3PAR Thin Provisioning - Vermeidung von zugewiesenem aber … · 2013-02-11 · 3PAR Thin Provisioning Vermeidung von zugewiesenem aber nicht genutztem Storage bei gleichzeitiger

3PAR Thin ProvisioningVermeidung von zugewiesenem aber nicht genutzten Storage bei gleichzeitiger Beschleunigung des ROI

WHITEPAPER2008

3PAR Thin Provisioning Vermeidung von zugewiesenem aber nicht genutztem Storage bei gleichzeitiger Beschleunigung des ROI

2

Inhaltsverzeichnis

Einführung 3

Problem: Nicht genutzte zugewiesene Kapazitäten 3

Ein erkanntes Problem? 3

Einschätzung des Problems 4

Das steckt hinter dem Problem: Die Ursachen 5

Die Lösung: 3PAR Thin Provisioning 7

Zusammenfassung der geschäftlichen Vorteile 9

Geringere Investitionskosten 9

Geringere Betriebskosten 9

Schnelleres Return on Investment (ROI) 10

3PAR Thin Provisioning: Architektur 11

Herkömmliche Verwaltung virtueller Volumes mit 3PAR 11

Volume-Verwaltung mit 3PAR Thin Provisioning 12

Thin Provisioned Virtual Volumes (TPVVs) 13

Gemeinsame Provisioning-Gruppen (Common Provisioning Groups, CPGs) 13

So funktioniert 3PAR Thin Provisioning: 14

3PAR Thin Provisioning: Benachrichtigungen 16

Zusammenfassung 16

Über 3PAR 17


3

Einführung

Das Ziel, neue Projektanforderungen und begrenzte IT-Ressourcen unter einen Hut zu bekommen, ist

eine herausfordernde und meist undankbare Aufgabe für das IT-Management. IT-Manager müssen

die Effizienz von Tools und Prozessen zur Bereitstellung und Verwaltung von Unternehmensdaten

kontinuierlich überprüfen. Nur wenige der zahlreichen Ansätze zur Verbesserung der Effizienz

werden auch tatsächlich umgesetzt. Noch weniger Projekte können das gewünschte Ergebnis

erzielen. 3PAR Thin Provisioning ist eine einfache Möglichkeit, Unternehmen bei der Einsparung

von Millionen von Euros zu unterstützen und gleichzeitig die Initiierung von neuen Projekten bei

Bedarf zu ermöglichen.

Dieses Whitepaper beschäftigt sich mit dem Problem zugewiesener aber nicht genutzter

Speicherkapazitäten, d. h. Speicherplatz, dem bereits Anwendungen und Dateisysteme zugeordnet

wurden, ohne dass dieser Speicherplatz mit Daten beschrieben wurde. Es werden auch die hohen

Belastungen angesprochen, die Unternehmen für die Bereitstellung von Storage in klassischen

Umgebungen aufwenden müssen. Im Anschluss wird 3PAR Thin Provisioning erläutert

und als Lösung für beide Sachverhalte vorgestellt. Das Ergebnis ist eine drastische Senkung

der Gesamtbetriebsausgaben und eine sehr viel bessere Kostenkontrolle im Verhältnis zum

Projektergebnis. Erträge aus Anwendungsentwicklungen werden schneller erreicht, da die IT neue

Anwendungen schneller und ohne die Verzögerungen, die bei der herkömmlichen Bereitstellung

entstehen, an die Anwender liefern kann. Neben dem geschäftlichen Nutzen dieser Alternative wird

in diesem Whitepaper auch die Arbeitsweise von 3PAR Thin Provisioning innerhalb des 3PAR

InForm-Betriebssystems aufgezeigt.

ProblEm: nicht gEnutztE zugEwiEsEnE KaPazitätEn

Ein erkanntes Problem?

Das Thema „schlechte Kapazitätsnutzung“ konzentriert sich meist auf baubedingte Einschränkungen

von Direct-Attached Storage. Ein direkt an einen bestimmten Host angeschlossenes Storagesystem

ist für andere Host-Server nicht zugänglich. Das Resultat sind eine Vielzahl von Pools mit nicht

zugänglichen und brachliegenden Kapazitäten für andere Abteilungen. Diesem Problem kann mit

Netzwerkspeichern begegnet werden, die den gemeinsamen Zugriff auf Speicherbereiche ermöglichen

N I C H T G E N U T Z T E Z U G E W I E S E N E K A PA Z I TÄT E N

Quelle: Glasshouse Technologies. Aus dem Artikel „Integration“ von Stephen Fosket, erschienen im Storage Magazine im April 2003

gb hP-uX aiX solaris windows0

100

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50

0

Keinem Dateisystem zugewiesenungenutztes Dateisystemgenutztes Dateisystem

Abb. 01


4

und somit die Kapazitätsausnutzung erhöhen. Doch was ist mit Kapazitäten, die bereits Host-

Anwendungen zugewiesen wurden? Wie effizient wird zugewiesener Speicher genutzt? Das heißt,

in wie viel Prozent des für Anwendungen verfügbar gemachten Speichers werden tatsächlich Daten

gespeichert? Für viele Unternehmen ist dies eine bohrende Frage. Sie wissen – oder noch schlimmer –

sie können nur vermuten, dass es in diesem Bereich ein Problem gibt. Andere Unternehmen haben

sich diese Frage noch nicht gestellt.

Doch ob das Problem nun erkannt wurde oder nicht: Für die meisten Unternehmen ist dies ein ernst

zu nehmendes Thema. Unternehmen berichten, dass durchschnittlich nur 25 %1 der zugewiesenen

Kapazitäten auch tatsächlich von den Anwendungen genutzt werden. Es ist unnötig zu erwähnen,

dass es sich hier um eine extreme Verschwendung von Kapitalressourcen handelt. Nehmen wir

an, Sie investieren 1 Million Euro in Speicherkapazitäten. Die erwartete Rendite dieser Investition

liegt bei 250.000 Euro. Doch die restlichen 750.000 Euro sind verloren. Kurze Technologiezyklen

und vernachlässigbare Restwerte lassen die Hoffnung auf den Erhalt dieses Wertes schwinden. Das

Ergebnis ist ein enormes Ungleichgewicht zwischen den angefallenen Kosten der Anwendung und

dem tatsächlichen daraus resultierenden Nutzen. Leider kann dieses Problem nicht allein durch

Netzwerkspeicher gelöst werden.

