Hyperkonvergente Infrastruktur: Was sie ist, was sie macht und für was sie gut ist

Ivan Pepelnjak.
Ein Interview mit dem Rechenzentrums- und Netzwerkexperten Ivan Pepelnjak.
 
Traditionell, konvergent oder hyperkonvergent? Für die Infrastruktur in Rechenzentren stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Was wo wie Sinn macht hängt von vielen Parametern ab, wie uns der Rechenzentrums- und Netzwerkexperten Ivan Pepelnjak in einem Interview erklärte.
 
Was ist eine hyperkonvergente Infrastruktur?
Pepelnjak: Der Begriff "hyperkonvergente Infrastruktur" wurde nicht im Engineering sondern im Marketing geschaffen und ist deshalb nicht klar definiert. Verwendet wird er, wenn eine Lösung im Rechenzentrum Speicher- und Rechenressourcen integriert. Zudem gibt es keine Trennung zwischen Speicher- und Rechnernetzwerk. Dies wird normalerweise erreicht, indem Speichergeräte in Servern als Grundlage für eine verteilte Speicherlösung verwendet werden.
 
Wie unterscheidet sie sich von einer konvergenten Infrastruktur und einer nicht-konvergenten Infrastruktur?
Wie im Fall der hyperkonvergenten Infrastruktur gibt es keine klare Definition dieser beiden Begriffe. Bei einer nicht-konvergenten Infrastruktur sind Rechner- und Speichernetzwerk getrennt. Zu einer konvergenten Infrastruktur ist die Unterscheidung schwieriger, da zum Beispiel FibreChannel over Ethernet (FCoE) FibreChannel mit Ethernet kombiniert und oft als konvergente Infrastruktur bezeichnet wird.
 
Konvergente Infrastruktur besteht meist aus einem geteilten externen Speicher (FibreChannel, iSCSI, etc), der – je nach Hersteller – mehr oder weniger mit Rechenressourcen integriert ist. Die Integration erfolgt mittels Orchestrierungssoftware oder Virtual Machine Monitor (VMM).
 
Bei einer hyperkonvergenten Infrastruktur wird normalerweise serverbasierter Speicher zu virtuellem Netzwerkspeicher gemacht. Dies reduziert zwar die Anzahl Hardwarekomponenten im Rechenzentrum, bringt aber neue speicherbezogene Herausforderungen und Dilemmas.
 
Was sind die Vorteile einer hyperkonvergenten Infrastruktur?
Die Reduktion der Hardwarekomponenten und der Ersatz von Storage Arrays durch kostengünstigeren serverbasierten Speicher sind klare Vorteile. Einige hyperkonvergente Produkte können zudem die Replikation des Speichers sowohl innerhalb eines Rechenzentrums wie auch verteilt über mehrere Rechenzentren vereinfachen. Der Teufel steckt aber wie üblich auch da in den Details. Viele hyperkonvergente Produkte werden mit einem vorinstallierten Hypervisor ausgeliefert oder bieten einen vereinfachten Installationsprozess an. Dies vereinfacht und beschleunigt die Inbetriebnahme.
 
Was sind die Nachteile einer hyperkonvergenten Infrastruktur?
Es gibt etliche Aspekte, über welche die Anbieter hyperkonvergenter Systeme nicht gern sprechen.
  • Erhöhte Netzwerknutzung: Hyperkonvergente Infrastruktur verwendet das Netzwerk zur Replikation von Daten über mehrere redundante Speicherknoten, was den Netzwerkverkehr erhöht.
  • Erhöhter Speicherbedarf: Speicherarrays verwenden normalerweise eine RAID-Technologie, die nur zu geringem Overhead führt. Bei einer hyperkonvergenten Infrastruktur werden mehrere Datenkopien angelegt, was durchaus zu einem Overhead von 200 Prozent führen kann.
  • Erhöhte Komplexität der Software: Die Komplexität einer verteilen Speicherlösung ist inhärent grösser als die eines traditionellen Storagearrays.
  • Relative Unreife: Während es sich bei Storagearrays um eine sehr ausgereifte Technologie handelt, sind die meisten hyperkonvergenten Lösungen erst seit ein paar Jahren auf dem Markt.
  • Probleme mit der Hardware, sowohl in Bezug auf Kompatibilität als auch auf andere Probleme: Obwohl hyperkonvergente Systeme als software-definierte Lösungen angepriesen werden, spielt die Wahl der richtigen Hardware in der Realität eine übergeordnete Rolle.
Was sind die hauptsächlichen Anwendungsfälle?
Hyperkonvergente Lösungen sind ideal für Umgebungen in denen die Daten nicht kritisch sind und für das Recovery Point Objective (RPO) bei der Disaster Recovery einen höheren Wert tolerieren. Typische Anwendungsfälle finden sich in folgenden Bereichen: Server für Virtual Desktop Infrastructure (VDI), Private und Public Cloud, Diskimages von virtuellen Maschinen (VM), sekundärer Speicher und Backup/Archivierung von Appliances und Systemen.
 
