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Silver Peak Systems und EMC packen WAN-Optimierung in Vplex-Geo WAN-Optimierung und Virtual Storage im Verbund

Autor / Redakteur: Mike Betz* / Rainer Graefen

Mit Vplex-Geo von EMC können Unternehmen Rechenzentren über Distanzen von mehreren 1000 Kilometern hinweg koppeln. Kein Problem, wenn man die Herausforderung bewältigt, die Verzögerungszeiten und Paketverluste über die WAN-Strecke in Grenzen zu halten.

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Mit Vplex-Geo von EMC lassen sich weit entfernte Rechenzentren zu virtuellen Server- und Storage-Pools zusammenzufassen. (EMC)
Mit Vplex-Geo von EMC lassen sich weit entfernte Rechenzentren zu virtuellen Server- und Storage-Pools zusammenzufassen. (EMC)

Mit Vplex hat EMC eine Technologie entwickelt, mit der die physikalischen Barrieren zwischen Storage-Umgebungen fallen. Vplex-Geo erlaubt es, Ressourcen von räumlich verteilten Rechenzentren in einem virtuellen Datenspeicher zusammenzuführen.

Der Vorteil: Es lassen sich virtualisierte und physische Host-Cluster aufbauen, die über große Distanzen hinweg verteilt sind und eine Private Cloud bilden. Bislang war dies nur über Entfernungen von etwa 100 Kilometern hinweg möglich, mit Vplex-Geo sind es mehrere 1000 Kilometer.

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Lastverteilung zwischen geostationären Rechenzentren

Neben virtualisierten Anwendungen können IT-Administratoren auch Speicherressourcen zwischen Vplex-Clustern verschieben. Dadurch lassen sich Lastspitzen an einzelnen Standorten abfangen. Außerdem ist es möglich den Ausfall von regionalen Rechenzentren zu kompensieren.

Vplex ist eine Appliance, die zwischen Servern und Speichersystemen platziert wird. Die Vplex-Reihe besteht derzeit aus drei Produkten:

  • Vplex-Local unterstützt den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Storage-Arrays an einem Standort,
  • Vplex-Metro ist für die Kopplung von zwei Vplex-Clustern über Distanzen von bis zu 100 Kilometern vorgesehen (synchrone Datenreplizierung).
  • Vplex-Geo unterstützt den Zugriff auf Informationen und den Transfer von Daten über Entfernungen von mehreren 1000 Kilometern (asynchrone Replizierung).

Die Herausforderung: Latenz, Bandbreite und Paketverluste

Vplex-Cluster werden über Weitverkehrsverbindungen (WAN, Wide Area Network) miteinander gekoppelt. Dies kann jedoch Probleme verursachen:

  • Wenn nicht genügend WAN-Bandbreite zur Verfügung steht,
  • zu hohe Verzögerungszeiten (Latency) auftreten und
  • Datenpakete verloren gehen oder in der falschen Reihenfolge übermittelt werden.

EMC hat zusammen mithilfe von Silver Peak diese Probleme gelöst, indem die WAN-Optimierungstechnologien von Silver Peak in die Vplex-Appliances integriert wurden.

Unabhängigkeit von Transportprotokollen

Im Vergleich zu Lösungen anderer Anbieter unterstützen die WAN-Optimierungssysteme von Silver Peak alle Arten von IP-gestützten Anwendungen. Um dies sicherzustellen, muss ein WAN-Optimierungssystem auf der Netzwerk-Ebene (Network Layer) arbeiten. Dadurch erfolgt die Optimierung unabhängig vom Transportprotokoll. Dies ist für Vplex-Geo von entscheidender Bedeutung. Denn in einer Vplex-Umgebung kommen unterschiedliche Protokolle zum Einsatz, wenn Daten über das Weitverkehrsnetz transportiert werden.

Speziell dann, wenn Vplex-Appliances über WAN-Verbindungen mit niedrigerer Bandbreite gekoppelt sind, ist es notwendig, den Bandbreitenbedarf zu reduzieren. Dies lässt sich mithilfe von Datendeduplizierung erreichen. Besonders effizient ist Deduplication auf Byte-Ebene. Bei diesem Ansatz wird jedes Byte einer Datei daraufhin überprüft, ob es mit Daten identisch ist, die bereits übermittelt wurden.

Dazu speichern die Appliances an den Endpunkten der Übertragungsstrecke die übermittelten Daten auf Festplatten. Werden identische Muster entdeckt, übertragen die Systeme nur noch Zeiger, nicht erneut die Datenpakete. Auf diese Weise arbeitet die Network-Memory-Technik von Silver Peak. Damit lassen sich zwischen 50 und 98 Prozent der zu übertragenden Daten einsparen.

Der Vorteil von Network Memory ist, dass es den Bandbreitenbedarf drastisch senkt. Praxistests in Vplex-Geo-Umgebungen haben ergeben, dass teilweise statt 600 MBit/s nur noch 30 MBit/s benötigt werden.