Einschätzung des Problems

Für Unternehmen geht dieses Problem weit über schlechten Rückfluss des Firmenkapitals

hinaus. Es entstehen unnötige Betriebskosten für sinnlose Gehäuse, für Stromversorgung und

Kühlung unzähliger Festplatten, die im Endeffekt gar nicht genutzt werden. Personal, ob interne

1 Storage Magazine, April 2003. Eine Studie von Glasshouse Technologies über 750 Host-Systemen zeigt, dass nur 25 % der zugewiesenen Kapazität auch tatsächlich verwendet werden. An durchschnittlichen Einsatzorten wurden nur 75 % des Speichers Hosts zugewiesen, 36 % davon waren für Anwendungen nicht verfügbar, und nur 39 % des verfügbaren Speichers wurde genutzt. „Ein typischer Host verfügt beispielsweise über 500 GB externen Speicher, 375 GB in Volume-Gruppen, 240 GB in Dateisystemen, und nur 93 GB werden verwendet“, so Glasshouse Technologies.

G E S A M T KO S T E N F Ü R V E R S C H W E N D E T E K A PA Z I TÄT E N

2.700 Megawatt für Stromversorgung und Kühlung*Entstehende Kosten: 2 Milliarden EUR/Jahr

Entspricht der Energieerzeugung von 9 durchschnittlichen US-Kraftwerken (Kohle)

Benötigt werden 12 Millionen Tonnen Kohle oder

40 Millionen Barrel Öl –2 Tage Ölverbrauch in den USA

Erzeugt ca. 15,5 Milliarden Kilo Kohlendioxid pro Jahr, basierend auf häufig genutzte Stromquellen in den USA (Kohle, Öl, Atomenergie, Wasser usw.)**

KOSTEN FÜR ENDBENUTZER

ENERGIEVER-BRAUCH

KOSTEN FÜR DIE UMWELT

* –65 Watt/Laufwerk ** –US EPA Alle anderen Schätzungen basieren auf Zahlen des US Department of Energy

(US-Energieministerium)

Abb. 02


5

Mitarbeiter oder extern beauftragte Dienstleister, wird für die Wartung dieser aufgeblähten

Infrastrukturen in Anspruch genommen. Und schließlich wird das Problem durch Lizenzgebühren

für Speichersoftware, die in der Regel auf Rohkapazitäten beruhen, verschärft. So werden zum

Beispiel viele Softwaretitel im Bereich Storage Ressource Management (SRM) auf diese Weise

lizenziert, wie dies auch für die meisten Softwareprodukte von Storage-Array-Anbietern wie EMC,

Hitachi Data Systems und Hewlett-Packard der Fall ist.

Auch für die Umwelt entstehen messbare Kosten. Hier kann man die Vielzahl von Festplatten, die

als Multi-Disk-Plattformen wie z. B. JBOD-Gehäuse, Arrays und Server mit mehreren integrierten

Festplatten verkauft werden, in Betracht ziehen. (Nur diese Festplattenverbünde sind in der Praxis

eine Alternative zum Einsatz einer geringeren Menge an Festplatten.) Die Gartner Group2 schätzt

die Zahl verkaufter Festplatten auf ca. 74 Millionen. Diese Angabe basiert auf in der Vergangenheit

verkauften Stückzahlen und entsprechenden Zukunftsprognosen unter der Annahme, dass die

Nutzungsdauer einer Festplatte nicht länger als 5 Jahre ist. Bezogen auf die oben genannten Zahlen

von Glasshouse Technologies entspricht dies zirka 42 Millionen Festplatten, die ungenutzte, aber

zugewiesene Kapazitäten in Festplattenverbünden darstellen. In der nachfolgenden Tabelle sind die

geschätzten Auswirkungen dieser „Verschwendung“ dargestellt.

Das steckt hinter dem Problem: Die ursachen

Es gibt viele Gründe für das Problem zugewiesener, aber ungenutzter Kapazitäten – sowohl

organisatorische als auch technische. Hierzu zählen:

Übermäßiger Kapazitätsbedarf: • Abteilungen oder Anwendungsadministratoren reservieren Kapazitäten für den aktuellen als auch für den zukünftig erwarteten Bedarf an. So lange nicht genau bekannt ist, wie hoch der zu erwartende Speicherbedarf sein wird, werden die Schätzungen angehoben. Mit dem Ziel, eine fehlerfreie Funktionsweise der neuen Anwendung zu gewährleisten, tendieren Benutzer dazu, Kapazitäten zu reservieren, die Ausfallzeiten aufgrund der Verringerung oder Erweiterungen unzureichender Kapazitäten auffangen können.

Anwendungen, die weniger erfolgreich sind als geplant:• Manchmal werden Anwendungen einfach nicht in dem ursprünglich erwarteten Umfang genutzt, sodass nur eine geringfügige Zunahme bei der Nutzung zu verzeichnen ist. In der Zwischenzeit wurden jedoch bereits umfangreiche Speicherkapazitäten bereitgestellt und zugewiesen.

Replizierung ungeschriebener Daten: • Für viele Anwendungen werden zusätzliche Datenvolumes online vorgehalten. Diese dienen zur Sicherung von Daten und zur möglichen Wiederherstellung nach Datenkorruptionen oder Notfällen. Diese Kopien können auch die flexible, gemeinsame Nutzung von Daten (z. B. zu Test-, Entwicklungs- oder Entscheidungsfindungszwecken) ermöglichen. Da die meisten aktuell eingesetzten Technologien beim Kopieren von Datenvolumes keinen Unterschied zwischen beschriebenen und nicht beschriebenen Bereichen des Volumes machen, wird das gesamte Basis-Volume physisch repliziert. Somit wird also jede „Verschwendung“ in einem Basis-Volume durch alle seine Kopien fortgesetzt.

2 Summe der Festplatten 1999-2002 aus Gartner 2001 Disk Storage Systems WW (Festplattenspeichersysteme weltweit) (direkt an den Host angeschlossenes internes RAID, direkt an den Host angeschlossenes externes RAID, Externes RAID Controller-basiert & NAS).


