FI-TS liefert eine disaggregierte Storage-Plattform

Finanzdienstleister können die Gesamtbetriebskosten senken, indem sie disaggregierten, Software-definierten Speicher verwenden.

Auf einen Blick

Sowohl die Speicherkapazität als auch die Leistung werden heute in Rechenzentren oft nicht ausreichend genutzt. Dafür gibt es einen logischen Grund. Eine Infrastruktur muss die größte Speicherkapazität und die höchsten Leistungsanforderungen unterstützen können, die für einen bestimmten Server oder eine bestimmte Anwendung potenziell erforderlich sein könnten. Tatsächlich sind sowohl die Auslastung der Speicherleistung als auch die Auslastung der Speicherkapazität bei einer typischen Implementierung gering bis sehr gering. Infolgedessen werden Speicherlösungen schnell weiterentwickelt, um diese Defizite auszugleichen und die spezifischen Anforderungen jedes Kunden zu erfüllen.

Finanz Informatik Technologie Service (FI-TS) ist ein Cloud-Serviceprovider (CSP) für führende Finanzdienstleister und Versicherungsunternehmen in Deutschland. Diese Großinstitute verfügen über umfangreiche Datenbanken und erbringen Dienstleistungen, die ein hohes Maß an Leistung erfordern, und benötigen sichere Infrastrukturdienste, die diese Anforderungen erfüllen und gleichzeitig kostensenkend wirken. Entscheidend für das Erreichen dieses Ziels ist es, nicht ausgelastete Speicherkapazitäten zu beseitigen und gleichzeitig das Datenvolumen effizient zu vergrößern, ohne dabei die Leistung oder Flexibilität zu beeinträchtigen. Angesichts dieser Herausforderungen wandte sich FI-TS an Lightbits Labs und Intel, um eine effektive Lösung zu entwickeln.

Die Herausforderung im Bereich Speicherung und Container

Das DevOps-Team von FI-TS entwickelte die Kubernetes-basierte Finance Cloud Native-Produktionsschnittstelle des Unternehmens, mit der Cloud-native Dienste auf einer intern entwickelten NVM Express (NVMe)-basierten Infrastruktur realisiert werden. Die kritischste Anforderung an die Lösung war, dass sie den Gesetzen der Europäischen Union (EU) und den deutschen Datenschutzgesetzen entsprechen musste, einschließlich der Vorschriften zur Datenspeicherung und den Finanzvorschriften der Bundesanstalt für Finanzdienstleistungsaufsicht (BaFin). Jeder dauerhafte Speicher muss diese Anforderungen erfüllen.

Dummerweise war die Umsetzung dieser kritischen Anforderungen in der Kubernetes-Umgebung von FI-TS aufgrund des direkt angeschlossenen NVMe-Speichers, den das Unternehmen zu diesem Zeitpunkt verwendete, eine große Herausforderung. Die Kubernetes-Orchestrierung erlaubte zwar lokale persistente Volumes (auf NVMe), diese boten jedoch keinen Datenschutz und erforderten, dass Anwendungen ihre eigene Hochverfügbarkeit anbieten. Andernfalls hätten Container, die auf einen anderen Server verschoben werden, keinen Zugriff auf ihre zuvor geschriebenen Daten. Gefragt war eine zentralisierte, redundante Speicherlösung, die wie lokale NVMe funktioniert, mit Containern zusammenarbeitet und die BaFin-Anforderungen an Datenschutz und -aufbewahrung erfüllt.

FI-TS erlebte auch Reibungsverluste bei der Speicher- und Ressourcennutzung, da es nicht möglich ist, den Speicher unabhängig von der Rechenleistung zu erweitern, sofern das Unternehmen das alte DAS-System einsetzt. FI-TS hatte mehrere alternative Lösungen – einschließlich herkömmlicher Speicherlösungen für Rechenzentren – geprüft, um diese Probleme zu lösen, aber die Kostenstrukturen entsprachen nicht dem Geschäftskonzept des Unternehmens.

