Vertikale Skalierung im Gegensatz zu horizontaler Skalierung: wie sollten Sie Ihr Speichersystem skalieren?

Übersetzung eines auf Englisch verfassten Artikels von Contel Bradford für die Recovery Zone. Den Originalartikel finden Sie hier.Die Skalierbarkeit ist für jede IT-Umgebung unabdingbar. Dies gilt besonders dann, wenn es um Speicher geht. Mit Dokumenten, PDF-Dateien, Fotos und Videos verfügt das durchschnittliche Unternehmen über mehr unstrukturierte Daten, als es handhaben kann. Die Bedeutung der vertikalen Skalierung zum Erfüllen steigender Speicheranforderungen kann nicht bestritten werden. Worüber jedoch ausgiebig diskutiert werden kann und wurde, ist die verwendete Methode. Sollten wir vertikal skalieren oder horizontal skalieren?

Die Vor- und Nachteile der vertikalen Skalierung

Bei der vertikalen Skalierung werden der vorhandenen Hardware weitere Elemente hinzugefügt. Statt also neue Geräte zu kaufen, stärken sie Ihren Hauptserver durch das Installieren von mehr RAM, Prozessoren und Festplatten. Diese Methode bietet einzigartige und verlockende Vorteile:

• Sie bietet eine kostengünstige Möglichkeit, die Speicherkapazität zu vergrößern.
• Sie maximiert die Nutzung der vorhandenen Hardware.
• Upgrades der Ressourcen sind im Allgemeinen sehr einfach zu implementieren und zu verwalten.
• Sie minimiert die Notwendigkeit für physische Geräte und senkt den Energieverbrauch.

Unternehmen haben jahrzehntelang die vertikale Skalierung beim Ausbau von Speicher verwendet. Aber ebenso wie nichtssagende Allerweltsfotos im Webdesign hat auch diese altmodische Methode langsam ihre Effektivität verloren. Wenn einem Server mehr RAM sowie zusätzliche CPUs und Festplatten hinzugefügt werden, kann er trotzdem nur so weit verbessert werden, wie es die Gehäuseeinheit erlaubt. In der Folge werden Leistung und Kapazität zu einem Problem, wenn die Einheit an ihre physischen Grenzen stößt. Dies wiederum beeinträchtigt die Zeiten für Backup und Wiederherstellung sowie die Geschwindigkeit anderer unternehmenskritischer Prozesse. Das Konzept der vertikalen Skalierung ist sogar noch aufwendiger, wenn es um umfangreiche Upgrades geht. Dabei handelt es sich um Austauschvorgänge und Hinzufügungen, die mit schwierigen Aufgaben verbunden sind. In vielen Fällen sind Sie gezwungen, alle Daten vom alten Server auf eine neue Maschine zu kopieren. Dies kann im Hinblick auf die Ausgaben und die Ausfallzeiten sehr teuer werden. Weiterhin bedeutet das Hinzufügen eines weiteren Servers normalerweise auch, dass ein weiterer Datenspeicher hinzugefügt wird. Dies kann leicht eine chaotische Situation verursachen, in der das Netzwerk unter Speicher-Pools in die Knie geht und die Benutzer nicht wissen, wo sie Dateien finden. Beide Aspekte stellen eine erhebliche Bedrohung der Produktivität dar.

Mit horizontaler Skalierung auf einen besseren Weg

Bei der horizontalen Skalierung werden Geräte ausgetauscht oder vorhandenen IT-Systemen wird neue Hardware hinzugefügt. Diese Methode ist von Natur aus so konzipiert, dass sie viele Nachteile der vertikalen Skalierung vermeidet. Zu den wichtigsten Vorteilen einer horizontalen Skalierung von Infrastrukturen gehören:

• Sie überwindet die Einschränkungen bei Kapazität und Leistung, denen ältere Geräte unterliegen.
• Sie bietet Zugriff auf neuen und verbesserten Speicher, RAM, CPUs und weitere Funktionen, die von neuerer Hardware bereitgestellt werden.
• Bessere Hardware vereinfacht das Rationalisieren der Systemverwaltung, fördert Redundanz und verbessert die Betriebszeit.
• Sie ermöglicht Organisationen eine relativ problemlose vertikale Skalierung in der Zukunft.

Der Vorteil der horizontalen Skalierung liegt in ihrer Flexibilität nach Bedarf. Organisationen können mit einer Investition beginnen, die ihre bestehende Umgebung unterstützt und ein angemessenes Wachstum ermöglicht. Wenn sich das Unternehmen weiterentwickelt und die Speicheranforderungen wachsen, kann zusätzliche Kapazität hinzugefügt werden, ohne dass umfangreiche Upgrades durchgeführt werden müssen. Während die horizontale Skalierung von Infrastrukturen normalerweise höhere Vorab-Kosten verursacht, führt diese problemlose Methode der vertikalen Skalierung unter dem Strich oft zu einer kostengünstigeren Investition.

