{"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":"Ausfallsicherheit in der Qsan-Speicherl\u00f6sung","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. Der Ausfall dieses Knotens kann den gesamten Betrieb eines Rechenzentrums zum Stillstand bringen. Obwohl ein erheblicher Teil der Serverhardware in irgendeiner Form eine Ausfallsicherheit \u201evon Haus aus\u201c bietet, werden aufgrund der besonderen Rolle des Speichersystems in einem Rechenzentrum h\u00f6here Anforderungen an die \u201eLebensf\u00e4higkeit\u201c gestellt.<\/p>\n

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\"Ausfallsicherheit
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Die effektivste Methode zur Gew\u00e4hrleistung der Ausfallsicherheit in der IT besteht darin, mehrere Exemplare von Hardware und Software zu nutzen (im einfachsten Fall \u2013 Duplizierung). Nat\u00fcrlich kann das Speichersystem vollst\u00e4ndig dupliziert werden. Dieses Vorgehen wird insbesondere bei der Katastrophenwiederherstellung genutzt. Aber nicht alle Unternehmen k\u00f6nnen sich eine solche L\u00f6sung leisten. Es geht nicht nur um die doppelte Kosten der Hardware, sondern auch um zus\u00e4tzliche Ausgaben f\u00fcr die Einrichtung und den weiteren Betrieb einer solchen L\u00f6sung. <\/p>\n

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Die M\u00f6glichkeit der Verdopplung der Hardware bedeutet jedoch nicht, dass die Notwendigkeit zur Sicherstellung der Ausfallsicherheit auf Komponentenebene entf\u00e4llt. Insbesondere in Storage Area Networks (SAN) wird eine Redundanz bei den Netzteilen, K\u00fchlmodulen, Speichermedien und nat\u00fcrlich den Controllern angewendet. All dies ist bereits l\u00e4ngst zur Norm geworden. Es ist schwierig, ein SAN ohne einen solchen Aufbau zu finden. Qsan <\/a><\/noindex>Hier ist es nicht anders. In diesem Artikel m\u00f6chten wir jedoch \u00fcber Aspekte sprechen, die nicht sofort ins Auge fallen und die in erster Linie darauf abzielen, die Ausfallsicherheit des Systems insgesamt zu erh\u00f6hen.<\/p>\n

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K\u00fchlmodule<\/h3>\n

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Sehr h\u00e4ufig werden in Speicher-System <\/a><\/noindex>2U-3U-Geh\u00e4usen kombinierte Module verwendet, die Netzteile und L\u00fcfter vereinen. Einerseits ist dies praktisch, da nur ein Modul gewartet werden muss. Andererseits kann das Netzteil im Falle eines Ausfalls des K\u00fchlsystems deaktiviert werden, um eine \u00dcberhitzung zu vermeiden. Dies mag zwar nicht als kritische Situation erscheinen, doch zus\u00e4tzliche Schwachstellen im SAN sollten eindeutig vermieden werden.<\/p>\n

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Die K\u00fchlung im Qsan-Speichersystem erfolgt durch separate Module mit \u201eHot-Swap\u201c, die unabh\u00e4ngig von den Stromversorgungsbl\u00f6cken sind. In den Stromversorgungen sind eigene L\u00fcfter vorhanden, die die PSU selbst k\u00fchlen. Jedes K\u00fchlmodul beherbergt zwei unabh\u00e4ngige Ventilatoren, die sich gegenseitig absichern. Im Speichersystem gibt es zwei solcher Module: eines rechts und eines links, um eine effiziente K\u00fchlung aller Komponenten zu gew\u00e4hrleisten. Wenn ein Ventilator ausf\u00e4llt, erh\u00f6hen alle anderen automatisch ihre Drehzahl, um den entstandenen Luftstrommangel auszugleichen. Daher stellt ein L\u00fcfterausfall keine Gefahr einer \u00dcberhitzung des gesamten Ger\u00e4ts dar.<\/p>\n

