Snapshots und Automatisiertes Speicher-Tiering

Introduction

Snapshots sind ein wichtiges Feature moderner SAN/NAS Technologien und vor allem für virtuelle Speicher absolut unverzichtbar, da alle Backup-Anwendungen für virtuelle Maschinen im ersten Schritt der Erstellung eines VM-Backups Logical Unit (LU) Snapshots erstellen. Dennoch kann das Speichern des kompletten Verlaufs eines Snapshots im 1. Tier eine Herausforderung sein.

Problem

Alle herkömmlichen Snapshot-basierten Speichersysteme sind mit zwei Problemen konfrontiert:

Verschwendung des Speicherplatzes und Verschlechterung der Leistung. Während Daten (VM-Images) an sich nicht viel Speicherplatz benötigen, kann der Verlauf eines Snapshots recht groß sein.

Wenn man über die Nutzung von Snapshots spricht, ist zu berücksichtigen, dass der Speicherplatz des primären Speichers wie folgt verwendet werden kann:

  • ROH – gesamte Kapazität des Speichersystems,
  • Verwendbar – Speicherplatz, der nach allen Operationen, die den Speicher beanspruchen (RAID, synchrone Spiegelung, Löschcodierung usw.), für den Benutzer verfügbar bleibt,
  • Speicherplatz für Snapshots – als Teil des verwendbaren Speicherplatzes, der speziell für Snapshots reserviert wurde.

Das führt zu einer massiven Verschwendung des teureren Speicherplatzes, was insbesondere beim Übergang von Spindel-Festplatten zu Flash-Datenträgern kritisch wird.

Standard Synchronisierung
Dieses Problem wird teilweise durch die Verwendung von Informations-Lebenszyklus-Management (ILM) Systemen gelöst. Ein Beispiel für diese ILM-Systeme stellt das automatische oder manuelle Tiering dar. Diese Systeme verfügen über ein separates kostengünstiges Pool, in dem sich die sogenannten “kalten” Daten befinden. Tiering, ob manuell oder automatisch, kostet jedoch Zeit. Außerdem führt Tiering zu einer stärkeren Belastung der Hardware-Ressourcen, da die Daten stets von einem Tier auf den anderen kopiert werden. Das wiederum hat eine kürzere Lebensdauer der Flash-Datenträger zur Folge.

Snapshots und Snapshots mit automatischem Speicher-Tiering werden gewöhnlich entweder als Copy-on-Write (COW, Kopieren beim Schreiben) oder als Redirect-on-Write (ROW, Weiterleitung beim Schreiben) implementiert. Beide Verfahren können wie folgt charakterisiert werden:

  • COW-Snapshots benutzen die Lies-Ändere-Schreib-Strategie. Das heißt, dass das System beim Eintreffen eines neuen Datenblocks den ursprünglichen Datenblock zuerst an einen anderen Ort verschiebt und den neuen Block anschließend anstelle der ursprünglichen Daten schreibt. Das System muss dabei anstatt nur einer gleich drei Operationen ausführen (einen Lesevorgang und zwei Schreibvorgänge). Das führt zu einer zusätzlichen Belastung der Hardware, die bei den Snapshot-Operationen verwendet wird und zu einer schlechteren Leistung.
  • ROW ist eine Fragmentierung, bei der die neuen Daten nicht sequenziell, sondern an einer anderen Stelle des Laufwerks gespeichert werden. Das ergibt zufällige Schreib- und Leseoperationen, was wiederum zu einer schlechteren Leistung führt. Außerdem wird bei ROW der komplette Snapshot-Verlauf gespeichert, was auch einen größeren Speicherverbrauch bedeutet.
Mit anderen Worten, COW hat große Auswirkungen auf die Leistung, während ROW die Leistung auf Kosten des Speicherplatzes erhöht.

Lösung

StarWind bietet einen zusätzlichen Knoten für günstige SATA-Spindeln mit hoher Speicherkapazität. Dieser Knoten dient ausschließlich zum Speichern von Snapshots. “Kalte“ Daten werden dabei automatisch auf diesen dedizierten Knoten - den Snapshot Tier - verschoben. Dadurch behält der primäre Speicher nur “heiße” Daten und bietet mehr verwendbaren Speicherplatz im teuren hochperfomanten primären Tier. Anstatt alle “kalten” Daten im primären Flash-Speicher zu behalten, werden diese Daten auf den günstigen dedizierten SATA-Speicher verschoben.
StarWind Automatisiertes Speicher-Tiering

Fazit

Mit StarWind:
  • vergrößert sich die Menge des verwendbaren Speicherplatzes, da alle “kalten” Daten im dedizierten günstigen Speicher gespeichert werden,
  • vermeiden Sie Leistungseinbußen, da nicht performance-kritische Daten im Untersystem der Datenträger abgeladen werden,
  • verlängert sich die Lebensdauer der SSD, da weniger Schreiboperationen benötigt werden,
  • verbessert sich die Redundanz und vereinfacht sich die Wiederherstellung nach einem Systemabsturz, da Snapshot-Verläufe physisch getrennt vom primären Speicher gespeichert werden.

Mit dem dediziertem Snapshot-Speicher von StarWind Virtual SAN vermeiden Sie Probleme, die für herkömmliche Speicherlösungen typisch sind: verschwendeter Speicherplatz und schlechtere Leistung. StarWind erhöht die Effizienz der Speicherplatznutzung auf dem primären Speicher, steigert die Leistung und verlängert die Laufzeit der Flash-Laufwerke.



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