Wie Enterprise-Anwendungen auf hyperkonvergenten Infrastrukturen laufen

IT-Infrastrukturen und insbesondere der Betrieb anspruchsvoller Enterprise-Anwendungen stehen vor großen Herausforderungen: Infrastruktursilos sind teuer in Investition und Betrieb, geschäftskritische Anwendungen auf virtualisierten Umgebungen wegen fehlender Anpassung der Sicherungstools an virtuelle Umgebungen häufig unzureichend geschützt. Die Nutzung mehrere Hypervisoren, laut IDC in inzwischen 72 Prozent der Unternehmen üblich, steigert die Komplexität noch. Viele Anwender betreiben mittlerweile auch Enterprise-Applikationen in der Public Cloud, weil klassische Infrastrukturen selbst für überkommene Anwendungen zu unflexibel sind. Neue Software wird direkt für die Cloud entwickelt. Unternehmen brauchen deshalb eine Infrastruktur, mit der sie beide Anwendungstypen sinnvoll an die Cloud anbinden und Workloads und Daten dynamisch zwischen privater Infrastruktur und externer Cloud verschieben können.

Als Alternative zur herkömmlichen IT-Infrastruktur haben sich hyperkonvergente Web-Scale-Infrastrukturen entwickelt. Sie bestehen aus flexiblen  Bausteinen auf Basis x86-basierter Speicher- und Serverhardware sowie Flash, die intelligente Software integriert.

Nutanix geht mit seiner unsichtbaren Web-Scale-Infrastruktur noch weiter. Die Lösung ist rein in Software gehalten. Nur so ist es möglich die Flexibilität, Skalierung, Sicherheit und somit auch die Unsichtbarkeit der Infrastruktur zu erhalten. Sie beseitigt weitgehend die Zwänge herkömmlicher Infrastruktur, vereinfacht Betrieb und Management und skaliert schnell und kostengünstig. Das schafft Zeit für die Erstellung neuer Applikationen und wertschöpfende Aktivitäten.

Was brauchen Enterprise-Anwendungen?

Tier-0- und Tier-1-Datenbanken wie Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL-Software und Geschäftsapplikationen wie ERP-, CRM- oder e-Commerce-Lösungen sind für Unternehmen geschäftskritisch. Sie stellen hohe Anforderungen an die Infrastruktur: Geringe Verzögerung und schnelle Verarbeitung verlangen den Einsatz von Flash für „heiße“ Daten, fein granulierte Wiederaufsetzpunkte, ausgefeilte Replikationsmechanismen und schnelle Wiederherstellbarkeit sind ein Muss, ebenso schnelle, ausfallsichere Skalierung sowie Installation und Bereitstellung neuer Infrastruktur ohne Komplettaustausch vorhandener Systeme. Virtualisierte konventionelle Infrastrukturen sind wegen der Schwäche derzeitiger Hypervisoren auf Standard-Multithreaded/Multicore-Servern für Enterprise-Applikationen häufig problematisch.

Invisible Infrastructure von Nutanix löst viele dieser Probleme: Sie konsolidiert bisherige Systeme auf einer einzigen Plattform ohne komplexe Speicherinfrastruktur, aber mit bedarfsorientiert skalierbaren Speicherressourcen, sorgt für kontinuierliche Verfügbarkeit und schrittweises Infrastrukturwachstum nach Bedarf.

In Enterprise-Umgebungen finden sich weitere Anwendungstypen mit hohen Leistungsanforderungen. Dazu gehören unternehmensspezifische Applikationen in Java, .NET und ähnlichen Sprachen mit den zugrunde liegenden  RDBMS (Relational Database Management System) und Middleware, produktivitätssteigernde Messaging-, Collaboration- und Unified-Communication-Umgebungen wie Microsoft Exchange, oder Skype for Business, SharePoint, Avaya und andere. Letztere steigern die Produktivität der Mitarbeiter. Beide Anwendungstypen brauchen viel Rechen- und Speicherleistung, einfache, schnelle Skalierbarkeit, häufige Datensicherung, ständige Verfügbarkeit und fein granulierte Wiederherstellungsmöglichkeiten. Dazu dienen applikationsspezifische Verfahren, Snapshots und Replikation. Die Verwaltung solcher Anwendungen wird so weit wie möglich vereinfacht, um ständige Optimierungsläufe zu vermeiden.

