Software-Defined-Storage-Lösungen für die Automobilbranche

Um im Wettbewerb um die Mobilität der Zukunft mitzuhalten, stehen Automotive-Unternehmen vor großen Herausforderungen. Diese betreffen nicht nur die Technik im Fahrzeug, sondern auch die Informationstechnologie dahinter und in diesem Zuge vor allem die enormen Datenmengen, die bei der Entwicklung erzeugt und verarbeitet werden.

Automotive-Unternehmen brauchen daher Speicherlösungen, die flexibel und skalierbar sind, dabei nicht den Kostenrahmen sprengen und die eigene IT-Abteilung nicht zusätzlich belasten. Als geeignet erweisen sich dafür Software-Defined-Storage-Lösungen, die die Vorteile von Open-Source-Systemen mit denen einer supporteten Enterprise-Software verbinden.

Herausforderungen für die Automobilbranche

Die Automobilbranche ist schon seit Jahren im Wandel, die Mobilität der Zukunft wird eine völlig andere sein als heute. Nicht nur Elektrofahrzeuge erobern allmählich den Markt, auch autonomes Fahren wird in absehbarer Zeit eine Selbstverständlichkeit sein. Der Gesetzgeber hat bereits im Mai 2021 den rechtlichen Rahmen geschaffen und lässt autonome Fahrzeuge grundsätzlich im Straßenverkehr zu. Ingenieure aller Autohersteller tüfteln daher an den entsprechenden Techniken und stehen dabei vor großen Herausforderungen – nicht nur, was die Technologie selbst betrifft, sondern auch bezüglich der beträchtlichen Datenmengen, die bei der Entwicklung von Machine-Learning-Modellen und im Zuge von Industrie 4.0 entstehen und verarbeitet werden müssen.

Die Messwerte, die zum Beispiel aus Testfahrzeugen, aus aktiven Flotten oder bei der Zustandsüberwachung und Steuerung von Maschinen für die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) gewonnen werden, gilt es nicht nur möglichst schnell zu speichern, damit sie unmittelbar analysiert werden können; sie müssen auch lange vorgehalten werden, um beispielsweise Revisionsanforderungen zu genügen. Damit die Kosten für die Speicherung der Daten nicht ebenso wie die Datenmenge ins Unermessliche steigen, bedarf es einer klugen, idealerweise Software-definierten Storage-Lösung.

Anforderungen mit verschiedenen Performance-Klassen

Aktuelle Speicherlösungen, die den gestiegenen Ansprüchen des Automotive-Sektors genügen, müssen ein breites Spektrum von Anforderungen abdecken und dabei möglichst kosteneffizient sein. Skalierbare Systeme sind notwendig, um flexibel und auch kurzfristig auf höhere Datenmengen reagieren zu können. Zudem bedarf es unterschiedlicher Performance-Klassen: Unternehmen benötigen sowohl schnelle Storage-Lösungen, um Daten schnell speichern und abrufen zu können, als auch kostengünstige Speicher. Denn: Günstigere Speicherlösungen sind tendenziell langsamer und eignen sich als Backup oder Archiv; schnellere – und teurere – Speicherlösungen braucht es hingegen für aktive Workloads z. B. in virtuellen Maschinen oder Kubernetes-Clustern oder zum Trainieren von KIs in denen große Datenmengen schnell gelesen oder geschrieben werden müssen.

Je nach Anwendungsfall muss der Speicherplatz zudem für unterschiedliche Zugriffsmethoden verfügbar gemacht werden:

• Notwendig ist ein Block Storage beispielsweise für virtuelle Maschinen oder Kubernetes Volumes. Dabei werden Daten in Blöcke aufgeteilt und diese jeweils separat mit einer eindeutigen Kennung gespeichert.
• Ein File Storage, das Informationen in Form von Dateien speichert, bietet sich an für die Bereitstellung von zentralen Dateisystemen in Unternehmen.
• Ein Object Storage wie S3, das Daten als einzelne Objekte verwaltet, eignet sich wiederum z. B. für Backups, Archive, Medien Hosting oder andere Formen von Data Lakes.

Hier müssen dann gegebenenfalls noch weitere Protokolle und Zugriffswege unterschieden werden. Für Block Storage sind dies RBD, ISCSI oder NVMeOF, für das Dateisystem Ceph-FS, NFS oder SMB und für Object Storage S3 und Swift.

SDS für Ceph und DAOS

Mit Software Defined Storage (SDS) für die quelloffene und umfängliche Speicherlösung Ceph und den Hochleistungsspeicher DAOS gelingt es Automobilherstellern, diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Denn mit einer solchen Software verbinden industrielle Betriebe die Vorteile von Standard-Hardware und Open-Source Software mit verlässlichem Support durch einen Dienstleister, wodurch sie ein stets performantes und zugleich kostengünstiges Speichersystem erhalten. Vor allem angesichts des Fachkräftemangels in der IT ist es für Unternehmen wichtig, ihre personellen Kapazitäten für ihre Kernkompetenzen zu bündeln und die eigene IT-Abteilung nicht zusätzlich mit der Verwaltung der Storage-Lösungen zu belasten.

