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Was ist Hyperconverged Infrastruktur?

23
Jan

2020
SENTINEL

Rein optisch erkennt man Hyperkonvergenz an einem einzigen Chassis, das alle Komponenten enthält: Server, Switche und auch Storage. Das mutet wie ein Sprung in die Vergangenheit an. „Hyper Converged Infrastrusture“ („HCI“) ist jedoch kein neues Buzzword für Jahrzehnte alte Server-Technik. Hyperkonvergenz definiert sich über die Software, die das unscheinbare Chassis zu dem macht, was es ist. Und da steht vor allem die Speichervirtualisierung im Vordergrund. Wir zeigen, was die Technologieführer im Bereich HCI-Lösung DELL, HPE, Starwind, VMware und Nutanix wirklich gebracht haben.


Was zeichnet eine Hyper Converged Infrastructure (HCI) aus?

Die hyperkonvergente Infrastruktur ist nichts anders als eine IT-Infrastruktur, die auf einer Software-zentrierten Architektur aufsetzt. Hyperkonvergenz zeichnet sich durch eine enge Verbindung der Komponenten Prozessoren, Speicher und Netzwerk sowie der Virtualisierung aus. Wenn ein hyperkonvergentes System von einem einzelnen Hersteller angeboten wird, dann darf man hier einen besonders hohen Grad der Integration erwarten. Die Folge davon sind besonders hohe Zugewinne der Gesamtlösung bei Kostenreduzierung und betrieblicher Effizienz.


Was unterscheidet hyperkonvergente Systeme von konvergenten Systemen?

Hyperkonvergente Systeme unterscheiden sich von konvergenten Systemen vor allem durch die noch wesentlich engere Integration der Softwarekomponenten. Die Integration geht über reines Computing, Storage, Netzwerk und die Virtualisierung hinaus. So beinhalten Hyperkonvergente Systeme oft auch Technologien wie Daten-Deduplizierung, WAN-Optimierung, Kompression und andere. Hyperkonvergente Systeme stellen somit die Weiterentwicklung von konvergenten Systemen dar.


Wie kam es zur Entwicklung der hyperkonvergenten Systeme?

Step 1: Weg von den komplexen Storage Area Networks

Alles begann mit komplexen Storage Area Networks (SAN), genauer mit der Abkehr von diesen. Als Anwender zunehmend Storage Area Networks durch lokale Festplatten ersetzten, begannen Speicherhersteller damit, die Vorzüge der konvergenten Infrastruktur zu verkünden. Dies führte zur Entwicklung von Referenzarchitekturen wie Flexpod, Vblock, VSPEX, PureSystems und anderen. Es waren vorzugsweise die Vollsortimenter unter den bekannten Herstellern, die nun seit Jahren sogenannte Referenzarchitekturen entwickeln.

Step 2: Referenzarchitekturen erwachen zum Leben

Die Referenzarchitekturen vereinen Storage-, Server-, Netzwerk- und Virtualisierungskomponenten – alle wohl getestet und aufeinander abgestimmt. Oft werden auch Middleware- und Applikations-Software integriert. Das fertige Produkt steht dann als validierter “Stack” zur Verfügung und verfügt über eine zentrale Managementeinheit, dem Hypervisor. Oftmals stammen die physischen Komponenten wie Server, Switches und Storage auch von unterschiedlichen Herstellern.

Ziel der Aktion? Die Vermeidung von Kompatibilitätsproblemen, eine stark beschleunigte Inbetriebnahme und auch ein wesentlich einfacheres Management. Der Anwender hat so ein kleines schlüsselfertiges Rechenzentrum nebst Wartungsvertrag aus einer Hand.

Step 3: Integration in einer Appliance ersetzt Miniaturisierung

Die Einführung der Hyperkonvergenz brachte hier nochmal einen Innovationsschub. Eigentlich stand dieser technologische Sprung an: weg vom vorkonfigurierten System und hin zum Rechenzentrum in einem Chassis. Und genau das ist ja eigentlich die hyperkonvergente Infrastruktur. So gut wie alle Komponenten des Rechenzentrums stecken jetzt in einer Appliance. Sie werden nunmehr durch gemeinsame Virtualisierungs- und Management-Tools verwaltet und gesteuert.


Welche Vorteile bietet die HCI-Lösung? (Beispiel)

Alle integrierten Technologien lassen sich in der HCI-Lösung wie ein einziges System konfigurieren und verwalten. Ein kleines Beispiel?