6

• Übermäßige Bereitstellung zur Vermeidung späterer Komplexitäten und Risiken bei der

Zuweisung: Da die Speicherbereitstellung ein komplexer und mühsamer Prozess ist, können

nachträgliche Zuweisungen von Kapazitäten herausgezögert oder umgangen werden,

indem bei der ersten Bereitstellung mehr Kapazitäten als benötigt zugewiesen werden.

Die Bereitstellung ist in der Regel ein manueller Prozess, der eine sorgfältige Planung und

Koordinierung von IT-Management, Speicheradministratoren, Systemadministratoren

und Anwendungsadministratoren erfordert. Der Prozess ist gekennzeichnet durch

Verzögerungen und Ausfälle, denn es sind viele Personen an ihm beteiligt, und es sind viele

Schritte auf unterschiedlichen Layern der Infrastruktur erforderlich, darunter: Zuweisung

von Speicher aus einem festgelegten Speicherpool; Planung, Konfiguration und Export

von Volumes vom Speicher-Array auf den Host; Switch-Fabric-Konfiguration und Zoning

(bei Bedarf); Hinzufügen/Erweitern von Speicher für Anwendungs-LUN, Sicherung der

Systemkonfiguration.

Vorhandene Technologien basieren auf „Dedicate-on-Allocation“ (bei der Zuordnung •

reservieren): Herkömmliche Speicher nutzen die Technologie „Dedicate-on-Allocation“

(bei der Zuordnung reservieren). Kunden müssen schon im Voraus den gesamten Speicher

erwerben, der später zugewiesen werden soll. Die von manchen Herstellern angebotene

Lösung "Capacity-on-Demand" (Kapazität bei Bedarf) ändert nichts an dieser Situation, da

auch hier die physischen Kapazitäten im Voraus installiert und konfiguriert werden müssen –

nur dann können sie später vom Kunden zugewiesen werden. Solche Programme ebnen

dem Hersteller den Weg zu Laufwerksinventuren beim Kunden vor Ort – ein „Service“, der

den Kunden teuer zu stehen kommt. Diese Programme tragen nicht zu einer effizienteren

Nutzung zugewiesener Kapazitäten bei.

Es gibt also viele Gründe dafür, dass zugewiesene Speicherkapazitäten den tatsächlichen Bedarf an

geschriebenen Daten weit übersteigen. Im Hinblick auf sinkende Festplattenpreise wird dieser Trend

der übermäßigen Beschaffung wohl noch zunehmen. Unternehmen, deren zugewiesene Kapazitäten

300 % über dem aktuellen Speicherbedarf liegen, können von den jährlich um 25-35 % sinkenden

Festplattenpreisen nicht profitieren.

R E P L I Z I E R U N G U N G E S C H R I E B E N E R D AT E N

(bei 0,03 EUR/MB)24TB 720.000 EUR

3 T B3 T B 3 T B3 T B 3 T B3 T B 3 T B3 T B 3 T B3 T B 3 T B3 T B

BASIS-VOLUME LOKALE KOPIE REMOTE COPY

RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZUNGENUTZTEZUGEWIESENE

KAPAZITÄT

GENUTZTEZUGEWIESENE

KAPAZITÄT

HERKÖMMLICHE SPEICHERBEREITSTELLUNG(PROVISIONING)

Abb. 03


7

DiE lösung: 3Par thin Provisioning

3PAR Thin Provisioning stellt eine einfache Lösung für das Problem ungenutzter zugewiesener

Kapazitäten dar. Dank Thin Provisioning kann die IT-Abteilung einer Anwendung einmalig so

viele logische Kapazitäten sicher zuweisen, wie voraussichtlich für deren gesamte Lebensdauer

benötigt werden. Während dieser Lebensdauer werden bei Bedarf physische Kapazitäten aus einem

gemeinsamen Pool von gekauften Speicherkapazitäten geschöpft. Das heißt, dass nur dann physische

Kapazitäten aus dem Pool entnommen werden, wenn die Anwendung Daten schreibt. 3PAR Thin

Provisioning basiert auf der Technologie „Dedicate-on-Write“ (Reservierung beim Schreiben),

dem Gegenstück zur herkömmlichen Technologie „Dedicate-on-Allocation“ (Reservierung bei

Zuordnung). Der Puffer kann jederzeit und ohne Störung durch physische Kapazitäten erweitert

werden.

Durch Thin Provisioning wird die traditionelle Verbindung zwischen zugewiesenen und gekauften

Kapazitäten getrennt. Dadurch wachsen die Kosten für Anwendungen im Einklang mit der

zunehmenden Verwendung und Erweiterung von Anwendungen. Benutzer können wie gewohnt die

gewünschte Menge an Kapazitäten anfordern und bekommen diese auch. Doch jetzt richtet sich

der Speicherkauf nach der tatsächlichen Nutzung, und die Kosten sind nicht mehr so stark an den

„Erfolg“ einer Anwendung gebunden. Die IT profitiert von einem wichtigen zusätzlichen Nutzen:

Die Bereitstellung kann jetzt sehr viel mit weniger Aufwand und Komplexität erfolgen. Durch die

Zuweisung „großzügiger“ Mengen logischer Kapazitäten zu Anwendungen gleich zu Beginn werden

spätere Bereitstellungsaufgaben und Workflows vermieden. Administratoren können Kapazitäten

einmalig sicher und wirtschaftlich sinnvoll bereitstellen. (Prozesse zur Überwachung und Steuerung

des geplanten und ungeplanten Datenzuwachses werden später behandelt).

Abb. 04

Volume

GeschriebeneDaten

Volume

GeschriebeneDaten

Volume

GeschriebeneDaten

Herkömmliche Speicherbereitstellung(Fat Provisioning)

—Reservierung bei Zuordnung—

T H I N P R O V I S I O N I N G

3PAR Thin Provisioning—Reservierung beim Schreiben—

Gekaufte physische Kapazität

Volume

GeschriebeneDaten

Volume

GeschriebeneDaten

Volume

GeschriebeneDaten

Gekaufte physische Kapazität

GEMEIN-SAMER

SPEICHER-PUFFER


8

Durch den Einsatz der 3-Ebenen-Virtualisierungsfunktionen von 3PAR stellt der 3PAR InServ™ Storage-

Server Hosts Speicher-Volumes (LUNs) jeder Größe und für jedes Service Level bereit. Physische

Kapazitäten werden erst dann für Anwendungen zugewiesen, wenn Daten geschrieben werden.

