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Do More Die Seagate Kinetic Open Storage-Vision

Erfahren Sie, wie eine neue gerätebasierte Plattform und API-Entwicklertools die Anforderungen der heutigen Speicherinfrastrukturen erfüllen. Die Seagate® Kinetic Open Storage-Plattform ist eine neue Klasse an Schlüssel-/Wert-Ethernet-Festplatten sowie Entwicklertools und APIs für softwaredefinierte, objektorientierte, Scale-Out-Ansätze für die Rechenzentrumsarchitektur.

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Die Welt hat der Speicher hat sich verändert: Datentypen, Zugriffsmodelle, Nachfrage und Einsatzmöglichkeiten

Das explosive Wachstum großer, datengesteuerter Anwendungen hat über die letzten zehn Jahre hinweg zu einer grundlegenden Änderung des Wesens der Unternehmensspeicherinfrastruktur geführt. Das traditionelle Paradigma hardwareorientierter, dateibasierter Systeme weicht der Möglichkeit neuer softwaredefinierter, objektbasierter Ansätze.

Diese neue Paradigma ist objektorientiert: eine Welt an Bildern, Filmen, E-Commerce und Webdaten, Suchvorgängen und Spielen und Archiven der zuvor genannten. In dieser Welt werden Objekte (Informationen) geschrieben, gelesen und gelöscht, jedoch nie geändert. Systeme und Rechenzentren werden zunehmend auf Kapazität hin und nicht auf Leistung hin konzipiert. Tiering und Verteilung wurden unerlässlich. Analysen wurden sowohl zur Routine als auch unabdingbar – bedarfsgesteuert, in Echtzeit, dimensionsübergreifend und für Daten jeglicher Wichtigkeit.

Da Ethernet die unumstrittene Struktur von Rechenzentren und Anwendungsdatenverkehr darstellt, avancierte es zusätzlich erwartungsgemäß zum Rückgrat der Speicherinfrastruktur. Dies lässt sich anhand des unglaublichen Wachstums virtueller Server und der Desktopinfrastruktur sowie der um sich greifenden Einführung der Amazon Web Services nachvollziehen.

Dieses erhebliche Wachstum wird durch die zunehmende Bedeutung von Mobilgeräten, sozialen Medien, Cloud Computing und großen Datenmengen angekurbelt.Diese Anwendungen beruhen auf primär unstrukturierten (oder halbstrukturierten) und einfach und günstig zu erstellenden Daten. Der Mehrwert von Analysen, Regulierung und persönliche Erwartungen für die Datenaufbewahrung wird infolgedessen heute und in absehbarer Zukunft das Wachstum der Speicherinfrastruktur unterstützen.

Durch die Kombination dieser Faktoren werden Speichergeräte, Schnittstellen und Architekturen mit vollständigem Stapel neu definiert. Damit die Branche das zum Unterstützen dieser Speicheranforderungen benötigte Wachstum erzielen kann, müssen wir ineffiziente Schichten aus alten Architekturen entfernen und einen neuen Ansatz einführen, der für Scale-Out-Anwendungen und Rechenzentrumsanforderungen optimiert ist.

Die Seagate Kinetic Open Storage-Entwicklertools setzen genau dies in die Tat um. Sie implementieren und aktivieren den effizientesten Stapel (Geräte, Protokoll, Schnittstelle, Software, Systeme) für die Optimierung aktueller und künftiger Anwendungsanforderungen, aktivieren objektorientierte Anwendungen in einzigartiger Weise, um direkt vom Speicher zu profitieren, und unterstützen die Scale-Out-Rechenzentrumsinnovation. Dies führt zu entscheidenden Zugewinnen hinsichtlich Leistung, Verwaltbarkeit und Gesamtkosten.

Vergleich des Seagate Kinetic Open Storage-Rechenzentrums mit einem herkömmlichen Modell: Einlagenumschichtung, Aufschlüsselung, Sicherheit

Mit der Seagate Kinetic Storage-Plattform kann maßgeblich auf die Ineffizienzen herkömmlicher Rechenzentren abgezielt werden, deren alte Architekturen nicht gut an hochgradig verteilte und kapazitätsoptimierte Auslastungen explodierender unstrukturierter Daten und Anwendungen angepasst sind.

