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So gut wie jede Institution aus Forschung & Lehre dürfte sich in den vergangenen Jahren mit Ceph befasst haben. Eine große Zahl an Universitäten, Hochschulen und Forschungseinrichtungen nutzt diese Open-Source-Software als preiswerten Speicher für Produktions- und Archivdaten mit geringen bis mittleren Anforderungen an den Funktionsumfang.

Viele Jahre war die Lösung mehr oder weniger auf die Objekt-Schnittstelle limitiert. Mittlerweile kann auch via Ceph solider und performanter Block- und File- Speicher präsentiert werden. Trotz Open Source gilt: Wer Speichersysteme zuverlässig betreiben will, braucht einen funktionierenden Support im Hintergrund sowie die Gewissheit, jederzeit unterstützte und optimierte Hardware zu betreiben. Beides kann selbst eine noch so engagierte Community nur eingeschränkt zur Verfügung stellen. Es ist also sinnvoll, für den Betrieb der Ceph-Umgebung über eine Appliance-Lösung nachzudenken.

Genau eine solche Appliance stellt das britische Unternehmen SoftIron zur Verfügung. Für die drei unterschiedlichen Management-Systeme (Storage-Router, Storage-Manager, Storage-Server) hat SoftIron speziell auf die Anforderungen von Ceph abgestimmte Hardware-Systeme entwickelt.

Daraus ergeben sich folgende Vorteile

  • Designed – not assembled
    SoftIron hat die Hardware speziell für Ceph entwickelt, optimiert und auf das Wesentliche reduziert. Dadurch ist die SoftIron-Appliance oftmals günstiger als individuell zusammengestellte Serverlösungen.
  • Hardware-Support, Patches und Upgrades vom Hersteller
    Der Hersteller kümmert sich darum, dass die Hardware immer mit aktuellen Patches versorgt ist. Das minimiert den Administrationsaufwand und sorgt für optimal abgestimmte Hardware.
  • 75 Prozent weniger Energieverbrauch und CO2-Emissionen
    Dank der ARM-Technologie erhalten Kunden maximale Performance zu einem Bruchteil der bisherigen Kosten für Strom und Kühlung. Das ist wahre Green-IT und reduziert die CO2-Emissionen massiv.
  • Vereinfachte Ceph-Administration durch integriertes Administrationstool
    Ceph ist komplex, gerade bei Multiprotokollanwendungen. SoftIron hat die Administrationssoftware so programmiert, dass sie den Arbeitsaufwand deutlich vereinfacht.
  • Kein Vendor-Lock-in sondern komplette Unabhängigkeit vom Hersteller
    Bestehende Ceph-Installationen lassen sich auf SoftIron umziehen und genauso leicht wieder auf andere Lösungen wechseln. Software-Defined-Storage pur.
  • Hardware und Support made in Germany
    Die Produktion der Hardware von SoftIron findet in Berlin statt. Demosysteme lassen sich im Werk besichtigen. Ab 2022 plant der Hersteller, auch den Support für den mitteleuropäischen Markt dort anzusiedeln. Das stärkt die lokale Wirtschaft.

Gute Argumente

Das alles sind gute Argumente, über eine SoftIron Appliance-Lösung nachzudenken. Doch das aus unserer Sicht stärkste Argument ist die Reduktion der Energiekosten.

Wie gelingt es SoftIron, die neue Klimaschutz-Hardware zu sein? Der Hersteller hat keinen fertigen Computer von der Stange genommen und zum Storage-Produkt umfunktioniert, sondern gezielt neu entwickelt. Die Innovation beginnt beim Prozessor: Aktuelle X86-CPUs (CISC-Architektur) sind IT-Allzweckwaffen mit einem riesigen Befehlssatz, jedoch viel zu „überqualifiziert“, um nur schnell und zuverlässig Speicher zu präsentieren.

Hier kommt die ARM-Architektur (https://de.wikipedia.org/wiki/Arm-Architektur) ins Spiel. Durch ihre einfache RISC-Architektur verbraucht sie viel weniger Energie und benötigt nur einen Bruchteil des Platzes einer X86-CPU. Zusätzlich werden Prozessoren für Spezialaufgaben hinzugefügt. Im Fall von SoftIron z. B. ein Prozessor, der exklusiv für die Beschleunigung von Erasure-Coding-Aufgaben konzipiert ist. Kombiniert man diesen Prozessor (nur) mit den zwingend nötigen Bestandteilen eines Servers wie z. B. den Storage-Controller und den LAN-Controller in einem Chip, erhält man ein „System on a Chip“ (SoC). Ausbremsende Kupfer-Wege auf dem Mainboard entfallen.

