{"id":36005,"date":"2019-10-31T22:09:06","date_gmt":"2019-10-31T19:09:06","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/otkazoustojchivost-v-shd-qsan\/"},"modified":"2019-10-31T22:09:06","modified_gmt":"2019-10-31T19:09:06","slug":"otkazoustojchivost-v-shd-qsan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/otkazoustojchivost-v-shd-qsan","title":{"rendered":"Fehlertoleranz in der SAN Qsan","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

In der heutigen IT-Infrastruktur sind Datenspeichersysteme, die durch Virtualisierung weit verbreitet sind, das Herzst\u00fcck, das alle virtuellen Maschinen speichert. Ein Ausfall dieses Knotens kann den Betrieb eines Rechenzentrums vollst\u00e4ndig stoppen. Obwohl ein erheblicher Teil der Serverhardware in irgendeiner Form von Haus aus ausfallsicher ist, werden aufgrund der besonderen Rolle des Speichersystems in einem Rechenzentrum h\u00f6here Anforderungen an seine 'Lebensf\u00e4higkeit' gestellt.<\/p>\n

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\"Fehlertoleranz
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Die effektivste Methode zur Sicherstellung der Ausfallsicherheit in der IT ist die Verwendung mehrerer Exemplare von Hardware und Software (im einfachsten Fall \u2013 Duplizierung). Nat\u00fcrlich kann das Speichersystem vollst\u00e4ndig dupliziert werden. F\u00fcr das Disaster Recovery wird genau dieser Ansatz gew\u00e4hlt. Aber nicht alle Unternehmen k\u00f6nnen sich eine solche L\u00f6sung leisten. Dabei geht es nicht nur um die doppelte Kostenstruktur f\u00fcr die Hardware, sondern auch um andere Kosten f\u00fcr die Organisation und die sp\u00e4tere Wartung einer solchen L\u00f6sung. <\/p>\n

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Die M\u00f6glichkeit, Hardware zu duplizieren, hebt jedoch nicht die Notwendigkeit auf, die Ausfallsicherheit auf Komponentenebene sicherzustellen. Insbesondere im Speichersystem werden Redundanzen bei Netzteilen, K\u00fchleinheiten, Speicherlaufwerken und nat\u00fcrlich den Controllern eingesetzt. All dies ist schon lange zur Norm geworden. Es ist schwierig, ein Speichersystem zu finden, das nicht auf einem solchen Design basiert. Qsan <\/a><\/noindex>Hier ist das keine Ausnahme. Doch in diesem Artikel m\u00f6chten wir \u00fcber das sprechen, was nicht sofort ins Auge f\u00e4llt, und das gleichzeitig darauf abzielt, die Ausfallsicherheit des gesamten Systems zu erh\u00f6hen.<\/p>\n

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K\u00fchlmodule<\/h3>\n

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Sehr h\u00e4ufig werden in Speichersystem <\/a><\/noindex>2U-3U-Geh\u00e4usen kombinierte Module verwendet, die Netzteile und Ventilatoren in einem vereinen. Einerseits ist das praktisch, da nur ein Block gewartet werden muss. Andererseits kann, wenn das K\u00fchlsystem ausf\u00e4llt, das Netzteil aus Sicherheitsgr\u00fcnden abgeschaltet werden, um eine \u00dcberhitzung zu vermeiden. Und es k\u00f6nnte eine nicht extrem kritische Situation entstehen, aber es lohnt sich offenbar nicht, dem Speichersystem zus\u00e4tzliche Schwachstellen hinzuzuf\u00fcgen.<\/p>\n

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Die K\u00fchlung im SAN Qsan ist in Form von separaten Modulen mit \u201eHot-Swap\u201c organisiert, die unabh\u00e4ngig von den Stromversorgungsbl\u00f6cken sind. Tats\u00e4chlich verf\u00fcgen die Stromversorgungsbl\u00f6cke \u00fcber eigene Ventilatoren, die zur Bel\u00fcftung der Stromversorgungsbl\u00f6cke dienen. Das K\u00fchlmodul enth\u00e4lt zwei unabh\u00e4ngige Ventilatoren, die sich gegenseitig absichern. Es gibt zwei solcher Module im SAN: rechts und links \u2013 f\u00fcr eine effiziente Bel\u00fcftung aller Komponenten. Wenn einer der Ventilatoren ausf\u00e4llt, erh\u00f6hen alle anderen automatisch ihre Drehzahlen, um den entstandenen Mangel an Luftstrom auszugleichen. Aus diesem Grund hat ein Ventilatorausfall keine Gefahr einer \u00dcberhitzung des gesamten Ger\u00e4ts zur Folge.<\/p>\n