Heutige Rechenzentren zeichnen sich durch mehrere Software- und Hardwareschichten aus, die zusammengefasst sind, um einen Datenpfad zwischen zwei unzureichend kompatiblen Systemen zu ermöglichen: eine objektorientierte Anwendungs- und eine Hardwareschicht (umfasst HDDs, SSDs und Band), die auf Blockspeicherung beruht. Der Transitpfad von der Anwendung zum Speicher erfordert mehrere Änderungsstufen von Datenbanken bis hin zu POSIX-Schnittstellen, Dateisystemen, Volumen-Managern und Treibern. Informationen werden über Ethernet, durch Fibre Channel, in RAID-Controller, SAS-Expander und SATA-Hostbus-Adapter weitergeleitet.

Ein herkömmlicher Stapel könnte beispielsweise dem aus Abbildung 1 unten ähneln:

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Abbildung 1: Modell des herkömmlichen Speicherstapels: Server, Speicherserver und Geräte

Neben der offensichtlichen Ineffizienz, die aus der Bewegung durch mehrere Schichten hindurch resultiert, beruht dieses Modell auf einer veralteten Annahme in Bezug auf das Betreiben lokaler Speichergeräte. Diese waren eng an den physischen Attributen eines Geräts organisiert und basiert darauf. Dies hat sich alles geändert. Der Softwarestapel hat sich jedoch nicht adäquat weiterentwickelt.

Die Mehrheit der heutigen Objektanwendungen in großem Maßstab benötigen entweder keine Dateisemantiken oder ein Dateisystem zum Bestimmen und Beibehalten der besten Strategie für die Speicherverwaltung auf einem Gerät. Moderne Anwendungen benötigen nur Objektsemantiken (beispielsweise Schreiben, Lesen und Löschen der gesamten Elemente, Referenzierung darauf durch ein vom Client und Cluster-Manager ausgewähltes Handle), jedoch nicht auf einem bestimmten Gerät, auf dem sich Daten befinden.

Zum Verwalten dieser Komplexität hat sich ein gesamtes Ökosystem an Speicherserver-Technologieanbietern (Hardware und Software) gesondert entwickelt, um es vom Gerät und den Anwendungsschichten abzugrenzen. Dies ist nicht nur ineffizient, es führt zu zusätzlichen Barrieren zwischen den beiden Seiten, die das Auftauchen der Speicherfeatures und -funktionen verhindern.

Was wäre, wenn wir noch einmal von vorn beginnen könnten und den Stapel von Grund auf neu strukturieren würden? Wie würde es aussehen, wenn objektorientierte Anwendungen eine direkte Verbindung zur Sprache des Speichergeräts herstellen könnte? Die Seagate Kinetic Storage-Plattform bietet die Antwort darauf.

Die Seagate Kinetic Open Storage-Plattform

Seagate Kinetic Storage:

  • Eine neue Klasse an Schlüssel-/Wert-Ethernet-Festplatten sowie Entwicklertools, die eine offene Anwendungsprogrammierschnittstelle (Application Programming Interface, API) und zugehörige Bibliotheken umfassen
  • wurde entwickelt, um die leichteste Semantikabstraktion bereitzustellen und um die größte Vielfalt an Anwendungen über einfach zu verwendende APIs zu ermöglichen.
  • ist eine effiziente Plattform zur Maximierung von Innovation.

