist ein komplexer Prozess, der enorme Anstrengungen erfordert und einige Risiken birgt. Daher sollte die Lösung eine nahtlose Migration von Daten zwischen allen unterschiedlichen Speichermedien ermöglichen, ohne dass es zu Beienträchtigungen des Tagesgeschäfts kommt.

5. Automatisiertes Management der Speicherdienste: Damit IT-Teams produktiver arbeiten können, müssen sie davon befreit werden, zu viel Zeit mit unwichtigen Aufgaben zu verbringen. Der einfachste Weg, dies zu erreichen, ist Automatisierung. Lösungen sollten dabei massiv helfen, sich wiederholende manuelle Verwaltungsaufgaben zu automatisieren.

6. High-End-Datendienste und Kapazitätsmanagement zentralisieren: Es sollten Lösungen bevorzugt werden, die Ressourcen über verschiedene Speicher-Hardware hinweg aggregieren können, idealerweise unabhängig davon, wie sie physisch verbunden sind, und die Kapazitätsbereitstellung und Lastverteilung zentral verwalten.

7. Scale-up- oder Scale-out-Skalierung: Unabhängig davon, ob lokale Speicherumgebungen scale-up oder scale-out skaliert werden, oder mit einer Hybrid-Cloud-Strategie verbunden werden, muss die Lösung einfache Möglichkeiten zur Kapazitätserweiterung bieten, um heutigen und zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.

8. Flexible Lizenzierung: Transparente Lizenzierung und wettbewerbsfähige Preise sollten geboten werden, speziell wenn der Kapazitätsbedarf wächst. Die meisten Hersteller haben entsprechende On-Demand-Angebote im Portfolio.