Konvergente Systeme verändern die Rechenzentren

In der Business-IT setzen viele Unternehmen und Organisationen immer noch auf das klassische Modell, wenn sie eine IT-Infrastruktur aufbauen: Sie wählen unter den Angeboten unterschiedlicher Hersteller passende Server, Storage-Systeme und Netzwerkkomponenten wie Switches aus. Hinzu kommen Hypervisors von VMware (vSphere), Microsoft (Hyper-V), Citrix (XenServer) oder Red Hat (KVM), um physische Systeme wie Server und Speicherressourcen zu virtualisieren. Ein weiterer Baustein ist eine Management-Lösung, mit der sich diese Komponenten verwalten lassen. Selbst in kleineren Unternehmen entsteht dadurch schnell eine komplexe IT-Umgebung.

Als übersichtliche und preiswerte Alternativen bieten die Hersteller konvergente Infrastrukturen an. Hierzu gehören auch die hyperkonvergenten Systeme, die in com! professional 1/2016 („Die Infrastruktur wird hyperkonvergent“) beleuchtet wurden.

Wer sich für die übergeordnete Kategorie Converged Systems interessiert, hat es nicht leicht. Das liegt daran, dass es keine allgemein gültige Abgrenzung zwischen Begriffen wie „Converged System“, „Integriertes System“ oder „Integriertes Stack-System“ gibt. com! professional klärt die Begriffe und zeigt die Vor- und Nachteile der zahlreichen Lösungsansätze, die selbst bei IT-Fachleuten zu Verwirrung führen.

Die klassische Infrastruktur stößt an ihre Grenzen: „Durch die Digitalisierung der Geschäftsprozesse in nahezu allen Branchen ändert sich auch die Zusammensetzung der Work­loads in Rechenzentren“, sagt Maximilian Hille, Analyst beim Marktforschungs- und Beratungshaus Crisp Research. „Bislang waren IT-Infrastrukturen darauf ausgelegt, Unternehmensanwendungen stabil und sicher zu betreiben. Jetzt müssen sich IT-Fachleute auf eine neue Generation von Anwendungen einstellen.“

Dazu zählen cloudbasierte Applikationen sowie Anwendungen, die auf mobile Systeme wie Smartphones zugeschnitten sind. Außerdem sollen solche IT-Services schnell und flexibel je nach Bedarf bereitgestellt werden. Und dies alles vor dem Hintergrund, dass die IT-Budgets weiterhin nur im niedrigen einstelligen Prozentbereich zulegen. Laut Crisp Research ist eine herkömmliche statische IT damit überfordert. Gebraucht wird eine dynamische Infrastruktur, die Unternehmen bei Bedarf erweitern können, die sich einfach verwalten lässt und die zudem die Kosten reduziert. „Anders lassen sich viele Work­loads nicht erfolgreich betreiben, etwa in den Bereichen E-Commerce, mobile Apps, Datenanalyse oder Internet of Things“, so Maximilian Hille.

Aus Sicht der Anbieter von IT- und Netzwerkkomponenten gibt es bereits Lösungen für diese neuen Anforderungen: hoch integrierte, konvergente (converged) oder hyperkonvergente (hyperconverged) Systeme.

Selbst Marktforscher wie IDC und Gartner haben Probleme mit der Einordnung von konvergenten Infrastrukturen. So unterscheidet Gartner in seinem „Magic Quadrant for Inte­grated Systems“ vom August 2015 zwischen folgenden Hauptkategorien:

Für den Einsatz von integrierten Systemen sprechen mehrere Gründe. „Der Wunsch, die Komplexität im Rechenzentrum zu reduzieren und das Management zu vereinfachen, wird durch Converged Systems bestens erfüllt und durch Hyperconverged Infrastructures auf ein neues Niveau gehoben“, sagt beispielsweise Maik Hähnel, Bereichsleiter Enterprise & IT Architektur beim Systemhaus Fritz & Macziol. „Die Grenzen zwischen Servern, Netzwerk und Storage verschwimmen immer mehr. Je nachdem, worauf ich als Kunde den Fokus lege, wähle ich die passende Lösung aus.“

Eine geringere Komplexität und ein einfacheres Management schlagen sich auch in geringeren Betriebskosten nieder. Pauschale Angaben zu den Einsparungen sind allerdings wenig hilfreich. Der Grund: Je nach Ausführung einer konvergenten Infrastruktur und deren Verwendungszweck fallen unterschiedliche Kosten an. VCE, ein Anbieter von konvergenten Systemen auf Basis von Komponenten von EMC und Cisco, gibt an, dass Kunden nach der Einführung von Vblock-Systemen 41 Prozent weniger Zeit für die Wartung der IT-Umgebung aufwenden mussten. Zudem stieg die Zahl der Applikationen, die Nutzer von VCE-Systemen im eigenen Haus entwickelten, um den Faktor 4,6.