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Topologie der Verbindung von Erweiterungsregalen<\/h3>\n

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Klassisches Anschlussdiagramm Erweiterungsregalen<\/a><\/noindex> zu SAN bedeutet eine Topologie, die als Kaskade bezeichnet wird. In diesem Fall werden die entsprechenden Controller des Regals und des SAN \u00fcber ein einzelnes SAS-Kabel miteinander verbunden. Insgesamt ergibt sich so 2 Kabel f\u00fcr ein Zweicontroller-System. Wenn ein zweites angeschlossen werden soll, wird es auf die gleiche Weise an das erste Regal angeschlossen. Und so weiter. Der Vorteil dieser Topologie ist die einfache Umsetzung in der Hardware. Der Nachteil ist eine gewisse Anf\u00e4lligkeit f\u00fcr pl\u00f6tzliche Unterbrechungen der SAS-Verbindung aufgrund des Ausfalls nicht verbundener Controller von SAN und Regal oder aufgrund der Abschaltung eines der Erweiterungsregale in der Mitte der Kette. Infolgedessen wird der Zugriff auf einen Teil der Speicherger\u00e4te verloren gehen und eine m\u00f6gliche Unterbrechung der RAID-Gruppe kann entstehen, wenn sie auf mehrere Geh\u00e4use \u201everteilt\u201c ist.<\/p>\n

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Qsan verf\u00fcgt \u00fcber einen Schutz gegen den Ausfall von Controllern in Form einer internen logischen Verbindung der Controller \u00fcber das Backplane des SAN. Das bedeutet, dass der SAN-Controller nicht nur den direkt an ihn angeschlossenen JBOD-Controller sieht, sondern auch den \u201eNachbar\u201c-Controller \u00fcber einen speziellen Link im Backplane. Infolgedessen wird, wenn ein solches Szenario eintritt und niemand physisch die SAS-Kabel zwischen SAN und Regal zieht, der Zugriff auf alle Speicherger\u00e4te erhalten bleiben.<\/p>\n

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\"Fehlertoleranz<\/p>\n

Um zu verhindern, dass die SAS-Kette aufgrund eines Stromausfalls im Erweiterungsregal unterbrochen wird, wird normalerweise eine andere Anschluss-Topologie verwendet \u2013 ein umgekehrter Kaskadenanschluss. In diesem Fall wird das Speichersystem direkt an das erste und letzte Regal in der Kette angeschlossen, sodass auf die Laufwerke von beiden Seiten zugegriffen werden kann.<\/p>\n

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\"Fehlertoleranz<\/p>\n

Wenn eine st\u00e4rkere Absicherung gew\u00fcnscht ist, k\u00f6nnen gr\u00f6\u00dfere Konfigurationen erstellt werden, zum Beispiel mit einer Baumtopologie. Alternativ kann auch eine Kombination der erw\u00e4hnten Topologien verwendet werden. Dies ist dank der Vielzahl von SAS-Anschl\u00fcssen an den Ger\u00e4ten m\u00f6glich (2 an jedem Speichercontroller und 5 an jedem JBOD-Controller) mit automatischer Erkennung der Betriebsmodi f\u00fcr Ein- und Ausgabe. Das Wichtigste ist, dass der Administrator nicht durcheinanderkommt. Das Speichersystem wird in der Lage sein, die Konfiguration korrekt einzustellen.<\/p>\n

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Schneller Wiederaufbau<\/h3>\n