Zusammen ermöglichen diese Teile, dass Anwendungen direkt auf Speichergeräte abzielen und vom größten Vorteil der Speicherfeatures profitieren. Festplatten kommunizieren in Schlüsseln und Werten. Beispielsweise nehmen sie Operationen vom Typ get (abrufen), put (ablegen) und delete (löschen) vor. Sie ermöglichen Anwendungen, Objekte zu verteilen und Cluster zu verwalten. Gleichzeitig ermöglichen sie dem Laufwerk, die Funktionalität effizient zu verwalten, beispielsweise mittels

  • Verwaltung der Schlüsselsortierung (Objektsortierung)
  • Quality of Service (QoS)
  • Richtlinienbasierter Datenmigration von Festplatte zu Festplatte
  • Verarbeitung von Geräteteilausfällen und sonstige Verwaltung
  • Sicherheit für ruhende Daten

Der Seagate Kinetic Storage-Stapel sieht im Gegensatz zum oben beschriebenen herkömmlichen Stapel möglicherweise so aus wie in Abbildung 2.

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Abbildung 2. Der Seagate Kinetic Storage-Stapel

Das Seagate Kinetic Storage-Modell bringt eine Reihe signifikanter und aufregender Auswirkungen mit sich. Beispiel:

  • Überflüssige Schichten von veralteter Software und Hardware wurden entfernt.
  • Die Notwendigkeit in Bezug auf die herkömmliche Speicherserverebene wurde vermieden.
  • Speicher kann richtig zum Berechnen aufgeschlüsselt werden.
  • Racks können dichter sein.
  • Lüfter sind minimiert.
  • Datenverkehr nutzt die vorhandene Rechenzentrums-Transitstruktur (Ethernet).
  • Vereinfachte Rechenzentrums-Betriebsverwaltung bei geringeren Kosten und Risiken.

Vereinfachtes, kostengünstiges und nicht von veralteten Architekturen und der Infrastruktur abhängiges Scale-Out. Informationen sind nun gerade einmal eine IP-Adresse entfernt.

Seagate Kinetic Open Storage-Plattform-APIs

APIs bieten Entwicklern einen direkten Zugriff auf wichtige und optimierte Speicherfeatures und -funktionen auf eine offene und erweiterbare Weise. Entwickler, die mehrere Softwarestapel verwenden – Open Source und proprietär – und in der Rechenzentrumsarchitektur arbeiten, können auf Grundlage des Seagate Kinetic Storage ihre Entwicklungen vornehmen, um die schwierigsten Speicherherausforderungen anzugehen. Das Design soll die offene Innovation in Bezug auf Software unterstützen und ermöglichen, einzigartige Probleme flexibel und optimal zu beheben.

Zudem sind viele lange Zeit geforderte Funktionen von Festplatten nun möglich. Beispiel:

  • Gemeinsame Nutzung von Daten – Die gemeinsame Nutzung von Daten zwischen Festplatten war in der Tat sehr schwierig. Mit Kinetic Storage-APIs können Daten auf einfache Weise zwischen Anwendungen mehrerer Quellen gemeinsam genutzt werden. Eine Anwendung kann einen Schlüssel und einen Wert auf eine Festplatte schreiben, während die andere in der Lage ist, die Daten zu lesen.
  • Datentransit von Festplatte zu Festplatte – Das Verschieben von Daten von einer Festplatte zu einer anderen erforderte herkömmlicherweise das Routing von Daten über teure Speicherserver. Mit den Kinetic Storage-APIs können Daten nun direkt zwischen Festplatten mit Peer-to-Peer-Datenkopierbefehlen verschoben werden, wobei Schlüsselbereiche zwischen Festplatten verschoben werden können.
  • Datenintegrität – Die unbemerkte Datenbeschädigung ist leider eine Tatsache. Mit Kinetic Storage können Daten mit umfangreichen und durchgängigen Integritätsprüfungen gespeichert werden. Diese sollen gewährleisten, dass die Daten richtig auf der Festplatte empfangen wurden. Dadurch können die Festplatte und der letzte Empfänger garantieren, dass die Daten immer noch richtig sind.