HP Enterprise (HPE) hat die Beratungsgesellschaft IDC mit einer Kosten-Nutzen-Analyse von konvergenter Infrastruktur beauftragt. Demnach reduziert sich der Zeitraum, bis ein Datacenter eine neue Applikation bereitstellen kann, von 50 auf 21,5 Tage, wenn eine Converged Infrastructure (CI) vorhanden ist. Zudem sinken die Ausfallzeiten von IT-Services pro Nutzer von rund 17 Stunden im Jahr auf 5 Stunden. Vorteile sind laut IDC auch bei den jährlichen IT-Kosten pro Nutzer zu verzeichnen: Sie lassen sich von rund 5300 Dollar auf 2500 Dollar redu­zieren.

Ein Grund für die niedrigeren Kosten ist, dass die Anwender konvergente Systeme als vorkonfigurierte Komplettsysteme oder Appliances beziehen können. Den Zusammenbau, das Testen und die Basiseinstellungen nimmt der Hersteller oder einer seiner Systemhauspartner vor. Der Nutzer muss die Systeme nur in ein Rack in seinem Server-Raum oder Rechenzentrum packen. Allerdings steckt der Teufel bekanntlich im Detail. In Online-Foren sind durchaus kritische Kommentare von Nutzern solcher Appliances nachzulesen. Ein heikler Punkt ist offenkundig die Einbindung solcher Systeme in eine bestehende IT-Infrastruktur.

Dennoch überwiegen die positiven Stimmen. „Der größte Vorteil beim Einsatz konvergenter Systeme liegt darin, dass ein umfassender Nutzen der Investitionen ermöglicht wird, der die Abläufe des IT-Betriebs und die daraus resultierenden Ergebnisse nachhaltig positiv beeinflusst“, betont denn auch Volker Wenzel, Manager Presales Germany VCE (siehe nächsten Abschnitt). „Als weiteren Vorteil sehe ich die Stärkung der Innnovationskraft der IT.“ Gerade der letztgenannte Punkt gewinnt zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen der digitalen Transformation von Geschäftsmodellen und entsprechenden Prozessen wächst die IT-Abteilung immer stärker in die Rolle eines Business-Enablers. Das heißt, sie schafft die Voraussetzungen dafür, dass ein Unternehmen neue Produkte und Kundenservices anbieten kann.

Mittlerweile haben so gut wie alle namhaften Anbieter von IT-Infrastruktur-Produkten eine Converged-Lösung in petto. Der bekannteste ist VCE. Das Unternehmen wurde 2009 von Cisco, EMC und VMware gegründet. Mittlerweile hat EMC VCE komplett übernommen, steht jedoch seinerseits vor der Fusion mit Dell (siehe dazu auch „Radikaler Wandel bei den IT-Infrastruktur-Herstellern“ auf Seite 102). VCE bietet mit den Vblocks vorkonfigurierte Systeme an. Sie sind mit Netzwerk-Switches und Servern von Cisco bestückt, außerdem mit Storage-Geräten von EMC und der Virtualisierungssoftware von VMware.

Bislang zielte das Unternehmen mit seinen Converged-Infrastructure-Systemen auf Service-Provider und Großfirmen. Insbesondere mit der Vblock-100-Reihe spricht VCE auch mittelständische Unternehmen an. Mit VxBlock hat VCE zudem eine Systemreihe entwickelt, die mit virtualisierten Netzwerkfunktionen aufwarten kann. Die Basis für die Netzwerkvirtualisierung bilden Ciscos ACI-Plattform (Application-Centric Infrastructure) und VMwares NSX-Technik.

Auch den Bereich Hyperkonvergenz deckt VCE mittlerweile mit den VxRack-Systemen ab. Die Grundlage bilden, wie gehabt, Netzwerk- und Storage-Komponenten von Cisco und EMC sowie die Server-Virtualisierungssoftware von VMware. Die Virtualisierung der Storage-Komponenten übernimmt EMC mit EMC ScaleIO.