Paketverlustrate reduzieren

Selbst Paketverluste in geringem Umfang, etwa von 1 oder 2 Prozent, beeinträchtigen die Performance von Storage-Applikationen. Bereits bei einer Paketverlustrate von 0,1 Prozent und einer Latenzzeit bei 50 ms erreicht der Datendurchsatz bestenfalls 10 MBit/s. Geht 1 Prozent der Datenpakete verloren und beträgt die Verzögerungszeit 100 ms, sind maximal 1 MBit/s möglich. Diese Werte treten auch dann auf, wenn der WAN-Link eine größere Kapazität hat, etwa 100 oder 600 MBit/s.

Die Paketverlustrate lässt sich mithilfe von "Forward Error Correction" (FEC) reduzieren. Bei FEC wird zusammen mit einer festgelegten Zahl von Paketen ein Fehlerkorrektur-Paket übertragen. Die Vplex-Appliances sind mithilfe dieser Technik von Silver Peak in der Lage, verloren gegangene Datenpakete zur rekonstruieren.

Datenpakete in der richtigen Reihenfolge übermitteln

Eine weitere Methode, um negative Effekte durch Paketverluste zu verhindern, ist "Packet Order Correction" (POC). Sie stellt sicher, dass Pakete in der korrekten Reihenfolge weitergeleitet werden. POC markiert Datenpakete, bevor sie über die WAN-Strecke laufen. Dieses "Tagging" sorgt dafür, dass die Pakete nach dem Empfang in die richtige Reihenfolge gebracht werden können.

FEC und POC erlauben es, in Vplex-Geo-Umgebungen preisgünstige MPLS-Verbindungen (Multi-Protocol Label Switching) und VPNs (Virtual Private Networks) einzusetzen. Dies bietet in Verbindung mit Quality-of-Service-Mechanismen die Gewähr, dass Vplex-Daten mit Vorrang über WANs übertragen werden und sich der Bandbreitenbedarf in im Rahmen hält.

Je größer die Distanzen, über die Daten übermittelt werden, desto höher sind die Verzögerungszeiten (Latency). Ein Richtwert beim Replizieren von Daten zwischen zwei Standorten ist, dass die Latenzzeit nicht mehr als 80 ms betragen sollte. In Verbindung mit einer hohen Paketverlustrate können höhere Werte Host-basierte Anwendungen, die eine Vplex-Geo-Infrastruktur nutzen, erheblich beeinträchtigen. Dazu zählen VMware und Microsofts Hyper-V.

Um die Latenzzeiten zu begrenzen, bieten WAN-Optimierungslösungen, etwa die Systeme von Silver Peak Systems, mehrere Optionen. So lässt sich die Sende- und Empfangsfenster von TCP-Pakete erweitern, vom Standardwert 64 KByte auf bis zu 1 GByte, etwa mithilfe der HighSpeed-TCP-Technik von Silver Peak. Zudem lässt sich eine effizientere Überlastkontrolle (Congestion Control) zu implementieren,

WAN-Verbindungen überwachen

Vor allem in komplexen Umgebungen, wie etwa einem Vplex-Cluster, sind Tools unverzichtbar, mit denen sich die Qualität der WAN-Verkehrsstrecken überwachen lässt. Lösungen, wie etwa das Global Management System (GMS) von Silver Peak Systems, prüfen in Echtzeit den Zustand der WAN-Verbindungen

Ein weiterer Faktor, der bei Vplex-Clustern beachtet werden sollte, ist die Sicherheit. Wenn unternehmenskritische Daten über öffentliche Netze übermittelt werden, sind spezielle Sicherheitsmaßnahmen gefordert. Wichtig ist, dass eine WAN-Optimierungslösung in Vplex-Umgebungen Verbindungen auf Basis von IPsec und SSL unterstützt.

Die Daten werden somit auf dem Transport verschlüsselt und sind vor fremdem Zugriff sicher. Auch die Daten, die auf den Festplatten der WAN-Optimierungs-Appliances zwischengespeichert werden, müssen geschützt werden, etwa mit Hilfe der Verschlüsselung mit dem AES-Algorithmus (Advanced Encryption Key).

Fazit

EMC und Silver Peak haben mit der Integration der WAN-Optimierungslösung von Silver Peak in die Vplex-Geo-Appliances von EMC bewiesen, dass Unternehmen eine Private-Cloud-Umgebung auch über große Entfernungen hinweg aufbauen lässt, und zwar ohne Kompromisse in Bezug auf Performance und Sicherheit machen zu müssen.

Anwender müssen in diesem Fall nicht auf kostspielige WAN-Verbindungen zurückgreifen, sondern können dank WAN-Optierung kostengünstige "Shared"-MPLS-Weitverkehrsleitungen nutzen. Die Kombination aus Vplex-Geo und der WAN-Optimierungstechnik von Silver Peak erlaubt es somit weit entfernte Rechenzentren zu virtuellen Server- und Storage-Pools zusammenzufassen, ohne dass dies zu Lasten von Recovery Point Objectives (RPO) und Recovery Time Objectives (RTO) geht.

Über den Autor:

Mike Betz ist Vice President EMEA bei Silver Peak Systems.

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