Abwicklung hoher Verfügbarkeit

In Anbetracht der Branchen, für die FI-TS tätig ist, benötigte das Unternehmen einen persistenten Speicher, der hohe Verfügbarkeit bei lokalen Flash-Leistungsraten bietet. Die Lösung sollte außerdem so konzipiert sein, dass sie sich in die Orchestrierungsschicht integrieren lässt und über die CSI-Spezifikation (Common Storage Interface) eng mit Kubernetes zusammenarbeitet. Da die Plattform von mehreren institutionellen Kunden genutzt werden sollte, musste die Lösung Mandantenfähigkeit unterstützen und gleichzeitig die Einhaltung der strengen Finanz- und Datenschutzvorschriften der EU und Deutschlands garantieren.

Angesichts dieser Anforderungen wandte sich FI-TS an Lightbits Labs, einen Partner von Intel. Lightbits war Vorreiter bei der Entwicklung des NVMe über TCP-Standards (NVMe/TCP), der in LightOS enthalten ist. Dieser Standard ermöglicht die vollständige Integration von Cloud-nativem persistentem Speicher für Kubernetes mit beispielloser Skalierung und Verfügbarkeit über Clustering. Dank eines optimierten NVMe/TCP-Frontends und eines intelligenten Backend-Flash-Managements liefert LightOS Eingabe-/Ausgabeoperationen pro Sekunde (IOPS). Aus Sicht einer Anwendung ist dies nicht von direkt angeschlossenen NVMe-Solid-State-Laufwerken (SSDs) zu unterscheiden. Die Zusammenarbeit zwischen Lightbits und Intel zur Förderung von NVMe over TCP und zur Realisierung skalierbarer, leistungsstarker und benutzerfreundlicher Cloud-nativer Speicher für Rechenzentren wird fortgesetzt.

Was bedeutet Erfolg

FI-TS erkannte, dass Lightbits und Intel dem Unternehmen bei der Bewältigung der Probleme helfen konnten, und legt zu Beginn der Zusammenarbeit die Vorgaben an die Lösung fest:

• Verringerter Speicherbedarf und die Möglichkeit zur Skalierung, um mit veränderten Anforderungen Schritt zu halten
  
• Persistente Speichermöglichkeiten für Cloud-Dienste, die institutionellen Kunden beim Aufbau ihrer Infrastrukturen hohe Verfügbarkeit bieten
• Eine vollständig automatisierte Speicherarchitektur, die Kunden direkten Kubernetes-Zugriff über APIs gewährt – insbesondere die CSI-Spezifikation
• Orchestrierung für ein Angebot von Infrastructure-as-a-Service (IaaS) mit Container-Umgebung
• NVMe-Technologie zur Ergänzung der bestehenden Infrastruktur

Nach Abschluss des ersten ausführlichen Proof-of-Concept (PoC) stellte FI-TS fest, dass die daraus resultierende Cloud-native disaggregierte Speicherlösung die kritischen Anforderungen an persistente Speicherfunktionen und hohe Verfügbarkeit erfüllte. Anschließend wurde die Zusammenarbeit von FI-TS mit Lightbits und Intel fortgesetzt, um die vollständige Intel-basierte Produktionsumgebung zu entwickeln.

Finanz Informatik Technologie Service (FI-TS) unterstützt den IT-Betrieb einiger der führenden Finanz- und Versicherungsunternehmen in Deutschland und bietet alles vom Mainframe-Hosting bis hin zu öffentlichen Cloud-Diensten. Mit jahrelanger Erfahrung in der Finanz- und Versicherungsbranche ist FI-TS ein Brückenbauer für die digitale Transformation. FI-TS liefert Cloud-Technologie, die die Anforderungen der gesetzlichen Compliance erfüllt und flexible IT-Sicherheitslösungen bietet.

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Die Teile zusammenfügen

Da Lightbits NVMe über TCP verwendet, konnte die Lösung auch auf der bestehenden Infrastruktur von FI-TS laufen, die auf Ethernet und TCP/IP basiert. Das machte die Skalierung im Vergleich zu RDMA-basierten Protokollen und anderen Storage-Gefügen einfach und effizient.