Zusätzlich zu diesen Werten bietet die Seagate Kinetic Storage-Schlüssel-/Wert-Semantikabstraktion eine Festplatteninnovation (z. B. in Medientechnologie, Sektorgröße), um die Softwareinnovation parallel mit und unabhängig von der Seagate Kinetic Storage-Schicht voranzutreiben. Entwickler müssen nun nicht länger Änderungen in der Software implementieren, um von der zu Grunde liegenden Festplattentechnologie profitieren zu können. Die Anwendung wird einfach anhand definierter Schlüssel und Werte ausgeführt. Zudem wird das Laufwerk nahtlos und optimiert hinter Seagate Kinetic Storage ausgeführt.

Das Seagate Kinetic Open Storage-Wertversprechen: Leistung, Skalierung, Einfachheit, Gesamtkosten und Sicherheit

Die Seagate Kinetic Storage-Plattform ermöglicht eine einfache und flexible Speicherleistung und -skalierung. Sie bietet optimale Gesamtkosten für den Rechenzentrumsspeicher, was Einsparungen in puncto Kapitaleinsatz und Betriebskosten mit sich bringt.

Leistung

Seagate Kinetic Storage-unterstützte Festplatten sind ausdrücklich native Schlüssel-/Wertespeicher. Dies verlagert die Last der Beibehaltung der Speicherzuordnung eines Geräts von einem Dateisystem zur Festplatte selbst. Anwendungen können Objekte ablegen und abrufen. Sie müssen nicht mehr im LBA-Layout raten oder den Datenspeicherort vorschreiben. Diese Verlagerung beseitigt im großen Ausmaß eine äußerst entscheidende Menge an Festplatten-E/A, bei dem keine Daten verschoben, sondern Metadaten- und Dateisystem-zugehöriger Mehraufwand dargestellt wird.

Es ist hier also ein inkrementeller Vorteil für die Skalierung gegeben: Da sowohl Gerätehersteller als auch Betreiber von Cloud-Rechenzentren die Gerätekapazität so aggressiv wie möglich vorantreiben, ermöglicht die erhöhte E/A-Effizienz – und die sich daraus ergebende Netto-E/A-Auslastung – eine ausgeglichenere Skalierung von E/A und Kapazität, und zwar zusätzlich zur absoluten Leistung auf einem bestimmten Gerät und über einen Seagate Kinetic Storage-Cluster hinweg.

Die Zugewinne in Bezug auf die inkrementelle Downstream-Leistung gehen auf die bessere Verwaltbarkeit zurück, die durch die Schlüssel-/Wert-Semantikabstraktion ermöglicht wird. Diese Abstraktion ermöglicht beispielsweise die ordnungsgemäße Verarbeitung von Gerätefehlern, einschließlich Teilausfällen, in einigen Fällen, und zwar ohne das entsprechende Charakteristikum ausführlicher Rekonstruktionszeiten großer Festplatten.

Skalierung

Die Seagate Kinetic Storage-Plattform wurde auf einzigartige Art und Weise für das explosive Wachstum von Scale-Out-Rechenzentren optimiert. Die Seagate Kinetic Storage-Architektur ermöglicht mit ihrer Aufschlüsselung des Speichers von der Berechnung, dass Betreiber von Cloud-Rechenzentren bei Bedarf einfach Speicher hinzufügen können, sobald es das Kapazitätswachstum erfordert. Zusätzlich ermöglicht die kombinierte Auswirkung der Ethernet-Konnektivität mit der Schlüssel-/Wert-API-Befehlsstruktur, dass die inkrementelle Kapazität auf hochgradig verteilte Weise mit der Replikation der von Festplatte zu Festplatte geleiteten Daten skaliert werden kann, und zwar bei minimalen inkrementellem Systemkosten und Investitionsaufwand.

Einfachheit, Übernahme im Handumdrehen

Kunden können ihre eigenen Verwaltungsanwendungen erstellen oder mit den Seagate Kinetic Storage-APIs die Festplatte direkt aufrufen. Die APIs bieten eine schnelle Integration in eine Vielzahl verschiedener Speichersoftwareanwendungen. Zudem können Seagate Kinetic Storage-Geräte dynamisch erkannt werden, was die Übernahme in vorhandene Rechenzentren und eine heterogene Umgebungsentwicklung ermöglicht.