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Topologie der Erweiterungsanschl\u00fcsse<\/h3>\n

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Klassisches Anschlussschema Erweiterungsregale<\/a><\/noindex> Die SCSI-Architektur verwendet eine Topologie, die als Kaskade bezeichnet wird. Dabei werden die entsprechenden Controller-Regale und die Speicher-Subsysteme \u00fcber ein einziges SAS-Kabel miteinander verbunden. Insgesamt ergibt sich somit eine Verkabelung von zwei Kabeln f\u00fcr ein Zwei-Controller-System. Wenn ein weiteres Regal angeschlossen werden soll, erfolgt dies auf die gleiche Weise wie beim ersten Regal. Und so weiter. Ein Vorteil dieser Topologie ist die einfache Umsetzung in der Hardware. Ein Nachteil hingegen ist die gewisse Anf\u00e4lligkeit f\u00fcr pl\u00f6tzliche Unterbrechungen der SAS-Verbindung, die durch den Ausfall von nicht untereinander verbundenen Controllern und Regalen oder durch das Abschalten eines der Erweiterungsregale in der Mitte des Netzwerks entstehen kann. Dies kann zum Verlust des Zugriffs auf Teile der Speichermedien und m\u00f6glicherweise zum Zusammenbruch der RAID-Gruppe f\u00fchren, wenn diese \u00fcber mehrere Geh\u00e4use verteilt ist.<\/p>\n

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Der Ausfall von Controllern bei Qsan wird durch eine interne logische Verbindung der Controller \u00fcber den Backplane der Speicherl\u00f6sung abgesichert. Das bedeutet, der Speichercontroller erkennt nicht nur den direkt angeschlossenen JBOD-Controller, sondern auch den \"Nachbarn\" \u00fcber einen speziellen Link im Backplane. Sollte also ein solcher Fall eintreten und niemand physisch die SAS-Kabel zwischen dem Speicher und dem Rack abziehen, bleibt der Zugriff auf alle Speicher erhalten.<\/p>\n

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\"Ausfallsicherheit<\/p>\n

Um einen Bruch der SAS-Verbindung, beispielsweise durch einen Stromausfall des Erweiterungsgeh\u00e4uses, zu verhindern, wird h\u00e4ufig eine andere Anschluss-Topologie verwendet \u2013 der umgekehrte Kaskadenanschluss. Dabei wird die Speicherl\u00f6sung direkt mit dem ersten und letzten Geh\u00e4use in der Kette verbunden, wodurch der Zugriff auf die Speichermedien von beiden Seiten erfolgt.<\/p>\n

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\"Ausfallsicherheit<\/p>\n

Wenn Sie einen st\u00e4rkeren Schutz w\u00fcnschen, k\u00f6nnen Sie gr\u00f6\u00dfere Konfigurationen aufbauen, beispielsweise mit einer Baumtopologie. Alternativ k\u00f6nnen Sie die Komplexit\u00e4t durch Kombinationen der erw\u00e4hnten Topologien erh\u00f6hen. Dies ist m\u00f6glich dank der gro\u00dfen Anzahl von SAS-Schnittstellen an den Ger\u00e4ten (2 bei jedem Storage-Controller und 5 bei jedem JBOD-Controller) mit automatischer Erkennung der Ein-\/Ausgangsmodus. Wichtig ist, dass der Administrator nicht den \u00dcberblick verliert. Die Storage-L\u00f6sung wird die Konfiguration jedoch korrekt einrichten k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Schnelles Rebuild<\/h3>\n

