Was ist Scale-Out Storage?

Speicher ausbauen

Scale-out-Storage ist eine verteilte Speicherarchitektur, die es Unternehmen ermöglicht, ihre Speicherkapazität nahtlos zu erweitern, indem sie einem Speichercluster weitere Knoten hinzufügen, seien es Server oder Geräte. Im Gegensatz zum Scale-Up-Storage, bei dem in der Regel Ressourcen zu einem einzelnen System hinzugefügt werden, wie z. B. die Aufrüstung von Festplatten oder Speicher, wächst Scale-Out-Storage horizontal und bietet so eine größere Flexibilität und lineare Skalierbarkeit.

Jeder Knoten in einem Scale-Out-System steuert seine eigene Verarbeitungsleistung, seinen eigenen Arbeitsspeicher und seine eigene Speicherkapazität bei, wodurch das System in der Lage ist, größere Arbeitslasten ohne Leistungseinbußen zu bewältigen. Dieser Ansatz ist sehr vorteilhaft für Unternehmen, die große Mengen unstrukturierter Daten, wie z. B. Multimediadateien, Backups, Protokolle oder maschinengenerierte Daten, verwalten müssen, und wird häufig in Rechenzentren, Cloud-Umgebungen und HPC-Szenarien (High Performance Computing) eingesetzt.

Wie Scale-Out-Speicherlösungen funktionieren

Bei Scale-out-Speicherlösungen werden die Daten auf mehrere miteinander verbundene Knoten verteilt, die gemeinsam als ein einheitliches System fungieren. Wenn mehr Kapazität oder Leistung benötigt wird, können zusätzliche Knoten hinzugefügt werden, ohne den laufenden Betrieb zu unterbrechen. Diese neuen Knoten werden in den Cluster integriert und nehmen automatisch an der Datenverteilung und dem Lastausgleich teil.

Daten in einer Scale-Out-Architektur werden häufig mit verteilten Dateisystemen oder Objektspeicherplattformen wie Ceph, GlusterFS oder Lustre verwaltet. Diese Systeme gewährleisten Datenredundanz, Fehlertoleranz und hohe Verfügbarkeit, indem sie kodierte Daten über mehrere Knoten replizieren oder löschen. Selbst wenn ein Knoten ausfällt, können die Daten von den anderen Knoten des Clusters aus weiter genutzt werden.

Dieses Architekturmodell ermöglicht es Unternehmen, den Speicher schrittweise zu skalieren und nur für die benötigten Ressourcen zu bezahlen, während die Einschränkungen herkömmlicher monolithischer Speichersysteme vermieden werden.

Vorteile und Herausforderungen von Scale-Out Storage

Scale-Out-Storage bietet einen modernen Ansatz für die Verwaltung großer und wachsender Datensätze, bringt aber auch eine Reihe von Kompromissen mit sich. Nachstehend finden Sie eine Aufschlüsselung der wichtigsten Vorteile und potenziellen Herausforderungen.

Vorteile von Scale-Out Storage

Mit Scale-out-Storage können Unternehmen ihre Kapazität linear und effizient skalieren, indem sie bei Bedarf weitere Knoten hinzufügen. Dieses modulare Wachstumsmodell macht größere Vorabinvestitionen überflüssig und ermöglicht es Unternehmen, ihre Infrastruktur schrittweise auf der Grundlage des tatsächlichen Bedarfs zu erweitern. Es eignet sich besonders für Umgebungen mit unvorhersehbaren oder schnell ansteigenden Datenmengen, wie sie beispielsweise durch künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) entstehen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die integrierte Hochverfügbarkeit der Architektur. Die Daten werden verteilt und häufig auf mehrere Knoten repliziert, so dass der Systembetrieb auch bei Hardwareausfällen nahtlos fortgesetzt werden kann. Für KI , die auf einen kontinuierlichen Zugriff auf große Datensätze angewiesen sind, wie z. B. das Trainieren von Modellen oder die Durchführung von Schlussfolgerungen in Echtzeit, ist dieses Maß an Ausfallsicherheit und Leistung unerlässlich. Die Lösung unterstützt auch die parallele Datenverarbeitung, ein entscheidender Faktor für die Beschleunigung von KI Erkenntnissen.

Herausforderungen von Scale-Out Storage

Trotz ihrer Stärken können Scale-Out-Speicherlösungen eine gewisse Komplexität in Bezug auf die Bereitstellung und Verwaltung mit sich bringen. Die Integration von Knoten in einen Cluster kann eine sorgfältige Konfiguration erfordern, und die Aufrechterhaltung einer konsistenten Leistung in einem verteilten System kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere wenn die Umgebung an Größe und Umfang zunimmt.

Eine weitere Überlegung betrifft die Kosten im Laufe der Zeit. Während die Anfangsinvestitionen gering sind, können sich die laufenden Kosten mit der Anzahl der hinzukommenden Knoten akkumulieren, insbesondere im Hinblick auf die Stromversorgung, die Kühlung und die Netzwerkinfrastruktur. Technologien wie die Flüssigkeitskühlung werden jedoch zunehmend eingesetzt, um das Wärmemanagement effizienter zu gestalten, den Energieverbrauch zu senken und die Dichte in Scale-Out-Umgebungen zu verbessern. Unternehmen müssen außerdem sicherstellen, dass ihre IT-Teams in der Lage sind, diese Systeme effektiv zu verwalten, um die Betriebsstabilität zu gewährleisten.