Der NAS-Effekt

Mit dem Netzwerk verbundener Speicher macht es möglich, große Mengen von Dateien über eine einfache Internet-Verbindung auf vielen Servern verfügbar zu machen. Dies war jahrelang praktisch der Standard für anspruchsvolle Speicherlösungen im Unternehmen. Aber so viel Mühe sie sich auch gaben, sogar die Hersteller von NAS-Geräten mit hoher Kapazität im Petabytebereich konnten nicht mehr mithalten, als ihre Geschäftskunden immer mehr Dateien ansammelten. Diese Kunden wurden dann gezwungen, zusätzliche NAS-Einheiten zu kaufen, plus alle die Dateisysteme, Namespaces und Konnektivitätspunkte, die dazu gehören. Die Zähmung dieses Monsters kann für IT-Abteilungen zum Albtraum werden. Das Verknüpfen der Architektur für horizontale Skalierung mit NAS gehört zu den neuesten Trends bei der Speicherung und ist sehr wichtig. Speicher-Pools können nun ohne übermäßigen Ressourcenverbrauch rationalisiert werden. Anders als bei der herkömmlichen vertikalen Skalierung von Infrastrukturen werden Upgrades schnell und problemlos durchgeführt. Die Umgebung ist maßgeschneidert für Unternehmen, die Kapazität und Leistung für die riesigen Mengen unstrukturierter Daten benötigen, die über ihre Netzwerke verteilt sind.

Horizontale Skalierung im Einsatz

Die horizontale Skalierung von Speicher mag sich für IT-Profis, die mit der vertikalen Skalierung aufgewachsen sind, zu gut anhören, um wahr zu sein. Natürlich geschieht nicht alles wie von Zauberhand. Der Wahnsinn hat Methode und ich möchte das Konzept der horizontalen Skalierung für diejenigen, die sich für die technischen Aspekte interessieren, näher erläutern. Die ideale Infrastruktur für die horizontale Skalierung kombiniert zwei beliebte IT-Konzepte: Server-Clustering und Software-definierte Netzwerke. Softwareunternehmen entwickeln Anwendungen, die Ihrer Infrastruktur nach der Installation ein nahtloses Wachstum ermöglichen, indem nach Bedarf neue Cluster und Speichergeräte hinzugefügt werden. Diese Geräte nutzen einfache Netzwerkprotokolle und werden so kombiniert, dass sie als einzelnes, einheitliches Speichersystem funktionieren. Dieses ist in der Lage, CPU, RAM und andere Ressourcen gemeinsam zu nutzen. Einzelne Cluster können durch ein verteiltes Dateisystem oder einen globalen Namespace verwaltet werden, wodurch der physische Standort Ihrer Server nicht mehr wichtig ist. Eine horizontal skalierte NAS-Architektur kann einen einzelnen Cluster, aber auch mehrere Cluster mit praktisch unbegrenzter Kapazität unterstützen. Jedes neue Gerät verfügt über seine eigenen Ressourcen, womit die Gesamteffizienz Ihres Speichersystems optimiert wird. Ein neuer Server könnte beispielsweise sowohl zusätzlichen Speicherplatz als auch eigene CPUs, eigenen RAM und eigene E/A umfassen. Daraus folgt, dass horizontal skalierte Systeme nicht nur die Speicherkapazität erhöhen, sondern auch die Leistung und die Gesamtzuverlässigkeit verbessern.

Probleme bei der horizontalen Skalierung

Jedes System hat seine Nachteile und die unglaublich flexible Architektur bei horizontaler Skalierung ist keine Ausnahme. Das größte Problem besteht möglicherweise darin, dass mit dem Hinzufügen neuer Speichergeräte auch neue Fehlerquellen hinzugefügt werden, die bei einer vertikalen Skalierung nicht vorhanden wären. Speichertechnologien sind so weit entwickelt worden, dass sich Systeme automatisch erweitern können, um auf Wachstum zu reagieren. Aber viele Backup-Systeme erfordern immer noch manuelle Eingriffe, wenn dem Netzwerk neue Geräte hinzugefügt werden. Statistiken zeigen, dass die Daten explosionsartig zunehmen. Die Gefahr, dass Ihre Backup-Pläne durch einen Engpass vereitelt werden, ist daher sehr reell. Ein weiterer Problembereich ist das Beibehalten vorhandener Funktionen und das Hinzufügen neuer Funktionen zu Ihrem Speichersystem. Während bei horizontaler Skalierung Upgrades allgemein problemlos sind, sieht es bei Updates anders aus. Das Verteilen von Software-Updates an Hunderte von Knoten kann kompliziert sein, besonders bei Organisationen, die ihre eigenen Anwendungen erstellen. Die logischste Methode zum Behandeln dieser Probleme besteht möglicherweise darin, beim horizontalen Skalieren Ihres Speichernetzwerks eine selektive Vorgehensweise anzuwenden. Ich meine damit, dass nicht mehr Geräte einbezogen werden sollten, als für Ihre Kapazitäts- oder Leistungsanforderungen erforderlich sind. Vielleicht ist das leichter gesagt als getan, aber damit werden sowohl Kosten als auch Komplexität auf dem Minimum gehalten.

Das letzte Wort

Manche Fachleute werden Ihnen sagen, dass die vertikale Skalierung von Infrastrukturen veraltet ist. Das ist nicht ganz richtig. Wenn Sie noch nicht aus Ihrem jetzigen System herausgewachsen sind und noch Erweiterungsmöglichkeiten haben, ist eine vertikale Skalierung wahrscheinlich am sinnvollsten. Und obwohl die horizontale Skalierung viel mehr Vorteile bietet, muss berücksichtigt werden, dass sie auch Risiken birgt. Im Endeffekt werden Ihr Budget, Ihr IT-Team und Ihre aktuellen Speicheranforderungen Sie zur richtigen Entscheidung führen.