20090102zz NetApp Effizienter Speicher für Green IT im RZ

Wachsende Datenmengen sind Realität. Laut IDC ist bis 2010 mit einer jährlichen Wachstumsrate von durchschnittlich über 50 Prozent zu rechnen. Bisher konnten IT-Manager ihre Storage-Kapazitäten aufgrund sinkender Festplattenpreise kostengünstig erweitern. So einfach diese Strategie auch ist, ihre Nachteile sind gravierend und mit Folgekosten verbunden: Die Verfügbarkeit von Stellplatz, Netzwerkports, Stromanschlüssen, Klimatechnik und auch der Strom ist in so gut wie jedem Datacenter endlich.

achsende Datenmengen sind Realität. Laut IDC ist bis 2010 mit einer jährlichen Wachstumsrate von durchschnittlich über 50 Prozent zu rechnen. Bisher konnten IT-Manager ihre Storage-Kapazitäten aufgrund sinkender Festplattenpreise kostengünstig erweitern. So einfach diese Strategie auch ist, ihre Nachteile sind gravierend und mit Folgekosten verbunden: Die Verfügbarkeit von Stellplatz, Netzwerkports, Stromanschlüssen, Klimatechnik und auch der Strom ist in so gut wie jedem Datacenter endlich.

Einer der größten Stromverbraucher und zugleich unentbehrlich ist die Klimatechnik. Konstante Temperaturen tragen zur Stabilität der Systeme bei und verhindern Ausfälle der Komponenten durch Überhitzung. Die Stromkosten einer effektiven Klimaanlage sind oft so hoch wie die der zu kühlenden Systeme. Die Kosten sind aber nur ein Problem. In einigen Fällen wird durch die hohe Rack-Dichte so viel Hitze erzeugt, dass bestehende Kühlsysteme nicht mehr ausreichen. Lässt sich das Kühlsystem aus Platzgründen nicht mehr ausbauen, ist das Ende der Wachstumsmöglichkeiten vorläufig erreicht. Auch die Erhöhung der Speicherdichte hat die Kühlproblematik verschärft und den Strombedarf in die Höhe getrieben. In einigen Datacentern machen die Energiekosten bis zu 30 Prozent der Gesamtbetriebskosten aus.

Um wirkungsvoll Energie und Kosten zu sparen, ohne dass der IT-Service leidet, muss man generell bei der Infrastruktur ansetzen. Für die Datenspeicher heißt das, ungenutzte Speicherkapazität weitgehend vermeiden und vorhandene Speicherressourcen besser auslasten. Im Umfang reduzierte und besser ausgelastete Maschinen und Platten im Datacenter senken automatisch den Energiebedarf und dämmen nebenbei auch den Flächenverbrauch ein. Mithilfe eines Acht-Punkte-Plans lässt sich nicht nur eine höhere Energieeffizienz erzielen, sondern auch die Komplexität und Kosten der Infrastruktur senken und flexibler auf neue Geschäftsanforderungen reagieren.

Allein die Server sind für bis zu 50 Prozent des gesamten Energieverbrauchs im Datacenter verantwortlich. Ihre Konsolidierung und Virtualisierung ist ein wichtiger Schritt zur Reduzierung des Stromverbrauchs. Nach Servern und Klimaanlagen sind Speichersysteme der drittgrößte Stromverbraucher. In Umgebungen mit überwiegend Direct Attached Storage (DAS) beträgt der Storage-Anteil am Stromverbrauch bis zu 27 Prozent. Hinzu kommen die niedrige Auslastung und das erschwerte Management dieser Systeme – Faktoren, die die laufenden Betriebskosten erhöhen. Deutliche Ersparnisse lassen sich durch die Einführung eines Speichernetzes erzielen. Durch die Konsolidierung der Fileserver können Umgebungen kosteneffizient skaliert werden. Statt weitere Server mit Vollausstattung zu implementieren, reicht es, die Kapazität des Storage-Systems auszubauen. Die Betriebskosten bleiben dabei niedrig. Die Datenkonsolidierung auf einem hochverfügbaren Speichersystem vereinfacht darüber hinaus den Fileservice und schafft mehr Management-, Performance- und Kosteneffizienz.

