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Schwierigkeiten bei hyper-konvergenten Netzwerken und wie man sie löst

Computing, Storage und Netzwerk in einer hyper-konvergenten Umgebung zu vereinen, hat viele Vorteile. Allerdings müssen Sie die Latenz im Auge behalten.

Hyper-konvergente Architekturen bringen Unternehmen, die sie implementieren, große Vorteile. In vielen Umgebungen gibt es eine Handvoll an Anwendungen, die entweder sehr hohe Performance fordern oder sehr spezielle Performance voraussetzen. Daraus können wiederum Flaschenhälse in den hyper-konvergenten Netzwerken entstehen.

In jedem hyper-konvergenten Design ist das Netzwerk am wenigsten konvergent. Ein hyper-konvergentes Netzwerk vereinigt Storage, das auf mehreren Nodes oder Knoten verteilt ist. Anwendungen können sich zwischen diesen Nodes bewegen, um auf einer anderen CPU zu laufen. Netzwerke sind ziemlich statisch. Bandbreite lässt sich nicht auf die Nodes verteilen und der physische Kabelsalat einer hyper-konvergenten Architektur kann einschüchternd sein. Vergessen Sie nie, dass eine hyper-konvergente Architektur ein Cluster ist. Darin befinden sich möglicherweise sehr viele Nodes. All diese Knoten müssen miteinander kommunizieren, damit sie alle synchronisiert sind.

In der Vergangenheit besaßen herkömmliche Clusters ein dediziertes Storage-System, auf das alle zugegriffen und worüber sie Daten gemeinsam genutzt haben. Eine hyper-konvergente Architektur fasst in der Regel internes Storage von jedem Node in einem virtuellen Storage Pool zusammen. Hat eine Umgebung hohe Ansprüche an I/O, dann kann das Netzwerk sehr stark belastet werden. Sowohl die Kommunikation zwischen den Nodes als auch die I/O-Kommunikation des Storages sind für zusätzliche Latenz verantwortlich. In einer Flash-basierten, hyper-konvergenten Architektur mag das durchaus spürbar sein.

Das hyper-konvergente Netzwerkproblem lösen

Nachfolgend finden Sie einige Bereiche, die bei der Lösung von Netzwerkproblemen in einer hyper-konvergenten Umgebung helfen können.

Stellen Sie sicher, dass das Netzwerk eine sehr hohe Performance aufweist. Die Norm ist 10 Gigabit Ethernet (10GbE). Verwenden Sie für die gegenseitigen Verbindungen Fiber und keine Kupferkabel. In den meisten Umgebungen werden Sie einen Top-of-Rack oder sehr hochwertigen Switch finden, der für die interne Node-zu-Node-Kommunikation verantwortlich ist. Dann gibt es noch einen 40GbE Uplink zum Kern, für die Verbindung mit der restlichen Umgebung.

Im Idealfall gibt es in solchen Umgebungen Vorverkabelung und sie setzen Patch Panels für die endgültige Verbindung zwischen aktiven Komponenten ein. Das Ziel ist, dass Sie einen Node nicht öffnen müssen, um Umzüge zu realisieren, Erweiterungen anzubringen und Änderungen durchzuführen. In Fachkreisen wird das auch True Structured Cabling genannt. Damit wird gleichzeitig das größte Performance-Problem eines Netzwerks gelöst: keine optimale Performance oder totaler Verlust der Verbindung.

Implementieren Sie ein dediziertes Storage Netzwerk. Die meisten hyper-konvergenten Architekturen benötigen Ethernet für das gesamte Netzwerk. Das gilt sowohl für Storage als auch Computing. Spendieren Sie dem Storage I/O nach Möglichkeit ein spezielles Netzwerksegment. Ein dediziertes hyper-konvergentes Netzwerk isoliert Storage Traffic vom Server-zu-Server-Traffic. Das Resultat ist eine beständigere Performance.

Untersuchen Sie, wie Daten in der hyper-konvergenten Architektur gespeichert werden. Alle hyper-konvergenten Architekturen müssen Storage irgendwie als gemeinsam präsentieren können, auch wenn sich das Storage selbst intern befindet. Anbieter verwenden bisher zwei Methoden, um diese Präsentation realisieren zu können:

  • Replikation erstellt in nahezu Echtzeit auf einem oder mehreren anderen Nodes in der hyper-konvergenten Architektur ein Abbild einer virtuellen Maschine (VM). Sollte eine VM umziehen müssen, kann es dafür eine dieser Replikationen auf einem anderen Knoten nutzen. Aus Sicht des Speicherplatzes ist das etwas verschwenderisch. Aus der Perspektive von Storage I/O ist das weniger dramatisch, da nur einige Nodes in den Replikations-Prozess involviert sind.
  • Aggregation erstellt einen virtuellen Pool an Storage, der aus allen internen Medien der Nodes im Cluster besteht. Aus Kapazitätssicht das wesentlich effizienter, aber Aggregation benötigt normalerweise höheres I/O.

Anbieter verwenden ihre eigenen Tricks im Hinblick auf diese beiden Methoden. Aus diesem Grund wird die Leistung zwischen den Angeboten variieren.

Eine der größten Herausforderungen bei hyper-konvergenten Netzwerken ist Skalierbarkeit. Um die Probleme mit der physischen Skalierbarkeit zu adressieren, verwenden Sie eine strukturierte Verkabelungsmethode wie weiter oben in diesem Beitrag beschrieben. Je mehr Nodes Sie hinzufügen, desto komplexer werden die Softwareprobleme. Das gilt vor allen Dingen bei der aggregierten Methode. Je mehr Nodes, desto mehr I/O Traffic gibt es und desto komplexer wird die Umgebung. Sollte Ihre Firma mit mehreren Dutzend Nodes planen und spezielle Ansprüche an die Performance stellen, dann ist eine traditionellere Architektur mit dedizierten Stufen an Computing und Storage möglicherweise die bessere Entscheidung.

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Artikel wurde zuletzt im Juni 2016 aktualisiert

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