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Das Vorhandensein von \u201eHot Spare\u201c-Festplatten im System erh\u00f6ht die Datenspeicherzuverl\u00e4ssigkeit erheblich. Doch die blo\u00dfe Tatsache, dass solche Festplatten bereitgestellt werden, garantiert nicht den vollst\u00e4ndigen Schutz. Der Wiederherstellungsprozess (Rebuild) ist h\u00f6chst arbeitsintensiv und oft zeitaufwendig. Diese Arbeitsintensit\u00e4t entsteht durch den konstanten Zugriff auf die prim\u00e4ren Daten. Das bedeutet, dass das System neben der laufenden Arbeit auch Daten auf die neue Festplatte kopieren muss. Die Dauer des Rebuilds h\u00e4ngt dabei direkt von der Kapazit\u00e4t des Speichers und dessen Geschwindigkeitsmerkmalen ab. Da das System nichts \u00fcber den tats\u00e4chlich belegten Speicherplatz auf den Festplatten wei\u00df, kopiert es w\u00e4hrend des Rebuilds einfach alles: blockweise. <\/p>\n

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Daher kann die Wiederherstellung einer modernen Festplatte mit \u00fcber 10 TB Kapazit\u00e4t unter erheblicher Last auf der SAN leicht eine Woche und mehr in Anspruch nehmen. Auch sollte man bedenken, dass w\u00e4hrend des Rebuilds die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls anderer Festplatten aufgrund der erh\u00f6hten Belastung erheblich steigt. Dies kann ernsthafte Gefahren darstellen, beispielsweise bei der Verwendung von RAID 5.<\/p>\n

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Um dieses Problem zu l\u00f6sen, haben viele Entwickler von Speicherl\u00f6sungen an der Beschleunigung des Wiederherstellungsprozesses gearbeitet. Es gibt verschiedene Ans\u00e4tze, aber das Grundprinzip ist das Kopieren nur der tats\u00e4chlich belegten Bl\u00f6cke w\u00e4hrend eines Rebuilds. Auch Qsan hat sich mit diesem Problem besch\u00e4ftigt. Bei den Speicherl\u00f6sungen dieses Anbieters wird bei aktivierter Option Schnelles Rebuild<\/a><\/noindex> das System verfolgt die f\u00fcr Schreibvorg\u00e4nge verwendeten Bl\u00f6cke und hat somit die M\u00f6glichkeit, im Falle eines Festplattenausfalls nur diese auf ein neues Laufwerk zu kopieren.<\/p>\n

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\"Ausfallsicherheit<\/p>\n

Die Option Schnelles Rebuild ist bei der Erstellung neuer Volumes standardm\u00e4\u00dfig nicht aktiviert, da ihre Nutzung Auswirkungen auf die Leistung hat, insbesondere bei zuf\u00e4lligen Schreibvorg\u00e4ngen, da:<\/p>\n

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  1. Die Verfolgung der Schreibvorg\u00e4nge in die Bl\u00f6cke erforderlich ist;<\/li>\n
  2. bei einem Rebuild keine Pr\u00fcfziffern f\u00fcr nicht belegte Bereiche neu berechnet werden, weshalb die betreffende Fl\u00e4che bei einer neuen Beschriftung zuerst \u201einitialisiert\u201c werden muss.<\/li>\n<\/ol>\n

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    Daher wird die Verwendung von Fast Rebuild f\u00fcr Volumes, beispielsweise mit stark beanspruchten Datenbanken oder in Video\u00fcberwachungssystemen, wo das Volume letztlich ohnehin zu 100 % gef\u00fcllt sein wird, nicht empfohlen. F\u00fcr File- oder Mailserver hingegen ist diese Option \u00e4u\u00dferst n\u00fctzlich.<\/p>\n

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    Abschlie\u00dfend<\/h2>\n

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    Jeder Hersteller von Speicherl\u00f6sungen geht davon aus, dass seine Ger\u00e4te zuverl\u00e4ssig sind. Wenn es keine schwerwiegenden Fehler bei der Entwicklung der Ger\u00e4te und kein \u00fcberm\u00e4\u00dfiges Sparen w\u00e4hrend ihrer Produktion und Testung gibt, kann man im Allgemeinen dem Anbieter zustimmen. Allerdings muss man verstehen: <\/p>\n

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