Typische SATA-Festplatten nutzen bis zu 50 Prozent weniger Strom pro Terabyte als Fibre-Channel Disks gleicher Kapazität. Außerdem bieten sie die höchstmögliche Speicherdichte pro Laufwerk. Auch dies trägt zur Reduzierung des Stromverbrauchs bei. Dank innovativer Verfügbarkeitstechnologien von Netapp hat sich SATA als alternative Speichertechnologie für viele Enterprise-Anwendungen etabliert. In der Praxis kann das so aussehen: Ersetzt ein Unternehmen elf ältere Systeme mit einem modernen kapazitätsstarken System, lässt sich die Kapazität um 16 Prozent erhöhen, der Stromverbrauch um 81 Prozent senken und der Platzbedarf um 93 Prozent reduzieren.

SATA-Laufwerke als Storage-Basis fassen pro Laufwerk mehr Daten als ihr Fibre-Channel-Äquivalent. Bei einem Plattenausfall sind folglich potenziell auch mehr Daten verlustgefährdet. Schutz bietet die Netapp-Technologie RAID Dual Parity. Neben einer um 70 Prozent höheren Speicherauslastung als RAID 10 schützt RAID-DP auch vor einem doppelten Laufwerkausfall, während andere RAID Level lediglich das Versagen eines einzigen Laufwerks verkraften.

Eine effiziente Auslastung der Speicherressourcen lässt sich auch erreichen, indem Daten von teuren Primärspeichern auf kosteneffizienteren Sekundärspeicher migriert werden. Heute sind Technologien auf dem Markt, die diese Prozesse automatisieren.

Industrieberichten zufolge liegt die durchschnittliche Storage-Auslastung bei 25 bis 40 Prozent. Das heißt, 60 bis 75 Prozent der verfügbaren Kapazität bleiben ungenutzt. Damit wird nicht nur Kapazität, sondern auch Energie verschwendet. Der Netapp-Ansatz des Thin Provisioning löst das Problem der inadäquaten Storage-Auslastung, dessen Ursache die fixe Speicherzuordnung bei LUN und Volume ist. Da Anpassungen schwierig sind und die Mengenentwicklung unsicher, wird Speicherplatz oft sehr großzügig bemessen und in der Folge häufig nicht ausgeschöpft. Thin Provisioning trennt die logische Repräsentation des Storage von den darunter liegenden physischen Disk Arrays, so dass sich Applikationen mehr Speicherkapazität zuweisen lässt, als tatsächlich installiert ist. Da sämtliche Platten prinzipiell allen Datensets in Form eines Speicherpools zur Verfügung stehen, lassen sich ungenutzte Ressourcen heranziehen, um Performance ebenso wie Auslastung bestens zu nutzen und gezielt einzusetzen. Physischer Speicher wird erst dann fix belegt, wenn Daten tatsächlich geschrieben werden. Die Speicherauslastung lässt sich so um bis zu 50 Prozent steigern. Die bessere Auslastung der bestehenden Speicherressourcen verringert den Bedarf an Festplatten und in der Folge auch den Bedarf an Stromversorgung und Klimatechnik.

Auch der Einsatz von Snapshot-Technologien trägt zur Effizienz in der Datenhaltung bei, wobei die Art des Snapshot Designs über das Ausmaß entscheidet. Werden dabei inkrementell nur die Änderungen gespeichert, erfordern Snapshot-Kopien besonders wenig Speicherplatz. Lässt sich eine Kopie der Daten für mehrere Zwecke wie Backup, Compliance oder asynchrones Disaster Recovery einsetzen, reduziert sich der Hardware-Verbrauch. Bei herkömmlichen Methoden dagegen sind in der Regel dedizierte Systeme für Backup, Compliance und Disaster Recovery nötig. In dieselbe Richtung weist auch die Technologie der Datendeduplizierung. Durch zahlreiche Kopien von Daten unnötig belegte Kapazitäten auf Primär- und Sekundärspeichern werden damit wieder nutzbar. Vorhandener Storage wird effizienter verwendet, und es müssen weniger Kapazitäten vorgehalten werden. Und damit lässt sich eine einfache Gleichung aufmachen: weniger Kapazitäten und Systeme = weniger Stromverbrauch.

Test und Entwicklung machen zahlreiche Kopien von Daten-Volumes notwendig. Oft bedeutet dies eine zusätzliche Belastung für die Storage-Infrastruktur. Mit Technologien wie Flex Clone lassen sich mehrere Klone eines Datensets erzeugen, die zunächst völlig ohne Speicherplatz auskommen. Erst Änderungen am Klon ziehen einen Speichervorgang nach sich, der aber wiederum nur die Daten betrifft, die jetzt vom übergeordneten Volume abweichen. Auf diese Weise können zahlreiche individuelle, schreibbare Datenkopien zu einem Bruchteil des üblichen Speicherplatzes – und damit ressourcenschonend – zugewiesen werden.

