AWS Storage Gateway unter VMware ESXi Teil 1 - Grundlagen und Konzept

Mit AWS Storage Gateway stellt AWS einen nahtlosen Backup-Server zwischen On Preimis und S3 bereit.

AWS Storage Gateway ist ein Cloud-Speicherdienst von AWS, der in erster Linie als nahtlose Cloud-Backup- und Disaster-Recovery-Lösung für lokale Daten gedacht ist.

In diesem ersten Teil einer zweiteiligen Einführung in das AWS Storage Gateway geben wir zunächst einen Überblick über die grundsätzliche Funktionsweise. Im zweiten Teil folgen konkrete Gebrauchsanweisun.

Mit seinem AWS Storage Gateway stellt Amazon Web Services einen hybriden Speicherdienst bereit, der lokalen Anwendungen eine transparente Verwendung von AWS Cloud-Speicher erlaubt, namentlich dem Simple Storage Service (S3).

Als primäre Einsatzzwecke nennt AWS Sicherung, Archivierung, Notfallwiederherstellung, Cloud Bursting, Storage Tiering und die einfache Migration von Daten in die Cloud, wobei sich lokale Anwendungen über eine von AWS zum Download bereitgestellte Gateway Appliance mit dem Cloud Service verbinden.

Während die Appliance im Vordergrund Standardspeicherprotokolle wie iSCSI oder NFS verwendet, verbindet sie sich im Hintergrund mit einem der AWS-Speicherservices Amazon S3, Amazon Glacier oder Amazon EBS und bietet damit wahlweise Speicherplatz  in Form von (Block)-Volumes, Dateien (NAS) oder virtueller Bänder in AWS.

Um Performance und Latenz vertretbar zu halten, bietet der Dienst einen optimierten Datenübertragungsmechanismus, der Features wie Bandbreitenverwaltung, automatisierte Netzwerkstabilität und lokalen Cache-Speicher für schnellen lokalen Zugriff auf vom Nutzer häufig verwendete Daten unterstützt.

Was ist AWS Storage Gateway?

Technisch gesehen ist AWS Storage Gateway ein verwalteter Dienst zum Anlegen eines oder mehrerer Storage-Gateways – jeweils wahlweise vom Typ Volume, File oder Tape – sowie der zugehörigen Volume-, File- oder Tape-Gateway-Appliance, die der Nutzer von AWS herunterlädt und in seiner lokalen Umgebung bereitstellt.

AWS bietet die Gateway-Appliance wahlweise als virtuelle Maschine für VMware ESXi- oder Hyper-V sowie als EC2-Instanz an.

Während das File-Gateway eine (virtuelle) NFS-Freigabe für lokale Anwendungen in AWS S3 offeriert oder mit dem Tape-Gateway-Service virtuelle Bänder simuliert, stellt der im Folgenden beschriebene Volume-Gateway-Service (virtuelle), in S3 abgebildete Block-Geräte in Form von iCSCI-Targets bereit, die Nutzer in ihrer On-Premises-Umgebung als lokale iSCSI LUNs einbinden können.

Der Dienst AWS Storage Gateway kennt drei Gateway-Typen: „File-Gateway“, „Tape-Gateway“ und „Volume-Gateway“, wobei sich dieser Beitrag mit Letzterem befasst.

Wurde das Gateway erfolgreich eingerichtet, lassen sich an der AWS Management Console Gateway-Speicher-Volumes mit einer Kapazität von bis zu 32 TB erstellen und als iSCSI-Geräte zum Beispiel in eine bestehende vSphere-Umgebung einbinden.

Für eine möglichst performante Integration verwendet die von AWS optimierte Datenübertragung ein Bandbreiten-Management sowie automatisierte Netzwerkstabilität und unterstützt wie im Folgenden beschrieben lokalen Cache-Speicher.

So funktioniert das Volume Gateway

Das Volume Gateway macht ein oder mehrere auf AWS S3 gehostete iSCSI-Targets als Blockgeräte in der lokalen Umgebung des Nutzers verfügbar, die sich dann lokalen Servern, zum Beispiel ESXi-Hosts, als iSCSI-LUNs zuordnen lassen.

Im ESXi-Szenario kann der Nutzer auf Basis dieser LUN(s) dann zum Beispiel einen Shared Storage auf Basis eines VMFS-5/6-Datastores für virtuelle Maschinen einrichten. Im Detail kennt das Volume Gateway zwei unterschiedliche Betriebsarten „Cached“ und „Stored“.

Im Cached-Modus überträgt Gateway Daten direkt nach S3, hält aber häufig gelesene Daten in einem lokalen Cache bereit, um einen Zugriff mit niedriger Latenz zu ermöglichen.

Der Stored-Modus erlaubt ein vollständiges Zwischenspeichern von Daten auf einem lokalen Volume, wobei das Sichern in S3 dann asynchron im Hintergrund passiert. Ergänzend lassen sich in beiden Modi zeitpunktbezogene Snapshots aus jedem Volume in S3 erstellen und aus diesen Snapshots jederzeit neue EBS-Volumes generieren. Die grundlegende Architektur illustriert folgende Abbildung:

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