Ceph und DAOS sind eine geeignete Lösung

Ceph und DAOS bieten hierfür die passenden Lösungen: Ceph liefert als General-Purpose-Storage zwar in allen Bereichen solide Leistungen; für extreme Performance Anforderungen steht hingegen DAOS zur Verfügung. Mit Ceph sind Unternehmen für verschiedene Anwendungsfälle gut gerüstet und müssen nicht immer wieder spezialisierte Storage-Systeme anschaffen, die dann selten ganz ausgelastet wären. Sie können in einem Ceph-Cluster sowohl klassische Festplatten (HDDs) als auch Flash-basierte Drives (SSDs/NVMe) mischen, um verschiedene Performance-Anforderungen abzubilden. Eine Ceph-basierte Storage-Lösung erlaubt zudem die Verwendung von Commodity-Hardware, also von guten und breit verfügbaren Standard-Servern. Der Betrieb der erforderlichen Infrastruktur ist damit relativ preiswert.

Mit Ceph allein kommen Automotive-Unternehmen aber angesichts der mitunter schnell zu verarbeitenden Datenmengen nicht weit. Daher bietet sich der zusätzliche Einsatz des Hochleistungsspeichers DAOS an, einer weiteren Software-defined Storage-Lösung, die Intel für die Performance-Anforderungen von Supercomputern entwickelt hat. Gerade im datenhungrigen Umfeld von künstlicher Intelligenz erreichen Unternehmen mit DAOS die erforderliche Bandbreite. Notwendig ist für solche KI-Use-Cases oft eine kostenintensive Rechenhardware mit Grafikprozessoren (GPUs), die dank DAOS dann auch ausgelastet werden kann.

Alle Speicheroptionen von einem Ort steuern

Durch eine unterstützte Storage-Management-Plattform erhalten Unternehmen Zugriff auf die beiden Open-Source-Storage-Lösungen Ceph und DAOS und steuern alle Speicheroperationen über benutzerfreundliche und einfach zu bedienende, web-basierte Oberflächen. Hinsichtlich Datenspeicherung erreichen Automotive-Konzerne so ein hohes Maß an Flexibilität, können Daten also in verschiedenen Arten – Block-Storage, File-Storage, Object-Storage – und in unterschiedlicher Performance – HDD, Flash – speichern. Zusätzlich werden sie regelmäßig mit Updates und Upgrades versorgt, was lediglich geringe Kapazitäten in der internen IT-Abteilung in Anspruch nimmt.

SDS-Lösungen haben zudem den Vorteil, dass sie einfach skalierbar sind. Konzerne müssen sich nicht am Anfang überlegen, welchen Bedarf sie am Ende der Nutzungsdauer möglicherweise haben werden und direkt einen entsprechend großen Cluster kaufen. Vielmehr können sie mit einer Clustergröße ihrem jetzigen Bedarf entsprechend starten und diese dann im Laufe der Zeit anpassen. Dies bindet am Anfang weniger Kapital und während der Nutzungsdauer entstehen nur sprungfixe Kosten in Höhe des gestiegenen Bedarfs. In den SDS-Lösungen sind die Daten zudem redundant nach konfigurierbaren Regeln verteilt, sodass Ausfälle einzelner Platten oder Server kompensiert und Daten automatisch wiederhergestellt werden.

Zu beachten ist bei der Wahl der SDS-Lösung, dass deren Einführung unkompliziert und innerhalb kürzester Zeit möglich ist, um den Aufwand von Anfang an gering zu halten. Vereinfacht wird die Installation, wenn die Ausführung aus einem Browser heraus erfolgt und Schritt für Schritt angeleitet wird. Die Verwendung von Befehlen in der Kommandozeile ist dann selten nötig, sollte aber weiterhin möglich sein.

Fazit

Mit einer Software-Defined Storage-Lösung reagieren Automotive-Betriebe auf die gestiegenen Herausforderungen hinsichtlich der durch Produktion, Forschung und Entwicklung erzeugten Datenmengen, die schnell, langfristig und flexibel gespeichert werden müssen. Mit den Open-Source-Storages Ceph und DAOS erhalten Unternehmen kosteneffiziente SDS-Lösungen für ihre Datenspeicherung. Dank externem Support genießen sie zudem die Vorteile einer Enterprise-Lösung und binden keine zusätzlichen Kapazitäten der eigenen IT-Abteilung.