Eine der bekanntesten Referenzarchitekturen bei Converged Systems ist FlexPod vom Storage-System-Spezialisten Net­App und Cisco. Sie besteht aus UCS-Rack- und Blade-Servern von Cisco, Switches der Reihe Nexus und MDS (ebenfalls von Cisco) sowie den NetApp-Speichersystemen der Reihe FAS und E-Series.

Vor allem für kleinere Unternehmen ist FlexPod Express interessant. Sie können unterschiedliche Server, etwa Mail-, Web- und Datenbank-Server, in virtualisierter Form auf einer IT-Plattform konzentrieren und zum Beispiel bis zu 500 Usern zur Verfügung stellen. Der Anwender erhält also ein kleines Rechenzentrum im Kompaktformat, das er bei Bedarf erweitern kann, allerdings nur um FlexPod-Komponenten. Dafür hat er die Wahl zwischen mehreren Virtualisierungsplattformen, etwa VMware und Microsoft Hyper-V.

In eine ähnliche Richtung, sprich mittelständische Unternehmen und Niederlassungen, zielt Dell mit seiner Power­Edge-VRTX-Lösung. Sie ist vor allem für das Bereitstellen von virtuellen Desktops vorgesehen. Allerdings dürfte durch die Fusion von Dell und EMC in diesem Jahr die gemeinsame Strategie im Bereich Konvergenz auf den Prüfstand kommen.

Auch Cisco geht im Bereich Converged Infrastructure eigene Wege. Die Grundlage bildet das Unified Computing System (UCS) in Verbindung mit der UCS-Director-Software. Sie lässt sich, so Cisco, als universelle Managementlösung für Converged-Infrastructure-Systeme unterschiedlicher Hersteller einsetzen. Ciscos Partner NetApp ist mittlerweile weitere Kooperationen eingegangen, etwa mit VM­ware und dessen Converged-Infrastructure-Lösung EVO:RAIL. Dafür steuert NetApp Storage-Appliances bei. Die beiden Produkte werden im Paket angeboten.

Wer eine breite Auswahl an Hard- und Software haben möchte, kann eine CI-Referenzarchitektur ins Auge fassen.

Beispiele für solche Architekturen sind etwa EMC Vspex, Hitachi UCP (Unified Compute Platform) und Fujitsu vShape. Zielgruppe sind zum einen Unternehmen, die nicht von einem oder wenigen Hardware-Lieferanten oder Anbietern von Hypervisors abhängig sein möchten. Referenzplattformen bieten mehr Wahlmöglichkeiten, beispielsweise was die Server-Plattformen oder die Speichersysteme betrifft.

Zum anderen zielen solche Converged-Infrastructure-Produkte auf Nutzer, die darüber bestimmte Anwendungen bereitstellen möchten. Das können SQL-Datenbanken, SAP-Umgebungen oder Big-Data-Plattformen sein. Vspex ist beispielsweise in Varianten für Microsoft Exchange und SharePoint sowie Oracle-Umgebungen verfügbar. Fujitsu wiede­rum unterstützt unter anderem virtualisierte Desktop-Umgebungen von Citrix, und Hitachi stellt eine Plattform für das Data-Warehousing bereit. Das heißt allerdings, dass der Anwender bei der Auswahl und der Konfiguration der Komponenten über entsprechendes Know-how verfügen muss. Im Zweifelsfall muss ein Unternehmen einen Partner damit beauftragen, eine Referenzplattform im Firmenrechenzentrum einzurichten. Das kostet Geld und kann zu unerwünschter Abhängigkeit führen.

Unternehmen wie Nutanix mit seiner Acropolis-Infrastrukturplattform oder Simplivity mit der Omnistack-Software und der Omnicube-Appliance setzen ganz auf Hyperkonvergenz. Dieser Ansatz bildet alle zentralen Funktionen eines Rechenzentrums, inklusive Speicherplatz, in virtualisierter Form auf Standard-x86-Hardware ab. Alle Infrastrukturdienste und Applikationen greifen gemeinsam auf diesen Ressourcen-Pool zu.