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Die Verf\u00fcgbarkeit von Ersatzfestplatten mit \"Hot Swap\"-Funktion in dem System erh\u00f6ht die Zuverl\u00e4ssigkeit der Informationsspeicherung erheblich. Allerdings bedeutet die blo\u00dfe Bereitstellung solcher Festplatten noch nicht einen absoluten Schutz. Der Grund ist, dass der Wiederherstellungsprozess (Rebuild) recht zeitaufwendig und oft langwierig ist. Die Arbeitsintensit\u00e4t entsteht durch den fortlaufenden Zugriff auf die Hauptdaten. Das hei\u00dft, das System muss zus\u00e4tzlich zu der aktuellen Arbeit auch Daten auf die neue Festplatte kopieren. Die Dauer des Rebuilds h\u00e4ngt direkt von der Kapazit\u00e4t des Speichermediums und seinen Geschwindigkeitsmerkmalen ab. Da das System keine Kenntnis \u00fcber den tats\u00e4chlich belegten Speicherplatz auf den Festplatten hat, kopiert es w\u00e4hrend des Rebuild-Prozesses einfach alles: Block f\u00fcr Block. <\/p>\n

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Infolgedessen kann der Wiederaufbau einer modernen Festplatte mit einer gro\u00dfen Kapazit\u00e4t von \u00fcber 10 TB bei erheblicher Last auf dem Speichersystem leicht eine Woche oder l\u00e4nger in Anspruch nehmen. Zudem muss ber\u00fccksichtigt werden, dass w\u00e4hrend des Rebuilds die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls anderer Laufwerke aufgrund der erh\u00f6hten Belastung deutlich steigt. Dies kann bereits eine ernsthafte Gefahr darstellen, wenn beispielsweise RAID5 verwendet wird.<\/p>\n

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Um dieses Problem zu l\u00f6sen, haben viele Entwickler von Speichersystemen daran gearbeitet, den Wiederherstellungsprozess zu beschleunigen. Hierf\u00fcr k\u00f6nnen unterschiedliche Ans\u00e4tze verwendet werden, aber der Kern ist derselbe \u2013 nur die tats\u00e4chlich belegten Bl\u00f6cke werden beim Rebuild kopiert. Auch Qsan hat sich dieses Problems angenommen. Bei den Speichersystemen dieses Anbieters wird mit aktivierter Option Schneller Wiederaufbau<\/a><\/noindex> Das System verfolgt die verwendeten Bl\u00f6cke f\u00fcr die Aufzeichnung, sodass es im Falle eines Festplattenausfalls nur diese auf ein neues Speicherger\u00e4t kopieren kann.<\/p>\n

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\"Fehlertoleranz<\/p>\n

Die Option Fast Rebuild ist standardm\u00e4\u00dfig bei der Erstellung neuer Volumes nicht aktiviert, da ihre Nutzung die Leistung beeintr\u00e4chtigen kann, insbesondere bei zuf\u00e4lligen Schreibvorg\u00e4ngen, weil:<\/p>\n

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  1. Es ist notwendig, die Aufzeichnung in Bl\u00f6cken zu verfolgen;<\/li>\n
  2. Beim Rebuild erfolgt keine Neuberechnung der Pr\u00fcfziffern f\u00fcr nicht belegten Speicher, daher muss dieser Bereich vor einer neuen Aufzeichnung zun\u00e4chst \u201einitialisiert\u201c werden.<\/li>\n<\/ol>\n

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    Deshalb wird empfohlen, Fast Rebuild nicht f\u00fcr Volumes zu verwenden, die beispielsweise stark belastete Datenbanken oder \u00dcberwachungssysteme enthalten, wo das Volume letztlich ohnehin zu 100 % gef\u00fcllt wird. F\u00fcr Datei- oder Mailserver hingegen ist diese Option \u00e4u\u00dferst n\u00fctzlich.<\/p>\n

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    Zum Abschluss<\/h2>\n

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    Jeder Hersteller von Speicherarrays geht davon aus, dass seine Ger\u00e4te zuverl\u00e4ssig sind. Wenn es keine gravierenden Fehler bei der Entwicklung der Ger\u00e4te gibt und kein \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Sparwahn bei der Herstellung und Pr\u00fcfung vorhanden ist, kann man insgesamt dem Anbieter zustimmen. Jedoch muss man verstehen: <\/p>\n

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