All in one oder was? Hyper-konvergente Systeme

Hyperconvergence – der neue Hype?

Nach längerer Pause möchte ich heute mal wieder ein aktuelles Thema aufgreifen und ein paar Grundlagen und Gedanke dazu vorstellen.

Es geht um das Thema Hyper-konvergente Systeme. Was ist das? Was machen diese Systeme? Wie sind sie aufgebaut?  und was bringt mir das?

Was sind Hyper-konvergente Systeme?

Hyper-konvergente Systeme sind im ersten Ansatz x86 basierte Hardware die verschiedene Komponenten aus einem Rechenzentrum vereinen. Hier werden, simpel ausgedrückt, Computing Leistung (CPU und RAM) mit Netzwerkfunktion und Storage verbunden. Dieses alles in einer Box.

Ziel ist es IT Infrastruktur zu vereinfachen und so auf Administrativer Seite einfachere Strukturen zu etablieren, Man könnte es mit „Alles aus einer Hand“ umschreiben. Dieses greift, für die doch komplexe Idee natürlich als einzelnes Schlagwort, zu kurz.

In einem älteren Artikel habe ich das Thema im Prinzip schon einmal angesprochen (Zukunft der Ressourcen im RZ). Hier ging es zwar primär um die Last am Hypervisor, aber wir werden sehen das ein Hyper-konvergentes System nicht so viel anders zu betrachten ist.

Abbildung 1: Hyper-konvergente Systeme – OHNE und MIT Management Funktionalität

Was machen diese Systeme ?

Hyper-konvergente Systeme sind DIE Verwirklichung des Software defined Data Centers [SDDC]. Hier wird vor allem Storage und Netzwerk in Software gegossen und realisiert. Grundlage dafür sind (z.B. im vmware Jargon) vSAN und NSX bzw. allgemein Software defined Network [SDN]. Erst diese Lösungen ermöglichen es die ehemaligen RZ Bereiche Storage und Netzwerk auch in die Hyper-konvergente Appliance zu packen. Das ganze wird vom Hypervisor „zusammengehalten“, dieser sorgt für die Ressourcenverteilung und die Orchestrierung.

Nun gibt es Hyper-konvergente Systeme die „nur“ die einzelnen Silos in einer Box zusammenfassen und alles weiter weitgehend der Virtualisierungsplattform überlassen. Andere bieten spezielle Management Lösungen auf, oder für das entsprechende System. Anbieter sind hier z.B. Simplivity, Nutanix oder vmware EVO:RAIL um nur einige zu nennen.

Wie sind sie aufgebaut?

Wie bereits angedeutet machen echte Hyper-konvergente Systeme nicht einfach eine Zusammenfassung der RZ Silos: Computing, Storage und Networking in eine Box oder Appliance aus. Diese Funktionen werden sehr oft auch durch spezielle physikalische Einschübe und Karten unterstützt und ergänzt. So sind eingebaute Switche, Karten zur Hardware unterstützten Deduplizierung, Replikation usw. anzufinden.

Gerade die Funktionen des eingebauten Managements sind die tatsächlichen Plus Punkte welche die Systeme einerseits unterscheiden, andererseits aber auch erst zu den Hyper-konvergenten Lösungen machen.

Problem hierbei ist, das meines Wissens nach nur Lösungen eines Anbieters miteinander kompatibel sind! Hier gilt es zu prüfen ob man die Abhängigkeit von einem Anbieter will und ob dieser auch das anbietet was man braucht. Bitte daran denken, das Sie vielleicht in einem  ½ oder 1 Jahr größere oder andere Systeme brauchen die der gewählte Anbieter so vielleicht nicht bereitstellen kann. Ein Anbieterwechsel wird dann aufwendig und unter Umständen auch sehr teuer.

vmware EVO:RAIL ist hier eine kleine Ausnahme, da hier verschiedene Anbieter vorhanden sind, die diese „Definition“ unterstützen.

Was bringt mir das?

Tja, was bringt mir nun der Einsatz einer Hyper-konvergenten Plattform? Vor allem eine Vereinfachung der Systemlandschaft im RZ. Wenn denn alle mitspielen ;-). Denn typischerweise reissen Sie vorhandene Team- und Aufgabenstrukturen auseinander bzw. ein. Mit einer Hyper-konvergenten Plattform haben plötzlich Netzwerkadministratoren oder Storageexperten keine, bzw. andere Aufgaben. Also bitte dieses vorher in Betracht ziehen und sehen wie die Kollegen eingebunden bzw. „verändert“ werden können.

Die Hersteller sprechen oft davon, das Hyper-konvergente Systeme eben keine „Spezialisten“ mehr benötigen. Dieses ist zweischneidig (siehe oben) und nicht ganz so einfach wie dargestellt. Sicher lässt sich ein vSAN mit wenigen Mausklicks und Konfigurationen auch von Storage „Laien“ erstellen. Brauche ich daher keine „Kenner der Materie“ mehr? Ich denke nicht. Gerade im virtuellen Netzwerkbereich hilft mir z.B. NSX dabei schnell und konsistent auf Anforderungen zu reagieren, aber ohne Netzwerkkenntnisse geht es nicht. Ausserdem – was mache ich im Falle eines Fehlers oder Problems? Fachwissen ist immer noch mehr als nützlich und notwendig. Nur werden mit diesen Systemen die „KnowHow Silos“ aufgebrochen. Gut ist es wenn ein Team nun sowohl Netzwerker, als auch Storage Spezialisten und Kenner der Hypervisor Plattformen beinhalten.