Anwendungsfälle für Scale-Out Storage

Scale-out-Storage spielt eine entscheidende Rolle in Branchen, die auf eine skalierbare Dateninfrastruktur mit hohem Durchsatz angewiesen sind. Angesichts des wachsenden Datenvolumens nutzen Unternehmen aus verschiedenen Branchen diese Architektur, um leistungsintensive Anwendungen zu unterstützen, Innovationen zu beschleunigen und Entscheidungen in Echtzeit zu ermöglichen.

Beschleunigtes Rechnen in der wissenschaftlichen Forschung

In Bereichen wie Genomik, Klimamodellierung und Teilchenphysik verlassen sich Forschungseinrichtungen auf beschleunigte Rechenplattformen, die von GPUs oder FPGAs angetrieben werden. Diese Systeme generieren und verarbeiten Petabytes an Daten mit extrem hoher Geschwindigkeit. Skalierbarer Speicher ermöglicht es Forschern, Rechencluster parallel mit Daten zu füttern, wodurch E/A-Engpässe minimiert werden und die Zeit bis zur Erkenntnisgewinnung verkürzt wird. Durch die Möglichkeit der schrittweisen Skalierung können Einrichtungen ihre Infrastruktur erweitern, wenn sich die Forschungsanforderungen ändern, ohne die bestehenden Systeme zu überholen.

KI in Finanzdienstleistungen

Finanzunternehmen setzen künstliche Intelligenz bei der Betrugserkennung, beim algorithmischen Handel und bei der Risikomodellierung ein - Arbeitslasten, die auf den Zugriff auf umfangreiche und vielfältige Datensätze angewiesen sind. Scale-Out-Storage bietet den hohen Durchsatz und die niedrige Latenz, die für diese KI im Finanzsektor erforderlich sind, und ermöglicht das Training und die Inferenz von Modellen in Echtzeit. Darüber hinaus verbessert die verteilte Speicherung die Fehlertoleranz und die Bereitschaft zur Einhaltung von Vorschriften - beides wichtige Faktoren in einer stark regulierten Branche, die sich keine Ausfallzeiten oder Datenverluste leisten kann.

Arbeitsabläufe im Bereich Medien und Unterhaltung

Medienproduktions-, Postproduktions- und Broadcasting-Workflows beinhalten hochauflösende Videodateien, Echtzeitbearbeitung und die globale Verteilung von Inhalten. Scale-Out-Storage bietet eine zentralisierte, aber verteilte Plattform, die die Zusammenarbeit zwischen Teams und Standorten unterstützt. Dank der Möglichkeit, Leistung und Kapazität unabhängig voneinander zu skalieren, können Kreativprofis ohne Unterbrechung mit 4K- und 8K-Inhalten arbeiten, selbst wenn die Speicheranforderungen während der Produktionszyklen schwanken.

Cloud-native Anwendungsentwicklung

Moderne Softwareentwicklungsumgebungen bevorzugen in der Regel containerisierte Anwendungen, Microservices und CI/CD-Pipelines (Continuous Integration/Continuous Deployment). Diese Cloud-nativen Architekturen profitieren von Scale-Out-Storage, da es persistente, skalierbare und widerstandsfähige Datendienste für dynamische Workloads bereitstellen kann. Wenn Entwickler neue Dienste einrichten oder Anwendungen horizontal skalieren, wächst die Speicherinfrastruktur nahtlos und ohne Umstrukturierung mit.

Leistungsstarke Analytik im Gesundheitswesen

Gesundheitsdienstleister und Forschungseinrichtungen setzen zunehmend auf datengesteuerte Analysen zur Diagnose, Optimierung der Patientenversorgung und Steigerung der betrieblichen Effizienz. Scale-out-Storage unterstützt HPC-Forschungs- und Entwicklungsanwendungen, indem es die Aggregation und Analyse verschiedener Datentypen, wie z. B. elektronische Gesundheitsakten, medizinische Bildgebung und genomische Informationen, in großem Umfang ermöglicht. Die hohe Verfügbarkeit, die Ausfallsicherheit und das Compliance-konforme Design machen die Lösung ideal für Umgebungen, die sowohl Leistung als auch strikte Datenintegrität erfordern.

FAQs

  • Kann Scale-Out-Storage mit Altsystemen verwendet werden? Ja, einige Scale-Out-Speicherplattformen sind so konzipiert, dass sie über Standardprotokolle wie NFS, SMB oder iSCSI in bestehende IT-Umgebungen integriert werden können.
  • Kann Scale-Out-Storage hybride Cloud-Umgebungen unterstützen? Ja, Scale-Out-Storage eignet sich gut für hybride Cloud-Implementierungen. Aufgrund seiner verteilten Natur können Daten über lokale und Cloud-Infrastrukturen hinweg gespeichert und abgerufen werden, was Flexibilität, Workload-Portabilität und Disaster-Recovery-Strategien ermöglicht.
  • Wie wirkt sich Scale-Out-Storage auf die Datensicherheit aus? Viele Scale-Out-Speicherlösungen bieten integrierte Verschlüsselung, Zugriffskontrollen und Integration mit Identitätsmanagementsystemen zur Unterstützung der Datensicherheit. Diese Funktionen tragen dazu bei, dass die Daten sowohl bei der Übertragung als auch im Ruhezustand geschützt bleiben.