Lightbits und Intel konnten FI-TS‘ strikte Anforderungen aus dem Service-Level Agreement (SLA) erfüllen. Und die resultierende Service-Lösung Finance Cloud Native integriert Lightbits LightOS hoch-performanten, Software-definierten Block-Speicher für Container-Datenträger für eine große Bandbreite von Intel-Hardware, einschließlich der Folgenden:

• Skalierbare Intel® Xeon® Prozessoren der 3. Generation: Die skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 3. Generation zeichnen sich durch hohe Leistung und Beschleunigung aus, sind für Speichersoftware optimiert und verfügen über Intel Volume Management Device (Intel VMD) und SSD-Hot-Plug-Funktionen in Unternehmensqualität.
• Intel® Optane™, der persistente Speicher (PMem): Intel Optane PMem erhöht die Kapazität typischer DDR4-DRAM-DIMMs um mehr als das Doppelte, wodurch die Gesamtbetriebskosten (TCO) erheblich gesenkt werden können, da der Nutzwert eines jeden Servers erhöht wird. Intel Optane PMem erweitert außerdem den Speicherpool, der Engpässe bei der Ein-/Ausgabe (E/A) behebt, da die Daten in der Speicherebene leicht zugänglich bleiben. So können die Anforderungen der Hochkapazitätsrechenzentren von Finance Cloud Native erfüllt werden, wenn der zukünftige Bedarf steigt.
• Intel® QLC 3D NAND SSDs: Intel QLC 3D-NAND-Technologie bietet Massenspeicher mit exzeptioneller Leseleistung und Skalierbarkeit für eine preisgünstige Lösung, die dazu beitragen kann, den Platzbedarf von Systemen mit ausschließlich Festplattenlaufwerken (HDD) oder Hybridsystemen (HDD und Triple Level Cell [TLC] SSD) deutlich zu reduzieren.
• Intel® Ethernet 800-Serie mit Application Device Queues (ADQ)-Technologie: Mit der ADQ-Technologie erreicht NVMe over Fabrics (NVMe-oF)/TCP eine verteilte Speicherleistung im gleichen Bereich wie RDMA-basierte Protokolle, während NVMe-oF/TCP aufgrund seiner einfachen Implementierung und Skalierbarkeit eine umfassende Nutzung ermöglicht.

Innovation ist nur ein Teil der Geschichte

Entscheidend für FI-TS war, dass das Unternehmen seinen Kunden nun einen persistenten Speicher anbieten kann, der Übertragbarkeit ermöglicht und gleichzeitig wie lokaler Flash-Speicher funktioniert – ein großer Fortschritt in einer containerisierten Welt – und gleichzeitig mit der Kostenstruktur der Finance Cloud Native Services im Einklang steht. Das war aber beileibe nicht die einzige bemerkenswerte Innovation. Lightbits und Intel erfüllten auch die anderen wichtigen FI-TS-Anforderungen: hohe Verfügbarkeit und enge Integration mit Kubernetes unter Einsatz von CSI. Dank der Tatsache, dass Lightbits NVMe über TCP verwendet, konnte die Lösung auch auf der bestehenden Infrastruktur von FI-TS laufen, die auf Ethernet und TCP/IP basiert. Das gestaltete die Skalierung verglichen mit RDMA-basierten Fabrics oder anderen Storage Fabrics einfach und effizient.

LightOS Storage ist der Schlüssel zum Erfolg

Mit der Einführung des Finance Cloud Native Service konnte FI-TS ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal anbieten, mit dem sich das Unternehmen deutlich von seinen Mitbewerbern abhebt: ein vollautomatisches, API-gesteuertes, flexibles und benutzerfreundliches Entwicklungsmodell für die Implementierung von Kundenumgebungen. Der Dienst liefert hohe Verfügbarkeit mit hohem IOPS, niedriger Latenz (selbst unter Last), hoher Bandbreite und konsistenten Reaktionszeiten.