Diese intelligente Zuweisung von Kapazitäten wird auf der gesamten InServ-Plattform eingesetzt.

Daher weisen alle Datenkopien im gesamten System „Thin Provisioning-Unterstützung“ auf. Die

Software-Funktion „Full Copy“ von 3PAR zur Erstellung kompletter physischer Kopien verbraucht

zum Beispiel nur genauso viele physische Kapazitäten wie das zugrunde liegende Thin Provisioning-

Volume. Mit 3PAR Virtual Copy, einer Technologie zum Erstellen von Snapshots zum gewünschten

Zeitpunkt, wird sogar noch mehr Speicher für lokale Kopien eingespart. Mit Virtual Copy werden nur

für die Änderungen am Basis-Volume oder an der Kopie (nach Erstellung der Virtual Copy) physische

Kapazitäten benötigt. Im Regelfall ist dies nur ein Bruchteil der Kapazität des Basis-Volumes. Schließlich

sind Kopien, die mit 3PAR Remote Copy auf andere InServ Storage-Server (in der Regel Remote-

Standorte) gespiegelt werden, genauso Speicherplatz sparend wie das Thin Provisioning-Basisvolume.

D E D I C AT E - O N - W R I T E

600 GB 600 GB 200 GB 200 GB

ZUWEISUNG DURCH 3PAR

ANWENDUNG ERKENNT

ANWENDUNG SCHREIBT

ZUWEISUNG DURCH 3PAR

UNGENUTZTEZUGEWIESENE

KAPAZITÄT

GENUTZTEZUGEWIESENE

KAPAZITÄT

Abb. 06

Bisher erforderliche Anstrengung

SCHRITT____________________________________________________________________________________________________

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1

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Suchen einer Anwendung, der der Speicherplatz ausgeht oder deren Leistung nachlässt

Festlegen, wie viel Speicher hinzugefügt wird

Zuweisung von Speicher aus dem Pool

Neuen Speicher zur Anwendungs-LUN hinzufügen oder neue Anwendungs-LUN bilden

BS-Dateisystem konfigurieren, um größere/neue LUN zu verarbeiten

Anwendung konfigurieren, um größere/neue LUN zu nutzen

Backup-System konfigurieren, um größere/neue LUN zu sichern

Pool ggf. wieder auffüllen (Festplatten kaufen, neue RAID-Gruppen erstellen)

Herkömmliches Fat

Provisioning

3PAR Thin

ProvisioningBESCHREIBUNG

V E R R I N G E R T E A R B E I T S L A S T: F O L G E N D E B E R E I T S T E L L U N G

Drastisch vereinfachte Anstrengung

Keinerlei Anstrengung notwendig

Schritte mit freundlicher Genehmigung von Riche Lary, Tutelary, LLC

Ermitteln, wie mehr Speicher bereitgestellt werden kann (LUN erweitern, neue LUN erstellen)

Festlegen, aus welchem Pool zusätzlicher Speicher erhalten werden kann (unter Berücksichtigung von Leistungs- und Verfügbarkeitspunkten)

Schutz (LUN-Masken) für Speicherserver setzen, sodass er von der Anwendung erkannt wird

Ggf. Switch-Zoning (logische Segmentierung des SAN) festlegen, sodass die Anwendung den Speicherserver erkennen kann

Abb. 05


9

Beachten Sie, dass sowohl für vollständige Kopien als auch für dezentral erstellte Kopien optional die

komplette physische Kapazität reserviert werden kann. Dies entspricht der zugewiesenen logischen

Kapazität des Thin Basis-Volumes.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese plattformübergreifende Effizienz erhebliches

Einsparungspotential in sich birgt. Zudem wird die technische Unzulänglichkeit der Replizierung

ungeschriebener Daten aufgehoben, welche eine Hauptursache für das Problem zugewiesener, aber

nicht genutzter Kapazitäten darstellt. Unternehmen können diesen Vorteil nutzen, indem sie lokale

und dezentrale Kopien für mehrere Anwendungen verwenden. Jetzt ist zum Beispiel die kostengünstige

Notfallwiederherstellung von Anwendungen möglich, deren Sicherung sich zuvor wirtschaftlich nicht

gelohnt hat.

zusammEnfassung DEr gEschäftlichEn vortEilE

geringere investitionskosten

Mit 3PAR Thin Provisioning werden die Investitionen für Festplatten reduziert oder sie können auf

unbestimmte Zeit verschoben werden (bei vielen Anwendungen fallen sie überhaupt nicht mehr

an). Bei Anwendungen, für die lokale oder dezentral erstellte Kopien verwendet werden, sind die

Einsparungen um ein Vielfaches höher als die Anzahl an Kopien. Finanz- und IT-Manager haben

somit eine sehr viel größere Kontrolle über Investitionsausgaben, die direkt mit der Rendite einer

beliebigen Anwendung in Relation gestellt werden können. Werden im Laufe der Zeit weitere

physische Kapazitäten gekauft und hinzugefügt, können Benutzer auch stärker von fallenden

Festplattenpreisen profitieren. Und schließlich lassen sich dank 3PAR Thin Provisioning die für

viele Speichersoftwareprodukte (wie SRM-Tools) anfallenden Lizenzgebühren reduzieren.

geringere betriebskosten

3PAR Thin Provisioning trägt zu einer erheblichen Senkung der Betriebskosten bei, da Energie

und Stellflächen eingespart werden. Kosten, die sonst für die Stromversorgung, die Kühlung und

die Gehäuse für unnötige Festplatten anfallen, werden gesenkt. Durch die einmalige Zuweisung

von Kapazitäten bleiben der IT-Organisation wiederholte, lästige und fehleranfällige Aufgaben

der nachfolgenden Speicherplanung und -bereitstellung erspart. Das Ergebnis ist eine reduzierte

Arbeitslast für Administratoren und vereinfachte Workflows in der gesamten IT-Organisation.