Hyperkonvergente Systeme können durchaus räumlich verteilt sein, etwa an verschiedenen Standorten. Die HCI-Lösung ermöglicht es jedoch, dass sich die räumlich verteilten Systeme wie ein Gesamtsystem nutzen lassen. Wie das möglich wird? Das geschieht zum Beispiel durch die WAN-Optimierung. Wäre hierfür früher eine eigene Appliance nötig gewesen, so ergibt sich mit der HCI-Lösung die WAN-Optimierung jetzt aus dem Zusammenspiel von Hardware und Virtualisierungssoftware, insbesondere durch deren Netzwerkfunktionen.

Analog gilt dies für die Integration von Management-Tools für Backup, Datenreplizierung oder Disaster Recovery, Hybrid Cloud-Management, Virtual Desktop Infrastructure (VDI), Virtual Server Infrastructure (VSI)  und andere Bereiche.

  • Kostensenkungen im Betrieb
    In der Regel führt die Einführung einer hyperconverged infrastructure zu einer erhöhten Performance. Dies ist die erste Quelle für eine Reduzierung der Betriebskosten. Die zweite Quelle ist die herstellerseitig mitgelieferte Abgestimmtheit und Integration. Hier ist weniger Administrationsaufwand zu erwarten. Die dritte Quelle ist der wesentlich geringere Aufwand bei der Skalierung.
  • Höhere betriebliche Effizienz der IT
    Am obigen Beispiel der verteilten hyperkonvergenten Systeme dürfte deutlich geworden sein, dass die Administration der IT-Infrastruktur weniger komplex wird. Das kann soweit gehen, dass entfernte Standorte dank der HCI-Lösung sogar ganz ohne eigenen IT-Administrator auskommen können.
  • Schnellere Implementierungszeiten da alles von einem Hersteller kommt
    Die zentrale Appliance der HCI bringt die Integration der physischen Komponenten schon out-of-the-box mit. Kompatibilitätsprobleme dürften damit passé sein.
  • Hyperconverged infrastructures sind sehr gut skalierbar
    Die Zusammenführung aller Komponenten in einer einzigen Appliance erlaubt eine einfache Skalierung. Ein neuer Node im HCI-Cluster hinzugefügt und schon ist es geschehen.
  • Zusätzliche Konsolidierung in den Rechenzentren
    Hersteller wie Cisco sprechen von einer Bereitstellungszeit von weniger als einer Stunde. Die Skalierung bedeutet meist nur das Hinzufügen eines neuen Knoten/Node zum HCI-Cluster. Das erlaubt ein simples Ausrollen der hyperconverged infrastructure in weitere Bereiche.
  • Seltenere I/O-Blender-Effekte
    Die Blockierung von Ressourcen durch konkurrierende Prozesse tritt hier seltener auf, da die Ressourcen nicht mehr physikalisch existieren, sondern nur noch logisch adressiert werden. Die Auflösung kann hier über Algorithmen geschehen, welche die Last optimieren und transparent Medien bereitstellen, die beim Wechsel von sequentiellen zu Random-Zugriffen nicht in die Knie gehen, wie etwa SSDs.

Wer treibt die Entwicklung der HCI voran?

Das „Data Center in a nutshell“ (dieses Buzzword empfinden wir wesentlich treffender!) ist vor allem der Tummelplatz von Startups. Hightech-Visionäre treiben hier mit viel Elan die Entwicklung voran. Nutanix und SimpliVity kennt man sicher, darüber hinaus sollte man auch Gridstore, Nimboxx, Pivot3 und Scale Computing auf dem Schirm haben. Deren hyperkonvergente Appliances darf man durchaus als relevant bezeichnen.

Sie alle haben eines gemein: die Funktionen des Data Center werden virtuell auf Standard-x86-Hardware abgebildet. Die Multicore-Technologie hat es möglich gemacht und auch die Technologie bei Flashtechnik und Festplatten hat eine Entwicklungsstufe erreicht, welche die erforderliche Hardwaredichte ermöglicht. Appliances belegen oft nurmehr zwei Höheneinheiten im Rack.


Wie viel vom HCI-Hype kommt in den Rechenzentren an?

Hyperkonvergente Systeme wurden in der ersten Zeit belächelt. Doch mittlerweile traut man Hyperkonvergenzlösungen auch den Betrieb von unternehmenswichtigen Applikationen zu. So werden Geschäftsprozesse, Produktivanwendungen und BigData/Analytik auf hyperkonvergente Basis gehoben. Zudem dient HCI auch als Plattform für virtuelle Desktops bei Großunternehmen. Besonders weit verbreitet ist mittlerweile HCI bei Webhosting-Dienstleistern.

Die Bedeutung, die HCI erlangt hat, erkennt man auch an den bekannten Namen der Hersteller, welche früh deren Wichtigkeit erkannt und sich hier einen festen Platz erarbeitet haben: DELL, HPE, Starwind, VMware und Nutanix.


Wie kommt HCI in mein Serverraum?

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