Spezifische Seagate-Festplatten werden mit einer umfangreichen Benutzerbereichsbibliothek bereitgestellt. Diese ermöglicht Anwendungen, direkt auf die Festplatte zuzugreifen. Diese Bibliothek bietet die vollständige Oberfläche für den Zugriff auf Daten bzw. die Verwaltung der Festplatte. Sie umgeht den normalen Betriebssystem-Speicherstapel und lässt die Anwendung direkt mit der Festplatte kommunizieren, so als würde sie mit einem anderen Dienst im Rechenzentrum kommunizieren. Dieser Prozess nutzt einen typischen Anwendungs-RPC (Aufruf einer fernen Prozedur, Remote Procedure Call). Diese Kinetic Storage-API-Plattform bietet zurzeit Bibliotheken für Java, C++, C, Python und Erlang. Die Bereitstellung für weitere Sprachen wird nach und nach erfolgen.

Die Seagate Kinetic Storage-API ermöglicht Anwendungen so mit der Festplatte zu interagieren, als wäre sie ein typischer Schlüssel-/Wert-Dienst auf dem Netzwerk. Sie ermöglicht Anwendungen, Daten in Form von Schlüsseln und Werten auf der Festplatte abzulegen, wobei sie die Daten durch die bloße Angabe des Schlüssels zurückerhält. Schlüssel und Werte können natürlich gelöscht werden. Zusätzlich sind die Schlüssel sortiert, sodass die Suche der Schlüssel innerhalb von Bereichen und das Auffinden der nächsten und vorherigen Schlüssel möglich ist.

Im folgenden Schema wird die grundlegende Architektur dargestellt.

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Die Anfangsimplementierungen der Seagate Kinetic Storage-API beinhalten Swift- und Riak-Cloudspeicher (weitere in Arbeit). Diese Systeme ermöglichen, dass Tausende Festplatten als ein einzelner, vertrauenswürdiger Speichercluster verwaltet werden kann. Mit einer derartigen Drittanbieter-Verwaltungssoftware werden nicht nur die Daten vertrauenswürdig gespeichert (unter Verwendung von Replikation bzw. Löschcodierung), sondern auch ausgefallene Festplatten für diese Anwendungen transparent wiederhergestellt.

Es stehen zudem weitgehende Festplatten-Verwaltungsbefehle zur Verfügung, die der Festplatte ermöglichen, ihren Status zu melden und zu verwalten, wer mit der Festplatte kommunizieren darf.

Verbesserung in puncto Gesamtkosten

Die Seagate Kinetic Storage-Plattform ermöglicht die Implementierung neuer Rechenzentrumsarchitekturen. Dies liegt daran, dass die Seagate Kinetic Storage-Festplatten eine direkte Verbindung mit den Anwendungen herstellen können und somit eine gesamte Hardwareebene erübrigen.

Dieser technologische Vorteil ermöglicht dichtere Speicherracks, was sich auf die Gesamtkosten in einer Vielzahl verschiedener Bereiche auswirkt:

  • Geringerer Investitionsaufwand – Seagate Kinetic Storage-Architekturen ermöglichen das Entfernen von Speicherservern aus dem Rechenzentrum. Dies führt direkt zu einem geringerem Investitionsaufwand beim tatsächlichen Ausbau von Rechenzentren. Alternativ können Kunden bei einem vergleichbaren Investitionsaufwand eine weitaus größere Speicherkapazität auf demselben physischen Speicherplatz belegen.
  • Arbeit – Da die Seagate Kinetic Storage-Architektur die Notwendigkeit von Speicherservern erübrigt, verringert sich die Anzahl der Techniker, die für ihre Wartung erforderlich sind. Zusätzlich könnte die über die Seagate Kinetic Storage-Architektur erzielte geringere Dichte die Anzahl der Techniker, die ein Rechenzentrum im Allgemeinen beschäftigen muss, potenziell reduzieren, was erhebliche Arbeitseinsparungen mit sich brächte.
  • Stromverbrauch – Durch die Beseitigung der Ebene der Speicherserverarchitektur und eine effizientere Rack-Dichte wird es möglich, dass weniger Racks die gleiche Menge an Speicher unterstützen. Dies führt zu einem geringeren Stromverbrauch.
  • Betriebsdauer/Technikerfehler – Die höhere Zuverlässigkeit der Seagate Kinetic Storage-Architektur in Bezug auf die automatische Replikation und Failover reduziert die Anzahl der Fehler, die mit der Verwaltung des Speichers des Rechenzentrums zusammenhängen. Zusätzlich verspricht die integrierte Fehlerverwaltung, größere Technikervorfälle auf die Ebene routinemäßiger Wartungsarbeiten zu reduzieren.