Die Energieeffizienz der Speichersysteme sollte regelmäßig gemessen werden. Die gängigste Methode misst die Watt pro Terabyte, was aber leider nicht die Effizienz der Systemnutzung widerspiegelt. Die bessere Methode ist, den Energieverbrauch nach Watt pro nutzbare Terabyte zu messen. Die Formel lautet: Der Wattverbrauch eines Systems wird durch die Gesamtkapazität in Terabyte mal Systemauslastung geteilt. Der Prozentsatz an nutzbaren Disks bildet dabei die Systemauslastbarkeit ab.

Entscheidungsträger, die diese acht Punkte beachten, können den Stromverbrauch des Storage im Datacenter deutlich effizienter gestalten und dennoch künftigen Business-Anforderungen und Wachstumsstrategien gerecht werden. Die IT-Industrie arbeitet an Technologien, die die Energieeffizienz verbessern. SATA-Laufwerke mit höheren Kapazitäten, energieeffiziente CPUs und die Verwendung effizienter Netzteile gehören ebenso dazu wie In-line Hardware-Datenkomprimierung, Datendeduplizierung und Flash Memorys.

Eines ist sicher: Die allein selig machende Lösung wird es auch in Zukunft nicht geben. Stattdessen wird ein ganzes Paket an Möglichkeiten und Maßnahmen bereit stehen, die jede für sich zur Reduzierung des Stromverbrauchs beiträgt. Im Grunde gute Nachrichten für Anwender.

Trends 2009

Nicht nur unsere Branche sieht dem neuen Jahr mit gemischten Gefühlen entgegen. Wie sich die Großwetterlage im Einzelnen auswirken wird, fragen sich viele. Selten waren Prognosen so schwierig. Wer heute an die begonnenen und anstehenden IT-Projekte denkt, wird sich daher gut überlegen, welches in die Kategorie »Muss sein«, »Wäre gut« oder »Kann warten« fällt. 2009 werden die Kosten der IT mehr denn je das Denken und Handeln bestimmen.

Der bloße Blick auf den Preis ohne Berücksichtigung der Betriebskosten ist bekanntlich irreführend. Es ist der Faktor Zeit, der die Kosten und den Wert einer Investition maßgeblich bestimmt. Umso wichtiger ist daher die Beantwortung der Frage, wie sich mit einer Investition von heute auch noch in ein paar Jahren sparen lässt. Richtig interessant wird es, wenn es um sehr dynamische IT-Bereiche wie Storage geht. Dass die Datenberge wachsen und aufwändig zu managen und zu schützen sind, ist kein Geheimnis.

Die Industrie hat sich unter dem Stichwort Speichereffizienz Einiges einfallen lassen, um gegenzusteuern. Technologien wie Deduplizierung und Speichervirtualisierung stehen an erster Stelle, um das Datenvolumen beherrschbar zu machen und die reale Auslastung der Speicher zu steigern – und letztlich die Kosten der Datenhaltung zu senken. Zudem ist dieser Effekt aufgrund der Dynamik der Prozesse und Technologien nicht einmalig, sondern kontinuierlich und zahlt sich damit auch langfristig aus.

Wer sich mit der Netzwerkinfrastruktur seines Datacenters beschäftigt, dem bietet sich 2009 mit Fibre Channel over Ethernet eine neue Option. Mit FCoE wird eine sanfte Migration bestehender FC-Umgebungen auf 10 GbE möglich, wobei sich die Vorteile beider Protokolle nutzen lassen. Ethernet hält die Netzwerkwelt am Laufen und ist bestens für die Konvergenz der Netze für Datenkommunikation und Datenspeicherung geeignet. Für die NetApp FAS Systeme ist FCoE Connectivity bereits angekündigt, so dass Kunden ein weiteres Protokoll zur Verfügung stehen wird.

Wer heute in Storage investiert, kann sich weder große Experimente noch Technologiesackgassen erlauben. Ein Konzept auf Basis effizienter Datenhaltung und universeller Ausbaufähigkeit hilft daher, die Weichen für die Zukunft zu stellen. Was den Storage anbelangt, kann 2009 ruhig kommen.

Manfred Reitner

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