Beachten Sie, dass selbst die anfängliche, auf die jeweilige Anwendung abgestimmte Bereitstellung

von Volumes mit der 3PAR-Plattform nur eine Sache von Sekunden ist. So kann einer Anwendung

lebenslanger Speicher intelligent und innerhalb kürzester Zeit zugeteilt werden. Zu guter Letzt

N U R G E S C H R I E B E N E D AT E N W E R D E N R E P L I Z I E R T

THIN PROVISIONING-BASISVOLUME

(bei 0,03 EUR/MB)(bei 0,03 EUR/MB)

3PAR VIRTUELLE KOPIE 3PAR REMOTE COPY

. 3 T B. 3 T B . 3 T B. 3 T B

138.000 EUR

RAID-SCHUTZRAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ RAID-SCHUTZ

UNGENUTZTEZUGEWIESENE

KAPAZITÄT

GENUTZTEZUGEWIESENE

KAPAZITÄT

Abb. 07


10

werden Ausfallzeiten bei Anwendungen vermieden, die normalerweise bei späteren Zuweisungen,

Neukonfigurationen und beim Neustart entstehen.

schnelleres return on investment (roi)

3PAR Thin Provisioning spricht eines der wichtigsten Anliegen von Unternehmen an: die Rendite

von IT-Investitionen. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht Thin Provisioning eine größere Anzahl

Projekte zu geringeren Kosten. Mit Thin Provisioning können mit dem gleichen Budget mehr

Anwendungen bereitgestellt werden, da die Kosten für jede einzelne Anwendung sehr viel niedriger

sind als zuvor. Was genauso wichtig ist: Die Anwendungen können schneller bereitgestellt werden.

Die IT muss nicht mehr bis zur Budgetplanung des nächsten Quartals oder Jahres warten, bis

sie neue Anwendungen bereitstellen kann, die eine Kapitalrendite für ihr Unternehmen generieren

können. Es muss auch nicht mehr darauf gewartet werden, dass der benötigte Speicher geplant,

dimensioniert, verhandelt, beschafft und installiert wird, um ihn dann zuweisen zu können. Mit

einem kleinen Puffer physischer Kapazität kann die IT bei Bedarf neue Anwendungen schnell und

problemlos bereitstellen. In jedem Fall werden Verzögerungen beseitigt und die Kapitalrendite

erhöht.

Es sind stets Kapazitäten verfügbar, um neue Projekte zu starten. Außerdem hängt die Produktivität

des Administrators nicht mehr vom Kauf, der Planung oder Installation des Speichers ab. In der

Folge werden viele weitere Projekte mit ROI-Potenzial ins Leben gerufen, und der Beitrag der IT

zum gesamten Unternehmenserfolg nimmt zu.

PROJEKT

B

PROJEKT

BEXTRA-

PROJEKT

EXTRA-PROJEKT

PROJEKT

BPROJEKT

APROJEKT

A

Herkömmliche Speicherbereitstellung (Fat Provisioning)

N E U E P R O J E K T E B E I G L E I C H Z E I T I G E R R E D U Z I E R U N G VO N P R O J E K T R I S I K E N

3PAR Thin Provisioning

Aktuelles Quartal

(Projektstart, Speicherkauf)

Nächstes Quartal

(Projektbewertung)

10 TBs 5 TBs

hohe Kosten, geringer Gewinn geringe Kosten, hoher Gewinn

ERFOLG-

REICH ERFOLG-

REICH ERFOLG-

REICHGESCHEI-

TERTGESCHEI-

TERT

PROJEKT

A

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

Geschrie-bene Daten

PROJEKT

APROJEKT

B

GEMEIN-SAMER

SPEICHER-PUFFER

Abb. 08


11

3Par thin Provisioning: architEKtur

Um die Arbeitsweise von 3PAR Thin Provisioning zu verstehen, ist es von Vorteil, sich zunächst mit

dem Virtualisierungsansatz von 3PAR vertraut zu machen.

herkömmliche verwaltung virtueller volumes mit 3Par

Das 3PAR InForm-Betriebssystem arbeitet mit der Speicherzuordnung auf drei Ebenen, was in etwa

der virtuellen Speicherarchitektur von Server-Betriebssystemen entspricht. Die erste Zuordnungsebene

virtualisiert physische Festplatten in einem Pool gleich großer Blöcke („Chunklets“) von je 256 MB

und verwaltet redundante Pfade zu jedem einzelnen Chunklet und zu jeder Festplatte. Da diese

Chunklets sehr klein sind, kann eine unzureichende Ausnutzung von Speicherressourcen vermieden

werden. Volumes können präzise bemessen anstatt in willkürlichen Schritten vergrößert zu werden.

Durch die granulare Struktur der Chunklets wird die Leistung aller Anwendungen, unabhängig

von ihren Kapazitätsanforderungen, verbessert, da die Chunklets über viele oder sogar Hunderte

von Festplatten verteilt werden können. Da über das System auf jedes Chunklet zugegriffen werden

kann, entstehen keine Bereiche mit unzugänglichen Speicherkapazitäten.

Auf der zweiten Zuordnungsebene werden die Chunklets mit den logischen Laufwerken (Logical

Disks, LDs) verknüpft. Diese Verknüpfung ermöglicht die Erstellung logischer Laufwerke auf Basis

von Vorlagen, die auf RAID-Eigenschaften und den Speicherorten der Chunklets im gesamten System

basieren. Logische Laufwerke können je nach benötigtem Service Level an viele Parameter wie Kosten,

Kapazität, Leistung und Verfügbarkeit angepasst werden. Darüber hinaus wird die Arbeitslast durch

die Kombination der ersten und zweiten Zuordnungsebene über mehrere Festplatten und deren

Fibre Channel-Verbindungen verteilt. Auf der dritten Zuordnungsebene werden herkömmliche

virtuelle Volumes (VVs) mit mehreren logischen Laufwerken verknüpft. VVs sind virtuell dargestellte

Kapazitäten, die letztlich auf Hosts und zu Anwendungen exportiert werden.