Das ermöglicht völlig neue Wege der Kühlung, was die Stromrechnung deutlich senkt. Außerdem erlaubt diese Bauart eine hohe Dichte an Compute-Einheiten. Fazit: Es ergibt sich eine herausragende Balance zwischen Performance, Energiebedarf und Preis.

Zusammengefasst die Vorteile der ARM-Architektur

  • Basiert auf RISC (reduced instruction set computing)
  • SoC (System on a Chip) Design: Kurze Wege und minimale Latenzen
  • Direkte Verbindung von Medium zu Netzwerk = I/O Pump
  • Viel bessere Balance zwischen Performance und Energiebedarf
  • Keine Kabel im Chassis
  • Kleineres, sauberes Mainboard-Design; geringerer Formfaktor
  • Besseres Thermo-Design, keine aktive Kühlung der CPU nötig
  • Geringer Preis
  • Für NVMe-Knoten werden ähnlich designte AMD Epxy SoC X86 Prozessoren verwendet

Warum halten wir das für einen Game-Changer?

SoftIron hat die ARM-Technologie genutzt und sie zu einer reinen IO-Maschine gemacht – vor dem Hintergrund eines einzigen Anwendungszweckes: Storage! Die Kosteneinsparungen bei gleichzeitigem Performancegewinn sind atemberaubend!

Je nach Konfiguration sparen Kunden ca. 50 bis 80 Prozent der Kosten für Strom und Kühlung – bei gleicher oder besserer Leistung. Der Hersteller revolutioniert den Hardwaremarkt, indem er vom altbekannten Weg abgewichen ist: sich einfach irgendwo in China Hardware bauen zu lassen, basierend auf X86-Prozessoren. Das hat schon lange kein Hersteller mehr so vielversprechend gewagt.

SoftIron versus SuperMicro Waermebild

SoftIron ist auf exakt das reduziert, was ein Storagesystem benötigt und kein Gramm mehr. Das nennen wir wahre Disruption oder wie es der Leiter unseres Hamburger Technik-Teams ausdrückt: „Die X86-Technologie ist tot – Intel weiß es nur noch nicht!“ Wie sich das in der Realität auswirkt, können Sie bei dem vergleichenden Wärmebild sehr gut erkennen:

Wofür lässt sich Ceph auf SoftIron gut einsetzen?

  • Primär überall dort, wo Ceph bereits im Einsatz ist. Das gewaltige Einsparpotenzial bei den Betriebskosten macht einen Umstieg von einer herkömmlichen X86-Serverarchitektur auf die SoftIron-Appliance zu einem kalkulatorischen Selbstläufer.
  • Ceph lässt sich auch als schnelles Disk-Target für die Datensicherung nutzen. Veeam ist beispielsweise ein enger Partner für die SoftIron Hyperdrive Appliances.
  • Ceph ist ein hervorragender Speicher für automatisierte wissenschaftliche Daten, z. B. in der Bioinformatik, als Massenspeicher im Forschungsdatenmanagement, als Tier2-Storage in HPC-Umgebungen, Speicher für KI- und Container-Technologien sowie für den Betrieb von Openstack-Umgebungen.

Wofür ist Ceph aus unserer Sicht noch nicht so gut geeignet?

Vor allem dort, wo Filesysteme mit hohem Funktionsumfang betrieben werden sollen, also z. B. für Homeverzeichnisse, als Unified Storage, als Tier1-Storage in HPC-Umgebungen und in reinen VMware- und VDI-Umgebungen.

Fazit in zwei Sätzen

Ceph wird in den kommenden Jahren eine immer bedeutendere Rolle in der Speicherhierarchie spielen. Wir haben das verstanden und bieten Ihnen nun eine echte disruptive, ja, revolutionäre Lösung an, die den Betrieb vereinfacht, erheblich kostengünstiger macht und eine tragfähige Brücke in die Zukunft baut.

Michael Gosch
Leiter des Teams Higher Education

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