Können sie in vorhandene Umgebungen integriert werden oder mit diesen koexistieren?
Absolut und das gilt für beides. Die meisten hyperkonvergenten Lösungen verwenden einen der gebräuchlichen Hypervisoren (vSphere, Hyper-V oder KVM) und präsentieren den verteilten Speicher als iSCSI- oder NFS-Target. Die Hypervisor-Software kann immer noch andere Speicherzugriffsmethoden nutzen und so beispielsweise Diskimages von VMs auf hyperkonvergentem Speicher sichern während gleichzeitig für eine missionskritische Datenbank ein traditionelles oder rein flash-basiertes Storage Array verwendet wird.
Die gebräuchlichsten Zugriffsmethoden sind iSCSI und NFS. Hyperkonvergente Lösungen, die FibreChannel verwenden, sind in der Praxis selten anzutreffen.
 
Wie sieht es kostenseitig aus? Was gilt es zu beachten?
Die Anbieter hyperkonvergenter Lösungen behaupten, dass eine solche günstiger sei als eine traditionelle Lösung. Für einen Kostenvergleich gilt es aber alle Kostenelemente zu beachten.
  • Hyperkonvergente Speicher- und Rechner-Hardware ist günstiger. Es braucht aber mehr Massenspeicher (SSDs oder Festplatten) und eine schnellere Netzwerkinfrastruktur.
  • Die Kosten für Softwarelizenzen sind höher, da kommerzielle Software für verteilten Speicher relativ teuer ist. Man darf auch nicht vergessen, dass die hyperkonvergente Software, die im Hypervisor läuft, dedizierte CPU-Ressourcen in der Form eines Prozessorkerns braucht. Das führt meist zu zusätzlichen Lizenzkosten für den Hypervisor.
  • Der Ausbau der Hardware einer hyperkonvergenten Infrastruktur ist schneller, da es nur zwei zusätzliche Komponenten im Rack braucht: Server und Ethernet-Switches. Der Zeitaufwand für die Softwarekonfiguration hängt vom jeweiligen Anbieter ab und kann sich stark unterscheiden.
  • Es fallen sowohl Supportkosten für Software wie auch für Hardware an. Im Vergleich zu traditionellen Storage Arrays sind die Supportkosten für hyperkonvergente Software tendenziell höher, während die Supportkosten für Hardware substantiell tiefer liegen. Verwendet man eine hochredundante Rechner-/Speicher-Architektur, so kann man auch meist auf die hochpreisige Wartung mit kurzen Reaktionszeiten verzichten.
  • Die zunehmende Beliebtheit von flash-basiertem Speicher hat die traditionelle Speicherlandschaft in den letzten Jahren signifikant verändert. Das betrifft nicht nur die Technologie, sondern auch die Kosten. Es gibt Anbieter von Speicherlösungen, welche die Kosteneffizienz von hyperkonvergenter Infrastruktur erreichen oder gar übertreffen ohne dabei die Vorteile von traditionellen Storage Arrays aufzugeben. Diese Option sollte nicht unbeachtet bleiben. (Gespräch: Christoph Jaggi)
Ivan Pepelnjak gilt als einer der weltweit führenden Experten auf dem Gebiet von Netzwerken, Cloud, Rechenzentren und skalierbarem Web Application Design. Sein Blog ist eines der meistgelesenen Technologie-Blogs weltweit. Als Consultant berät und begleitet er Unternehmen durch Paradigmenwechsel und zeigt auf, wie gleichzeitig die Kosten verringert und die operationelle Effizienz gesteigert werden können. Seine Webinare, Bücher und Blogeinträge machen sein breitgefächertes Wissen der Allgemeinheit zugänglich.
 
Hinweis: Die Data Center Interest Group Switzerland (DIGS), veranstaltet am 6. April einen Anlass zum Thema "Hyperconverged Infrastructure", bei dem im Detail auf die technischen und betrieblichen Aspekte eingegangen wird. Das Thema wird auch am 16. Mai am DC Day abgehandelt.