Im modernen Webhosting setzt man heutzutage auf flexible Speicherlösungen, um besser auf Kundenanforderungen reagieren zu können. Die Flexibilität beim Betrieb von Webservern erreichen wir durch den Einsatz von virtuellen Maschinen (VM) mit skalierbarem Speicher und skalierbarer Rechenleistung. Natürlich könnte man diese auf den herkömmlichen Systemen betreiben. Wir wollten aber mögliche zukünftige Engpässe und Probleme von vornherein vermeiden und entschieden uns auf eine andere Lösung 'umzusatteln'. Seit Sommer 2014 nutzen wir Ceph, ein Speichersystem mit einer Vielzahl von nützlichen Eigenschaften.

Wie funktioniert 'Ceph'? Während die virtuellen Maschinen selbst auf drei Servern, den Rechenknoten, angesiedelt sind, wird der notwendige Speicher "ausgelagert". Das Speichersystem besteht ebenfalls aus mehreren Servern, den Speicherknoten, die ihrerseits mit mehreren Festplatten bestückt sind. Werden Daten geschrieben, teilt Ceph diese zunächst in vier Megabyte große Datenblöcke. Jeder Datenblock wird dann auf mindestens zwei unterschiedlichen Servern abgelegt. Sowohl die größe der Datenblöcke als auch die Anzahl der Kopien eines Datenblockes zur Erhöhung der Redundanz können vom Administrator verändert werden.

Die zu speichernden Daten werden in Blöcke aufgeteilt. Die einzelnen Datenblöcke werden nun auf die Festplatten geschrieben. Bei uns wird jeder Block drei Mal abgelegt. Wesentlich hierbei ist, dass alle drei Kopien auf unterschiedlichen Knoten gespeichert werden. Eine Besonderheit ist zudem die örtliche Lage der Knoten. Wir verfügen über zwei Rechenzentren. Die Knoten sind auf beide verteilt (blau und gelb). Die Daten werden so abgelegt, dass sie auf Servern in beiden Rechenzentren vorrätig sind. Zur Zeit verfügen wir über acht Knoten, die über jeweils 10 Gigabit angeschlossen sind. Im Falle eines Ausfalls einer Festplatte oder gar eines Knotens beginnt Ceph sofort, die fehlenden Kopien der Daten neu herzustellen und auf die Knoten zu verteilen, so dass alle Daten wiederum drei Mal vorhanden sind.

Sollte der Speicherplatz nicht mehr ausreichen, können die einzelnen Knoten leicht aufgerüstet oder weitere Knoten hinzugefügt werden. Ceph erkennt die Aufstockung und beginnt mit einer neuen Lastverteilung, so dass Knoten und Festplatten gleichmäßig ausgelastet sind. Das sorgt für eine bessere Performance durch Entlastung der einzelnen Knoten bzw. Datenleitungen. Durch Vergrößerung des Systems wird also nicht nur die Redundanz erhöht. Umso mehr Knoten im Ceph-Verbund arbeiten, desto schneller kann der Lesezugriff auf die Daten erfolgen. Hier gilt also: größer gleich schneller. Mit Ceph haben wir einen flexiblen und sicheren Datenspeicher im Einsatz.

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