Fachartikel

Anwenderbericht: Software-Defined Storage in Forschung und Lehre

Die Ludwig-Maximilian-Universität in München ist nicht nur eine der ältesten Universitäten Deutschlands, sondern auch eine der größten. Insbesondere durch den dezentralen Aufbau, auch innerhalb einzelner Fakultäten, steigt der Aufwand in den Bereichen IT-Infrastruktur und Storage. Die Fakultät für Physik an der LMU ist dem nun mit neuer Technologie entgegengetreten – Software-Defined Storage. Unsere Reportage geht darauf ein, wie die IT-Abteilung der Fakultät die darauf aufbauende Lösung realisiert hat.
Ob als einfacher Primärspeicher oder leistungsfähiger HA-Cluster – Software-Defined Storage erfüllt fast alle Anforderungen.
Die Ludwig-Maximilian-Universität (LMU) ist mit 34 Nobelpreisträgern eine der angesehensten Lehranstalten, deren Ruf weit über die Grenzen Deutschlands hinausgeht. Auch was die Anzahl der Studierenden angeht, ist die LMU mit über 50.000 eingeschriebenen Studenten in Deutschland spitze. Eine der 18 Fakultäten der LMU ist die Fakultät für Physik. Sechs Nobelpreisträger und viele weitere namenhafte Physiker untermauern die weltweit hohe Reputation der Fakultät für ihre Forschung und Lehre.

Die Herausforderung
Die Fakultät steht der täglichen Herausforderung gegenüber, IT-Dienstleistungen an mehreren Einrichtungen über München verteilt für mehr als 3500 Studenten und Mitarbeiter bereitzustellen. Klaus Steinberger, Leiter IT der Fakultät, erklärt: "Unsere IT-Umgebung ist auf acht unterschiedliche Orte in und um München verteilt. Ein zentrales Rechenzentrum für jede einzelne Einrichtung ist nicht möglich, da wir an den Standorten geringe Latenzen benötigen. Außerdem hat jeder Standort völlig unterschiedliche Anforderungen, was eine zentralisierte Lösung nicht zulässt." Die dezentrale IT-Umgebung der Fakultät wurde bisher an jedem Standort von unterschiedlichen Lösungen verschiedener Speicherhersteller versorgt.

Das Team um Steinberger ist ständig auf der Suche nach neuen, besseren Lösungen, um das Netzwerk zu optimieren. So besuchte der IT-Leiter ein Seminar über Software-Defined Storage (SDS), das Nexenta für die IT-Belegschaft der Universität organisiert hatte und war sehr angetan vom Ansatz eines auf ZFS basierten Dateisystems: "Es ergab alles Sinn, so dass wir sofort bereit waren, die Community Version von NexentaStor auf einem älteren, bestehenden System zu testen", erklärte Steinberger. "Besonders die einfache Art, Snapshots zu kreieren, überzeugte uns. Als es dann darum ging, einen unserer Primärspeicher zu ersetzen, entschieden wir uns für ein System basierend auf NexentaStor und kontaktierten unsere Partner, die BASIS GmbH hier in München."

Passgenaue Lösung durch Software-Defined Storage
Die erste Installation einer Speicherlösung mit NexentaStor im Jahr 2012 war sofort erfolgreich. Sukzessive folgten weitere NexentaStor-Installationen. Bis Mitte 2014 waren bereits sieben Systeme von BASIS mit einer Gesamtkapazität von 380 TByte im Einsatz. Drei davon sind hochverfügbare Cluster, um wichtige Anwendungen an den größeren Netzwerk-Installationen zu unterstützen.

Die meisten Server in der IT-Umgebung der Fakultät waren bereits virtualisiert. Somit war ein transparentes Failover eine der Hauptanforderungen an die Cluster, die den Hauptteil der IT-Systeme untermauern. Hochverfügbarkeit war ein Grund für Steinberger und sein Team, auf SDS zu setzen. Dazu erklärt Steinberger: "Was uns beim Testen des ersten Systems sofort auffiel waren die Vorteile von ZFS. ZFS ist unglaublich leistungsfähig. Es enthält Funktionen, die man bei anderen Systemen vergeblich sucht, wie etwa das sich selbst heilende Dateisystem, das schleichende Datenkorruption verhindert." Und weiter: "NexentaStor ist sehr flexibel einsetzbar, und wir können es für alle denkbaren Anforderungen nutzen: leistungsfähige HA-Cluster, einfachen Primärspeicher oder auch eine super leistungsfähige Variante für maximale Geschwindigkeit, um unsere High- Performance-Computersysteme zu unterstützen." Insbesondere die Cluster und HPC-Systeme profitieren von der fortschrittlichen Caching-Technologie innerhalb von ZFS: Mit Hybrid Storage Pooling nutzt das System höchste Performance von SSDs und DRAM des Spezialisten HGST.

Die Fakultät setzte bis dahin verschiedene Systeme von einigen namhaften Speicherherstellern ein. Die Entscheidung für SDS half den LMU-Physikern, teure Fesselverträge und unflexible Upgrade-Pläne von proprietären Herstellern zu vermeiden. NexentaStor läuft auf Standard-Hardware, was ein günstiges Preis-/Leistungsverhältnis garantiert. Nicht nur beim Einkauf, sondern über den kompletten Lebenszyklus hinweg.

Systemkonfiguration
Hersteller: BASIS GmbH
Storage Software: NexentaStor
Chassis: SuperMicro
Kapazitäten: Sieben Systeme mit 380 TByte-SAS, zum Teil mit HGST-SSDs
Arbeitsspeicher: HGST DRAM für Cluster und HPC-Systeme
Netzwerk: 10-GBit-Ethernet

Fazit
Die Vorteile von SDS und NexentaStor blieben auch anderen Fakultäten der LMU nicht verborgen. Die Fakultäten für Mathematik, Informationstechnologie und Statistik haben ebenfalls bereits ihr erstes derartiges System installiert – und dies war höchstwahrscheinlich nicht das letzte.
18.11.2015/ln/Christian Browers, Regional Sales Manager CEE bei Nexenta

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