Webbasierte Anwendungs-Frameworks auf Basis containerfreundlicher NoSQL-Datenbanken wie MongoDB oder Cassandra bilden die nächste Softwaregeneration. Applikationen werden hier meist als Service (SaaS) bereitgestellt. Sie skalieren horizontal durch neue Anwendungsinstanzen und hardwareseitig durch neue virtuelle Maschinen oder Container aus einem flexiblen Ressourcentool  und nutzen verteilte Instanzen für Ausfallsicherheit. Managementsoftware für solche Applikationen muss virtualisierte Umgebungen, Container und Cloud-Frameworks wie OpenStack unterstützen.

Hyperkonvergente Infrastruktur von Nutanix – ideal für alle Anwendungstypen

Die interne Infrastruktur muss zu externen Cloud-Architekturen passen, denn die meisten Unternehmen – laut IDC bereits heute 65 Prozent – werden in Zukunft hybride Umgebungen aus internen Bestandteilen, Service-Provider- und Public-Cloud-Anteilen betreiben. Idealerweise laufen berechenbare Enterprise-Applikationen – etwa 75 Prozent – dann intern, der weniger kalkulierbare Rest der Anwendungen in einer externen Cloud. Für solche hybriden Umgebungen ist Nutanix Invisible Infrastructure konzipiert.

Nutanix XCP umfasst zwei grundlegende Softwarekomponenten: Nutanix Acropolis fungiert als Software-Fundament für die Bereitstellung von Storage-, Compute- und Virtualisierungs-Services. Bei Nutanix Prism handelt es sich um eine integrierte Managementplattform, die One-Klick-Einfachheit für alle Infrastrukturaufgaben bietet. Bei XCP wird unter Verwendung von Nutanix Acropolis und Prism eine unsichtbare Infrastruktur erstellt, welche die Komplexität der Infrastruktur beseitigt und eine einfachere und einheitlichere Umgebung bereitstellt.

Die Hardware der Lösung besteht aus vielfältigen x86-basierten Bausteinen, sogenannten Nodes, mit Speicher-, Rechen- und Vernetzungsressourcen. Sie werden nach Bedarf zu einem Cluster zusammengesetzt. Dessen Komposition richtet sich nach den Infrastrukturanforderungen der darauf laufenden Anwendungen. Erweiterungen des Clusters erfolgen ad hoc durch Hinzufügen von Nodes. Ein Speichernetz ist nicht mehr nötig, Flash und Festplatten, Server und Cloud werden für den Anwender unsichtbar. Das senkt die Komplexität besonders in Multi-Hypervisor-Umgebungen, wie sie laut IDC 2015 bereits 75 Prozent der Unternehmen einsetzten.

Nutanix Acropolis liefert alle nötigen Services für den Betrieb der XCP-Plattform und besteht aus drei Komponenten: der Distributed Storage Platform (DSF), der App Mobility Fabric und dem Acropolis Hypervisor.

DSF als On-Demand-Service konsolidiert alle Speicherressourcen im Cluster in einer verteilten Sharded-Nothing-Architektur und präsentiert sie der Anwendungsschicht. Hypervisoren, VMs und Anwendungen können auf Storage-Services wie Disaster Recovery und Snapshots virtueller Maschinen zugreifen. Tiering, Deduplizierung, Kompression und platzsparendes Erasure Coding mit EX-C von Nutanix sind integriert. Daten werden zusätzlich in den Flash-Puffer OpLog geschrieben, um Verluste zu vermeiden.

Die Nutanix App Mobility Fabric platziert, migriert, repliziert und konvertiert VMs unkompliziert über Hypervisoren und zukünftig auch Cloud-Grenzen hinweg. Die offene Umgebung schafft eine Virtualisierungsschicht über den bestehenden Hypervisoren. Unterstützt werden Microsoft Hyper-V, VMware vShpere und Nutanix Acropolis Hypervisor.