Die erhöhte Rack-Dichte bietet einen weiteren wichtigen Kostenvorteil in Fällen, bei denen Immobilien ernsthaft in Erwägung gezogen werden, beispielweise bei Rechenzentren, die sich in Co-Location-Einrichtungen befinden. Die größere Rack-Dichte nimmt erheblich weniger physischen Platzbedarf für das Rechenzentrum in Anspruch, was direkte Kosteneinsparungen zur Folge hat.

Die genaue Auswirkung auf die Gesamtkosten variiert anhand einer Vielzahl von für ein bestimmtes Rechenzentrum spezifischer Faktoren (Anzahl an HDDs hinter jedem Speicherserver, Immobilienmerkmale usw.).

Sicherheit

Die Gewährleistung von Sicherheit von Speicherdiensten im Cloud-Rechenzentrum ist eine schwierige Aufgabe. Die Schnittstellenbibliothek unterstützt:

  • Authentifizierung – Eine vollständige kryptografische Authentifizierung von Servern, die eine Zugriffsberechtigung auf die Festplatte besitzen.
  • Integrität – Eine vollständige Integritätsprüfung des Befehls und der Daten.
  • Autorisierung – Ein transparenter Satz an Rollen nach Server, in dem geregelt ist, wofür die Anwendung autorisiert ist. Typische Rollen sind Lesen, Lesen/Schreiben, Verwaltung der Festplatte und Verwaltung der Festplattensicherheit.
  • Transport Layer Security (TLS) – Für die Sicherheit äußerst sensibler Daten bzw. Verwaltungsbefehle wird zudem eine vollständige TLS-Suite nach Branchenstandard bereitgestellt.

Dies ist ein deutlicher Unterschied zu anderen verteilten Speichersystemen, bei denen Datenverkehr im Rechenzentrum zwischen Diensten nicht nur ungesichert, sondern auch nicht authentifiziert erfolgt. Dadurch kann jeder, der über Zugriff auf das Rechenzentrum verfügt, vollständig und uneingeschränkt auf den Speicher zugreifen, um alle Daten zu lesen, zu ändern und sogar zu löschen. In diesen Situationen liegt die Sicherheit in der Verantwortung der Netzwerkinfrastruktur, kostspieligerer Netzwerke, getrennter Netzwerkinseln oder komplizierter VLANs. Die Seagate Kinetic Storage-Sicherheitsarchitektur bietet günstige und flexible Rechenzentrums-Netzwerkarchitekturen.

Die wichtigsten Erkenntnisse

Die Seagate Kinetic Storage-Plattform stellt einen grundlegenden und wichtigen Schritt in die Zukunft in puncto Speicherarchitekturen dar. Die Anforderungen unserer immer in Verbindung stehenden, mobilen Onlinewelt – und die entsprechende für die Unterstützung erforderliche massive Cloudspeicherinfrastruktur – definieren die reale neue Vorstellung der Best Practices und der Technologie. Die Seagate Kinetic Storage-Plattform erfüllt auf optimale und in der günstigsten erforderlichen Art und Weise das neue Paradigma, das erforderlich ist, um uns kollektiv als Branche zu verbessern und nicht nur diesen Auftrag zu erfüllen.

Markierung:

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