V E R W A LT U N G V I R T U E L L E R V O L U M E S

logische laufwerke werden im

voraus zugewiesen,

um die gesamte logische

Kapazität virtueller

volumes zu erweitern

oltP Dw

host-sErvErsiehe sehen luns mit

maßgeschneiderter leistung, verfügbarkeit und Kapazität

virtuEllE volumEs jeder größe (jeweils 1 gb bis 2 tb)

logischE laufwErKEmaßgeschneiderte Kosten, leistung und verfügbarkeit

durch intelligente Kombinationen aus chunklets

PhYsischE laufwErKEeingeteilt in chunklets

(je 256 mb)

Abb. 09


12

Bei der herkömmlichen Verwaltung von Virtual Volumes erfolgen sämtliche Zuordnungen bei der

Erstellung der Virtual Volumes. Nach der Erstellung können zwar noch Änderungen vorgenommen

werden (z. B. zur Optimierung des Chunklet-Speicherorts), doch die komplette Zuordnung bleibt

dauerhaft für alle logischen Kapazitäten eines Basis-Virtual-Volumes erhalten. Die zugrunde

liegenden Chunklets und logischen Laufwerke (bzw. Teile von logischen Laufwerken) werden somit

im Voraus einem Virtual Volume zugewiesen, unabhängig davon, wie viele Daten in dieses Virtual

Volume geschrieben werden.

(Eine Verwaltung dieser Layer oder Verknüpfungen durch den Benutzer ist nicht erforderlich,

sondern erfolgt automatisch durch das InForm-Betriebssystem. Auf einzelne Anwendungen

abgestimmte Virtual Volumes können in nur wenigen Sekunden erstellt und auf Hosts exportiert

werden.).

volume-verwaltung mit 3Par thin Provisioning

Bei der Volume-Verwaltung mit 3PAR Thin Provisioning wird die im Voraus festgelegte Zuweisung

physischer Kapazitäten entfernt. Die Volume-Verwaltung mit Thin Provisioning baut auf der

herkömmlichen Volume-Verwaltung von 3PAR auf, wurde jedoch um eine Zwischenfunktion, die

so genannte CPG-Funktion (Common Provisioning Group, gemeinsame Provisioning-Gruppe),

ergänzt. Die CPG-Funktion sitzt zwischen dem Virtual Volume-Layer und dem LD-Layer (logical

disk, logisches Laufwerk). Im Gegensatz zur herkömmlichen Verwaltung virtueller Volumes von

3PAR, bei der Virtual Volumes zu 100 % durch logische Laufwerke abgedeckt sind, erstellt die CPG-

Funktion bei Bedarf logische Laufwerke aus freien Chunklets. Anschließend enthält eine gemeinsame

Provisioning-Gruppe (CPG) Zuordnungen ihrer „eigenen“ logischen Laufwerke zu Virtual Volumes,

denen sie zugeordnet wurden. Ein Basis-Virtual-Volume, das von einer CPG abhängt, wird als Thin

Provisioned Virtual Volume (TPVV) bezeichnet. Wie bei der herkömmlichen Verwaltung von Virtual

V E R W A LT U N G V I R T U E L L E R V O L U M E S M I T T H I N P R O V I S I O N I N G

host-sErvErsiehe sehen luns mit

maßgeschneiderter leistung, verfügbarkeit und Kapazität

virtuEllE volumEs jeder größe (jeweils 1 gb bis 2 tb)

logischE laufwErKEmaßgeschneiderte Kosten, leistung und verfügbarkeit durch intelligente

Kombinationen aus chunklets

PhYsischE laufwErKEeingeteilt in chunklets (je 256 mb)

logische laufwerke werden bei

bedarf erstellt und

zugewiesen, um den

beschreibbaren bereich

virtueller volumes zu erweitern

oltP Dw

gEmEinsamE Provisioning-gruPPEn verwalten der Erstellung und

zuweisung von logischen laufwerken

Abb. 10


13

Volumes werden auch hier die Aufgaben parallel von verschiedenen Systemressourcen ausgeführt.

Dabei sind die Chunklets über viele oder sogar Hunderte von Festplatten verteilt.

thin Provisioned virtual volumes (tPvvs)

Virtuelle Kapazitäten werden den Host-Servern und Anwendungen als TPVVs dargestellt. Bei der Erstellung eines TPVV wird ein Bruchteil seiner exportierten virtuellen Kapazität den LD-Bereichen der CPG zugeordnet. Wenn eine Anwendung Daten in ein TPVV schreibt, weist das InForm-Betriebssystem in kleinen Schritten Speicherplatz aus den im Voraus zugeordneten LD-Bereichen zu, der dann mit Daten gefüllt werden kann. Wenn der verfügbare Speicherplatz in den LD-Bereichen, die dem TPVV zugeordnet sind, zu klein wird, werden automatisch neue Kapazitäten zugewiesen, indem neue LD-Bereiche in der CPG zugeordnet werden.

TPVVs verhalten sich wie herkömmliche Virtual Volumes. Der Host kann die Unterschiede zwischen beiden Volumes nicht erkennen. TPVVs können als Basis-Volumes für virtuelle Kopien, vollständige Kopien oder dezentral erstellte Kopien dienen. Wie herkömmliche Virtual Volumes können auf einzelne Anwendungen abgestimmte TPVVs in nur wenigen Sekunden erstellt und zu Hosts exportiert werden.

gemeinsame Provisioning-gruppen (common Provisioning groups, cPgs)

Wie bereits erwähnt, bilden CPGs einen Pufferpool von LDs. Über einen entsprechenden Mechanismus können bei Bedarf LD-Kapazitäten automatisch für zugeordnete TPVVs reserviert werden. Haupteigenschaften von CPGs:

Zusammenfassung granularer Kapazitäten in Form von Pools: • CPGs ermöglichen den granularen, gemeinsamen Zugriff auf logische Pool-Kapazitäten. Es ist nicht mehr notwendig, logische Laufwerke (ob groß oder klein) im Voraus für herkömmliche Virtual Volumes zu reservieren, sondern mehrere TPVVs können einen Pool von logischen Laufwerken (CPGs) gemeinsam nutzen. Benötigt ein TPVV zusätzliche dedizierte Kapazitäten, weist eine CPG dem TPVV automatisch logische Kapazitäten zu, indem sie neue LD-Bereiche aus dem Pool zuordnet. Während eine CPG also reservierte logische Laufwerke enthält, werden die Ressourcen aus dem Pool erst dann für TPVVs reserviert, wenn sie benötigt werden.