Der Nutanix Acropolis Hypervisor ist VM-zentrisch ausgelegt und bietet daher zusätzliche Sicherheitsfunktionen und Selbstheilungsfähigkeiten mit SaltStack. Acropolis Hypervisor ist für die Zusammenarbeit mit vielen wichtigen Softwarelösungen unterschiedlicher Ebenen zertifiziert, etwa für SQL-Server, Exchange, Citrix XenApp und XenDesktop, Suse, Canonical oder CentOS.

Datensicherheit und Hochverfügbarkeit werden durch asynchrone und synchrone Replikation, die Disaster-Recovery-Funktion Metro Availability für Wiederherstellung in Minuten, unterbrechungsfreie Updates und Upgrades und die Backup-Funktionen in Nutanix Prism  gewährleistet. Vor unbefugten Eindringlingen und Manipulation schützen gestaffelte Sicherheitsebenen, Analyse und Selbstreparatur bei  Abweichungen von der Sicherheitsbasiskonfiguration in Betriebssystem und Hypervisor mit SaltStack sowie die Vergabe geringstmöglicher Berechtigungen. Kundenspezifische Sicherheits-Baselines (Security Technical Implementation Guide, STIG) erlauben die Korrektur sicherheitsrelevanter Fehlkonfigurationen auf Knopfdruck,  Compliance-Prüfungen in lediglich 20 Minuten und die Erstellung regelkonformer Compliance-Berichte durch den einfachen Ausdruck von STIG-Reports. Nutanix CloudConnect ermöglicht Backups, synchrone und asynchrone Replikation in die Public Cloud.

Durchgängiges Infrastrukturmanagement

Nutanix Prism verwaltet Nutanix-Umgebungen durchgängig. Proprietäre Algorithmen ermitteln und analysieren Datentrends und extrahieren vielfältige Systemdaten für die Infrastrukturoptimierung.. Eine intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche integriert alle wichtigen Managementtools und ermöglicht die Vereinfachung gängiger RZ-Workflows, stellt den Infrastruktur-Stack dar und liefert fürs Management nötige Daten. Weitere Funktionen sind eine Google-ähnliche Sofortsuche und grafische Dashboards zu Darstellung des Anwendungs- und Infrastrukturstatus. Auch Aufgaben wie Clustermanagement, Verwaltung des virtuellen Netzwerks und der virtuellen Maschinen von Ende zu Ende  und das Speichermanagement übernimmt Nutanix Prism.

Mit nur einem Blick erkennen Adminsitratoren Kapazitäts- und Workload-Trends, können die Infrastruktur modellieren, die Ursachen von Fehlern finden und Warnmeldungen proaktiv analysieren.

Integriert wird Nutanix Prism über Acropolis REST-APIs und entsprechende PowerShell-Commandlets. Mit ihnen  und Power Shell kann man Windows-, ESXi- und Hyper-V-Segmente im Nutanix-Cluster konfigurieren, verwalten sowie mittels zusätzlicher Tools oder Skripte auch orchestrieren und automatisieren.

Umsteigen auf Nutanix Invisible Infrastructure

Um sich einen ersten Eindruck zu verschaffen, können Anwender die kostenlose Nutanix Community Edition auf ihre Systeme herunterladen. Nach dem Beschluss, auf Nutanix umzusteigen, empfiehlt sich eine gründliche Analyse der eigenen Umgebung einschließlich der Erhebung wichtiger anwendungs- und infrastrukturspezifischer Kennzahlen sowie eine klare Verteilung der Verantwortlichkeiten. Dann dimensioniert man die neue Umgebung auf Basis der vorhandenen Informationen. Dabei sollte das Arbeitsset in die Flash-Ebene passen, Hochverfügbarkeit und zusätzliche geschäftliche oder technische Anforderungen sollten von Anfang an berücksichtigt werden.

Anschließend implementiert man die Infrastruktur und migriert die Applikationen gemäß den anwendungsspezifischen Best-Practise-Regeln mit Tools von Nutanix, systemeigenen oder Partnerwerkzeugen. Schließlich wird die Umgebung anhand der Kennzahlen der alten Infrastruktur validiert und dann in Betrieb genommen, was Nutanix Global Services bei Bedarf unterstützt.