Intelligentes Flash-Management

Mit dem intelligenten Flash-Management des Finance Cloud Native Service können Endverbraucher Services auf Bare Metal in der Kubernetes-Umgebung binnen Minuten statt Tagen aufsetzen.2 Der Service erleichtert auch die Einrichtung hochleistungsfähiger, softwaredefinierter Speicher und bietet die Vorteile von schlanker Speicherzuweisung, Komprimierung, Schnappschüssen (Momentaufnahmen), schlanke Clones und Storage Quality of Service (QoS). Die Fähigkeit von LightOS, zufällige Schreibvorgänge in Intel Optane PMem-Modulen zu bestätigen und dann sequentiell auf die QLC-SSDs zu schreiben, verlängert ebenfalls die Lebensdauer des Flash. Getragen von der Intel Optane PMem 200 Serie und den skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 3. Generation verstärkte die Lösung auch einen 8-Knoten-Cluster mit 704 GB pro Knoten auf einen 5-Knoten-Cluster mit 2.560 GB pro Knoten, wobei die gleiche Anzahl von Containern und der gleiche Durchsatz beibehalten wurde.

Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit

LightOS automatisiert die Skalierung von Kubernetes-Clustern. Das gibt Finance Cloud Native-Kunden die Flexibilität, die sie brauchen, einschließlich einer horizontalen Skalierungsarchitektur, mit der sie die Speicherleistung oder -kapazität unabhängig skalieren können, mit dynamischem Neuausgleich im gesamten Speichercluster und dynamischer Größenanpassung der Speichervolumen. Dieser disaggregierte Ansatz bietet völlige Flexibilität, ändert das Verhältnis Speicher-Rechenleistung je nach Bedarf zu ändern, wodurch die Leistungsvorgaben erfüllt werden können. Dank des Schutzes vor Laufwerks- und Serverausfällen, hochverfügbarer Verwaltungs- und Erkennungsdienste und der Fähigkeit, Hunderttausende von Kunden zuverlässig zu bedienen, ist die Zuverlässigkeit bereits eingebaut..

Verstärkte Sicherheit und vollständige Compliance

Jeder FI-TS-Kunde kann darauf bauen, dass seine Produktionsumgebung sicher ist, da LightOS mehrere Projekte und Mandanten mit absoluter Trennung zwischen eigenen Compute-Servern und Lightbits Storage unterstützt. Finance Cloud Native-Kunden können sich außerdem darauf verlassen, dass die Daten ihrer Endkunden gemäß den europäischen und deutschen Vorschriften streng geschützt sind. Die Lösung macht bei FI-TS den Unterschied aus FI-TS hat seinen Kunden dank der Lösung von Lightbits und Intel die Einführung erleichtert. Das liegt daran, dass der Finance Cloud Native Service eine einfache Integration von Anwendungsumgebungen und eine standardmäßige TCP/IP-Netzwerkinfrastruktur bietet, ohne dass eine proprietäre Client-Software zum Einsatz kommt. Die Kosten werden auch durch die Verwendung von Standard-Speicher- und Server-Hardware in Grenzen gehalten. Letztendlich konnte FI-TS durch die Zusammenarbeit mit Lightbits und Intel die Ressourcenauslastung verbessern, die Leistungsfähigkeit steigern, die Daten besser dimensionieren und die Gesamtbetriebskosten senken. Noch besser: FI-TS konnte einen hochgradig spezialisierten Dienst anbieten, der die wichtigsten Kundenanforderungen erfüllte.

Finanz Informatik Technologie Service (FI-TS) unterstützt den IT-Betrieb einiger der führenden Finanz- und Versicherungsunternehmen in Deutschland und bietet alles vom Mainframe-Hosting bis hin zu öffentlichen Cloud-Diensten. Mit jahrelanger Erfahrung in der Finanz- und Versicherungsbranche ist FI-TS ein Brückenbauer für die digitale Transformation. FI-TS liefert Cloud-Technologie, die die Anforderungen der gesetzlichen Compliance erfüllt und flexible IT-Sicherheitslösungen bietet.

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