Automatisches Wachstum:• Eine CPG ist standardmäßig so konfiguriert, dass neue logische Laufwerke erzeugt werden, sobald der verfügbare LD-Speicher unter einen festgelegten Schwellenwert fällt. Der anfängliche Pool von logischen Laufwerken besteht nur aus einem Bruchteil der exportierten virtuellen Kapazität zugeordneter TPVVs und wächst im Laufe der Zeit automatisch mit, um den Speicherplatzbedarf von Anwendungen zu decken. Das Wachstum der logischen Kapazitäten bildet gewissermaßen das Wachstum der tatsächlich genutzten Kapazitäten ab. So haben Kunden die Möglichkeit, physische Kapazitäten nach Bedarf zu kaufen und zu installieren. Logische Laufwerke können auch manuell einer CPG zugeordnet werden.

Darüber hinaus werden die Template-Eigenschaften für logische Laufwerke (wie RAID-Eigenschaften und Speicherort der Chunklets) pro CPG festgelegt und gelten gleichermaßen für alle logischen Laufwerke einer CPG. Um den maximalen Nutzen aus Thin Provisioning zu ziehen, können Benutzer Anwendungen nach Service-Leveln ordnen, die dann mit verschiedenen CPGs verknüpft werden können. Damit sind Benutzer nicht nur in der Lage, die Anwendungsanforderungen zu erfüllen, sondern es können auch mehr Volumes auf eine CPG zugreifen und somit einen gemeinsamen Speicherpuffer nutzen.


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so funktioniert 3Par thin Provisioning:

(1) CPG-Erstellung: Um die Vorteile von Thin Provisioning nutzen zu können, erstellt der

Benutzer zunächst eine CPG. Die Template-Eigenschaften für logische Laufwerke wie zum

Beispiel RAID-Eigenschaften und Speicherort der Chunklets im System werden basierend

auf den Anwendungsanforderungen festgelegt. Darüber hinaus wird die Wachstumsrate

logischer Laufwerke in Gigabyte (GB) angegeben. Die Wachstumsrate definiert die Größe

des anfänglich erstellten logischen Laufwerks sowie das Wachstum logischer Laufwerke,

die später mit zunehmender Verwendung von Kapazitäten durch die Anwendung verfügbar

sind. Alternativ kann der Benutzer manuell logische Laufwerke in eine CPG aufnehmen

und das automatische Wachstum logischer Kapazitäten deaktivieren, indem er die

Wachstumsrate auf Null konfiguriert. Dies kann nützlich sein für Benutzer, die im Voraus

eine festgelegte Menge Kapazitäten für TPVVs zuordnen und den nicht zugeordneten Rest für

herkömmliche VVs verwenden möchten. Zum Schluss werden noch Zuordnungswarnungen

und Zuordnungsgrenzen für die CPG basierend auf den Anwendungsanforderungen und

der internen Speicher- und Zuordnungsrichtlinie festgelegt.

(2) TPVV-Erstellung: Um virtuelle Kapazitäten auf den Host zu exportieren, erstellt der Benutzer

ein TPVV und exportiert es als VLUN auf den Host. Bei der Erstellung wird das TPVV mit

einer CPG verknüpft, die eine geringe Menge logische Kapazitäten, d. h. einen Bruchteil

ihrer exportierten virtuellen Kapazität, für dieses TPVV reserviert.

2 ) T P V V- E R S T E L L U N G

LD

TPVVs

OLTP

------------

Gemeinsame Provisioning-Gruppen

Abb. 12

1 ) C P G - E R S T E L L U N G

LD


Abb. 11


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(3) Kapazitätszuweisung: Während Anwendungen Daten in die TPVVs schreiben, wird in

kleinen Schritten Speicherplatz aus den im Voraus zugeordneten LD-Bereichen zugeordnet,

der dann mit Daten gefüllt werden kann. Ist der TPVV-Speicher nahezu erschöpft, ordnet die

CPG dem TPVV neue LD-Bereiche aus der CPG zu.

(4) Automatisches Wachstum: Sobald die verfügbare logische Kapazität innerhalb der CPG unter

einen festgelegten Schwellenwert fällt, fügt die CPG automatisch logische Laufwerke mit

einer festgelegten Wachstumsrate hinzu. Eine CPG fährt so lange mit dem Hinzufügen von

logischen Laufwerken fort, bis entweder ihre Zuordnungsgrenze erreicht ist oder nicht mehr

genügend physischer Speicher zur Verfügung steht, um die Anforderungen einer bestimmten

LD-Eigenschaft zu erfüllen.

3 ) K A PA Z I TÄT S Z U W E I S U N G

LD


TPVVs

OLTP

Neue Schreibvorgänge

Abb. 13

4 ) A U T O M . W A C H S T U M


LD

TPVVs

OLTP

Neue Schreibvorgänge

----

------

LD

Abb. 14


16

3Par thin Provisioning: bEnachrichtigungEn

3PAR Thin Provisioning bietet verschiedene Kategorien von Benachrichtigungen, die den Storage-

Administrator über wichtige Ereignisse informieren:

Zuordnungswarnungen: Eine Zuordnungswarnung warnt den Storageadministrator, wenn •

ein bestimmter Schwellenwert für logische Kapazitäten erreicht ist. Zuordnungswarnungen

können einzeln für TPVVs und CPGs festgelegt werden.

Zuordnungsgrenzen: Zuordnungsgrenzen verhindern, dass Run-Away-Anwendungen, also •

Anwendungen, die sich in einem abnormalen Zustand befinden und weiterhin Daten in das

Storage-System schreiben, logische Kapazitäten über einen bestimmten Schwellenwert für

logische Kapazitäten hinaus in Anspruch nehmen. Zuordnungsgrenzen können einzeln für

TPVVs und CPGs festgelegt werden. Ist die Zuordnungsgrenze für ein TPVV erreicht, beendet

die dem TPVV zugeordnete Kapazität ihr Wachstum, und die Anwendung kann keine Daten

mehr in diese Kapazität schreiben. Ähnliches gilt für eine CPG: Ist die Zuordnungsgrenze

erreicht, wird die automatische Erstellung neuer logischer Laufwerke deaktiviert, falls

diese zuvor konfiguriert wurde. Werden weitere Daten in TPVVs geschrieben, die der CPG

zugeordnet sind, wird eine Fehlermeldung ausgegeben, bis der Grenzwert angehoben wird.