Wenn alles passt gewinnen Sie tatsächlich eine höhere Dynamik bei Erweiterungen und Änderungen im RZ. Wie so oft werden hier wieder die OPEX Kosten in der Fokus geraten.

Ausserdem eigenen sich Hyper-konvergente Lösungen nicht für jede Art von Workload und Anforderung. Daher muß sicher „noch“ nicht jeder Storageexperte um seinen Job bangen, Weiterbildung kann aber nie schaden ;-).

Vorteile

Hyper-konvergente Syteme sind Lösungen für virtuelle Umgebungen. In virtuellen Umgebungen steht die VM im Mittelpunkt, der Workload der einzelnen VM ist mit klassischen Lösungen aber nicht, oder nur sehr schwer zu messen und zu steuern.

Beispiel Storage: Früher hatte jeder physikalische Server seine entsprechenden Storage Anbindungen. Der Datenbank Server eher schnelle LUNs für die Logpartitionen. Der Fileserver dagegen eher mehr „Masse“ als Geschwindigkeit. Packt man virtuellen Load auf „klassische“ physikalische Umgebungen geht viel Potential verloren. Eine LUN die 5-10 VMs hostet kann entweder für die einen gut und die anderen schlecht konfiguriert werden, oder ein Mittelmass für alle bereitstellen.

Policie driven ist hier der Ansatz den Hyper-konvergente Lösungen fahren. Je nach VM und „Leistungs- oder Anforderungsparametern“ werden diese optimiert platziert und betrieben (Netzwerkbandbreite, Storage IOPS usw.) je nachdem was die Lösung bereitstellen kann.

Welche Szenarien sind gut für Hyper-konvergente Lösungen?

Aus meiner Sicht vor allem zwei Bereiche:

1. Unternehmen mit vielen kleineren Standorten: Hier bieten die meisten Hersteller eine deutliche Vereinfachung in den Rechnerräumen (vom RZ zu sprechen ist hier oft übertrieben) der Zweigstellen oder kleinen Standorte. Nun stehen ein oder zwei 2U Systeme statt mehrere Hosts, Switche und Storage Systeme im Rack. Auch bestehen oft Funktionen um die Aussenstellen mit einer Zentrale oder untereinander zu backupen oder zu synchronisieren. Die Management Funktionen der Systeme sind hier besonders zu betrachten. Wir alles einfacher zu administrieren und zu monitoren?
   Hier kommen auch die gern genannten „einfach zu installierenden“ Systeme zum Tragen. Gerade in abgesetzten Standorten gibt es eben nicht das Spezialisten-Team. Hier sind diese Systeme oft im Vorteil.
2. Mal wieder die oft strapazierten VDI (Virtual Desktop Infrastructure) Umgebungen, denn meist ist es simpel zusätzliche Ressourcen in Form von weiteren Appliances in einen bestehenden Verbund Hyper-konvergenter Systeme einzubinden (natürlich nur vom gleichen Hersteller!). Somit ist eine Skalierung recht einfach durchzuführen. Auch hier gehört wieder ein kritischer Blick auf die Management Lösungen der Appliances.

Knackpunkte

Wie jede Lösung haben auch die Hyper-konvergenten Systeme einige Knackpunkte die vor der Anschaffung genau untersucht und bedacht werden müssen. Einige habe ich schon angesprochen.

• Prüfen Sie die Zuständigkeiten und Strukturen ihrer IT! Nichts macht mehr Probleme als Mitarbeiter oder Kollegen die um Ihre Position oder gar Stelle bangen. Der Storage Kollege der sich überflüssig fühlt oder der Netzwerker der sich übergangen fühlt machen Ihnen spätestens im Nachgang große Probleme.
• Die Anforderungen an die unterschiedlichen Workloads Ihrer IT Systeme sollten im Vorfeld bekannt oder ermittelt werden. Leistet die angedachte Lösung alles was Sie benötigen? Oder ist die Hyper-konvergente Lösung nur für einen bestimmten Bereich sinnvoll (warum auch nicht, nicht immer muß man alles auf einmal ändern).
• Erweiterung der Infrastruktur! Haben Sie bereits 10GB Netzwerke in allen Standorten? SDN und virtual SAN funktionieren nur sinnvoll mit dieser Bandbreite. Also zur Investition auch gegebenenfalls neue 10GB Switche + Kabel + Zubehör hinzurechnen. (Manche Hyper-konvergenten Systeme beinhalten echte physikalische Switche, die ersetzten aber keine redundanten separaten Switche!)
• Redundanz: Auch Hyper-konvergente Systeme arbeiten erst ab min. zwei Systemen redundant! Also „mal ein System anschaffen und sehen was es bringt“ ist nicht möglich.
• Wie passen die Hyper-konvergenten Systeme grundsätzlich in die Systemlandschaft (Backuplösungen, Administration und Management, Monitoring etc.)

Fazit

Wie man vielleicht aus diesem kurzen Beitrag entnehmen kann, bieten die Hyper-konvergenten Systeme im gut geplanten und richtigen Umfeld viele entscheidende Vorteile. Um diese zu nutzen gibt es aber doch eine ganze Menge zu beachten und zu planen. Wie immer ist eine gute Vorarbeit das halbe Projekt. Vergleichen Sie nicht nur stumpf Funktionen, versuchen Sie vielmehr Anbieterlösungen an Hand von konkreten Anforderungsliste zu vergleichen und durchaus auch den einen oder anderen PoC (Proof of Concept) anzufragen.