Ihre Software bieten Nutanix und Simplivity auf unterschiedlichen Servern und integrierten Systemen wie Cisco UCS an. Nutanix hat zudem mit Lenovo ein OEM-Abkommen geschlossen. Auch der chinesische IT-Hersteller dürfte somit in Kürze mit Hyperconverged-Systemen auf dem Markt aktiv sein. Gerade für kleinere Unternehmen sind die Appliances von Nutanix und Simplivity interessant. Auf einem Nutanix-Knoten laufen ein Hypervisor und ein virtualisierter Controller, der für die I/O-Prozesse zuständig ist. Speicherressourcen in der Appliance werden über Standardschnittstellen an den Hypervisor angebunden und allen Virtual Machines zur Verfügung gestellt. Das macht SANs und Network-Attached-Storage-Systeme überflüssig.

Die Herzstücke von Acropolis sind ein eigener Hypervisor auf Basis von Red Hat KVM und das Dateisystem Nutanix Distributed Filesystem (NDFS). Es verwaltet alle Daten und Meta-Daten und ist das Bindeglied zwischen Speicherressourcen, Server, Controller und Hypervisor. Zu den klassischen Einsatzgebieten der Lösungen von Nutanix zählt der Aufbau einer virtualisierten Desktop-Umgebung (VDI).

Ebenfalls als Appliance stellt Simplivity seine Hyperconvergence-Lösung zur Verfügung. Dabei setzt es wie Nutanix auf eine eigene Virtualisierungssoftware. Die Omnicube-Appliances sind in mehreren Versionen erhältlich, von Modellen für kleine und mittelständische Unternehmen mit 4 Tera­byte Speicherplatz bis hin zur Omni­cube CN-5400 mit bis zu 43 Terabyte und zwei Intel-Xeon-Prozessoren. Mit solchen Appliances lassen sich Netzwerkfunktionen bereitstellen, für die normalerweise spezielle Hardware erforderlich ist, etwa ein Storage-System oder ein WAN-Optimierungssystem. Die Appliances lassen sich zudem in räumlich verteilten Clustern zusammenfassen, die in eine Cloud-Infrastruktur integriert werden können.

Zu den schärfsten Widersachern von Nutanix, Simplivity und Co. zählt VMware mit seiner EVO:RAIL-Plattform. Sie steht als System mit vier Rechenknoten für den Einbau in Racks zur Verfügung. EVO:RAIL ist stark auf die Virtualisierungslösungen von VMware ausgerichtet. Speicherplatz wird über ein Virtual SAN (vSAN) bereitgestellt. Bei der Hardware setzt VMware ebenfalls auf x86-Server. Ein Vorteil von EVO:RAIL ist die hohe Skalierbarkeit. So lassen sich Cluster für rund 13.000 Virtual Machines konfigurieren. Jedoch muss der Nutzer bei EVO:RAIL stets eine Appliance mit vier Knoten erwerben, wenn er mehr Rechenleistung oder Speicherplatz benötigt. Bei Nutanix und Simplivity kann das Upgrade in kleineren Schritten erfolgen.

Die Gefahr, dass sich Nutzer durch den Einsatz eines (hyper-)konvergenten Systems an einen Anbieter binden (Vendor-Lock-in), sieht VCE-Manager Volker Wenzel nicht gegeben: ­„In einer hoch virtualisierten Umgebung haben die Nutzer zum einen die Wahl zwischen mehreren Hypervisors, auf denen Betriebssysteme, Anwendungen und Workloads laufen. Zudem laufen die Hypervisors auf Standard-x86-Hardware.“

Auch bei den Storage-Komponenten habe der Anwender dank Virtualisierung die Wahl zwischen unterschiedlichen Speichertypen, etwa auf Block-, Datei oder Objekt-Ebene. „Der Nutzer hat somit vielfältige Entscheidungsmöglichkeiten, um eine Lock-in-Situation zu vermeiden.“

Dennoch ist davon auszugehen, dass gerade in kleinen und mittelständischen Unternehmen die Wahl des Lieferanten eines konvergenten oder hyperkonvergenten Systems eine bindende Wirkung hat. Denn nach einigen Monaten die IT-Infrastruktur erneut umzubauen und auf einen anderen Anbieter zu setzen, kann sich so gut wie kein Unternehmen leisten.

Allerdings scheint der deutsche Mittelstand derzeit zumindest dem Thema hyperkonvergente Systeme noch mit Zurückhaltung zu begegnen: „Der Mittelstand hat hyper­konvergente Infrastrukturen bereits wahrgenommen“, sagt Maximilian Hille von Crisp Research. „Dennoch ist der Einsatzgrad mit 2 Prozent noch gering. Immerhin planen bereits 19 Prozent der IT-Entscheider den Einsatz solcher Systeme.“