• Verwendete physische Kapazitäten: Wenn die verfügbaren Kapazitäten auf dem 3PAR

InServ Storage-Server von herkömmlichen Virtual Volumes und/oder TPVVs verwendet

werden, werden mehrere vorkonfigurierte Benachrichtigungen erzeugt, die Auskunft

über die genutzte physische Kapazität (in Prozent) der gesamten Systemkapazität geben.

Storageadministratoren, die mit CPGs arbeiten, die mit Standardeigenschaften für

logische Laufwerke konfiguriert wurden, nutzen diese Benachrichtigung als Vorwarnung

dafür, dass neue physische Kapazitäten eingeplant und hinzugefügt werden müssen. In

dem unwahrscheinlichen Fall, dass effektive physikalische Kapazitäten genutzt werden,

unterdrückt der 3PAR InServ Storage-Server das Schreiben in diese Kapazitäten, bis neue

Kapazitäten ergänzt wurden.

Diese Benachrichtigungen, kombiniert mit den Mechanismen zur Übertragung von

Benachrichtigungen (3PAR InForm CLI, 3PAR InForm GUI, SNMPv2 Traps, und email/page

von 3PAR Central) ermöglichen Storageadministratoren die optimale Nutzung von 3PAR Thin

Provisioning.

zusammEnfassung

3PAR Thin Provisioning ist eine neue, kostengünstige Möglichkeit zur Beschaffung und Verwaltung

von Speicherkapazitäten. Thin Provisioning löst das Problem zugewiesener, aber nicht genutzter

Kapazitäten und hilft Unternehmen, Millionen von Euro für Basis- und replizierte Kapazitäten

sowie damit verbundene Kosten für Gehäuse, Stromversorgung, Kühlung und Softwarelizenzen

einzusparen. Es bietet eine einfache und effiziente Möglichkeit, Projektkosten direkt mit dem

Projektergebnis zu verknüpfen, ohne dass der Storage reservierende Benutzer sein Verhalten

ändern muss. Gleichzeitig reduziert Thin Provisioning die negativen Auswirkungen komplexer

Bereitstellungen, indem spätere Bereitstellungsaufgaben und Workflows vermieden werden.


17

Da Thin Provisioning einen Speicherpool von Kapazitäten erstellt, die erst beim Schreiben

zugewiesen werden, werden die Kosten nicht an der Anzahl der Projekte gemessen wie bei der

Technologie „Dedicate-on-Allocation“ (Reservierung bei Zuordnung), sondern an der Summe der

geschriebenen Daten. So können Unternehmen nicht nur besser von fallenden Festplattenpreisen

profitieren, sondern Projekte auch schnell und problemlos auf Anfrage initiieren. Ohne finanzielle

und zeitliche Verzögerungen, die bei der herkömmlichen Bereitstellung entstehen, kann eine größere

Anzahl viel versprechender Anwendungen implementiert und somit eine schnellere Kapitalrendite

erzielt werden.

übEr 3Par

3PAR® (NYSE Arca: PAR) ist der weltweit führende Anbieter im Bereich Utility Storage. Dieser Begriff

bezeichnet hochgradig virtualisierte, eng geclusterte und dynamische mehrstufige Speicher-Arrays,

die eigens für das Utility Computing entwickelt wurden. Unternehmen können damit kosteneffektive

virtualisierte IT-Infrastrukturen für eine flexible Arbeitslastkonsolidierung erstellen. 3PAR Utility

Storage bietet gegenüber herkömmlichen Arrays eine stabilere und flexiblere Infrastruktur bei

niedrigeren Gesamtbetriebskosten. Damit ist die Lösung perfekt für Kunden geeignet, die ihre

IT-Umgebung an sich schnell ändernde Geschäftsanforderungen anpassen müssen. 3PAR ist ein

Vorreiter bei umweltverträglicher Thin Provisioning-Technologie, die eine optimale und effiziente

Ausnutzung von Speicherplatz bietet. Zudem bietet 3PAR Produkte mit geringem Stromverbrauch

und engagiert sich stark für umweltbewusstes Handeln. Mit 3PAR konnten Kunden ihre Kosten für

zugewiesene Speicherkapazität, Administration und SAN-Infrastruktur reduzieren und gleichzeitig

die Anpassungsfähigkeit und Flexibilität ihrer Umgebung erhöhen. 3PAR Utility Storage ist dafür

ausgelegt, die Anforderungen in den Bereichen Speicherkonsolidierung bei offenen Systemen,

integriertes Lebenszyklusmanagement von Daten und leistungsintensive Anwendungen zu erfüllen.

Weitere Informationen finden Sie auf der 3PAR-Website unter: www.3PAR.com.

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THIN PROVISIONING

HERKÖMMLICHE SPEICHERBEREITSTELLUNG (PROVISIONING)

ZUWEISEN & KAUFEN

Einmalige Zuweisung, Nachkauf bei Bedarf

mehr Projekte, gleiches Budget

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T H I N P R O V I S I O N I N G : E F F I Z I E N T E K A PA Z I TÄT S Z U W E I S U N G U N D - B E S C H A F F U N G

Abb. 14

DEutschEs hEaDquartEr

3PAR GmbHErika-Mann-Str. 62

D-80636 München

Telefon: +49 (0)89 51717 5566

Fax: +49 (0)89 51717 576

Email: [email protected]

hauPtvErwaltung usa

3PAR Inc.4209 Technology Drive

Fremont, CA 94538, USA

Rufnummer: +01-510-413-5999

Fax: +1-510-413-5699

Email: [email protected]

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3PAR Thin Provisioning - Vermeidung von zugewiesenem aber … · 2013-02-11 · 3PAR Thin Provisioning Vermeidung von zugewiesenem aber nicht genutztem Storage bei gleichzeitiger