Die besten Netz-Speichertechniken im Vergleich Detail - Computerwelt

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30.04.2010 Andreas Wurm*

Die besten Netz-Speichertechniken im Vergleich

Geht es um Speicher im Netz, denken viele an NAS und SAN. Verfahren wie iSCSI und FCoE gewinnen jedoch zunehmend an Bedeutung. Wir zeigen die spezifischen Vor- und Nachteile der Lösungen.

Die Datenmengen explodieren in letzter Zeit geradezu. Egal ob kleine Unternehmen, Konzerne oder Privatleute, überall ist eine wachsende Menge an Daten zu verarbeiten. Die Informationen reichen dabei von der Foto- und Videosammlung über Personaldaten, CRM-Informationen oder CAD-Grafiken bis hin zu multimedialen Präsentationen, die hochauflösend schnell mehrere Gigabyte umfassen. Mit den Daten wächst der Druck, sie möglichst wirtschaftlich und effizient zu speichern. Gleichzeitig soll aber die Performance nicht zu kurz kommen, denn im Bedarfsfall wollen die Anwender selbst auf ältere Daten ohne wahrnehmbare Wartezeit zugreifen. Hierzu hat die IT-Industrie mittlerweile eine Vielzahl von Systemen und Speicherverfahren entwickelt. Allerdings eignet sich nicht jede Technik für jeden Zweck, so dass zu bedenken ist, ob der Netzspeicher nun zur Archivierung dient oder etwa der gemeinsame Datenträger ist, auf der eine Abteilung ihre Dokumente austauscht - also Collaboration praktiziert

DER ANFANG: DASD Wo früher die Technik Direct Access Storage Device (DASD) als Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen einem Server und einem Massenspeicher, wie zum Beispiel Bandlaufwerk oder Plattensubsystem, das Speichern großer Datenmengen erlaubte, gehen die Hersteller und die Anwender heute andere Wege. DASD führte zu einer ausufernden Anzahl von Servern, der Verwaltungsaufwand wurde größer und größer, die Kosten für Speicher-Management stiegen. Um dem entgegenzuwirken, entwickelten Experten Netzspeichertechniken, durch die Storage ein eigenständiger Baustein im Netzdesign werden sollte: SAN (Storage Area Network) und NAS (Network Attached Storage) sind zwei gegensätzliche Ansätze.

KANAL- UND IP-NETZE Grundsätzlich lassen sich die Speichertechniken in zwei Verfahren teilen: Kanalnetze und IP-Netze. Kanalnetze wurden entwickelt, um Speichersysteme an Rechner anzubinden. Sie stellen eine schnelle Verbindung zur Verfügung, die wie ein eigener Kanal funktioniert. In Kanalnetzen können Speichermedien ihre Signale zur gleichen Zeit über eine gemeinsame Verbindung schicken, ohne dass sie sich gegenseitig behindern.

Diese Art von Netzinfrastruktur ist nicht so verbreitet wie die IP-Netzwerke. Wenn ein Unternehmen ein solches Kanalnetz einsetzen möchte, fallen zusätzliche Kosten an, da hierfür spezielle Hardware nötig ist, für die Arbeitnehmer extra ausgebildet sein müssen, um diese Geräte zu installieren und zu verwalten. Ein bekanntes Kanalnetz kommt in einem SAN (Storage Area Network) zum Einsatz. Ein SAN arbeitet meist mit der Fibre-Channel-Technik (FC). Mit Hilfe von NAS-Systemen (Network Attached Storage) lassen sich Daten über IP-Netze speichern.

DIRECT ACCESS STORAGE Bei DASD sind die meisten Speichergeräte über SCSI-Schnittstellen miteinander verbunden. Das SCSI-Verfahren arbeitet nach dem Client-Server-Prinzip: Jemand fragt, jemand antwortet. Darüber hinaus beschreibt der SCSI-Standard auch die Schnittstellen und damit die möglichen Übertragungsraten Der letzte Parallel-SCSI-Standard trägt den Namen "Ultra 320 SCSI", wobei die Zahl 320 auf die Übertragungsgeschwindigkeit von 320 MB/s hinweist, die Busbreite beträgt 16 Bit. Bei SCSI schickt der Client zum Beispiel eine Leseanforderung über den Bus an einen Server, der Server antwortet, indem er die gelesene Datei an den Client sendet.

Je nach Übertragungsgeschwindigkeit geht das schneller oder langsamer, der erste Standard hatte eine Übertragungsrate von 5 MB/s, über eine Länge von sechs Metern ließen sich acht Geräte anschließen. Ein SCSI-Adapter ist heute in die Geräteelektronik integriert und wird meist zur Anbindung von Bandlaufwerken und Festplatten verwendet. Der aktuelle Standard Serial Attached SCSI (SAS) hat die parallel arbeitende SCSI-Schnittstelle abgelöst, da hier die Grenzen der Übertragungsgeschwindigkeit nahezu erreicht waren. SAS nutzt als Protokoll die Basisversion von SCSI, die Verbindungstechnik ist allerdings seriell anstatt parallel wie bei SCSI, die Übertragungsgeschwindigkeit liegt zurzeit bei 3 Gbit/s.

Speicherdaten lassen sich aber nicht nur über ein SCSI-Kabel beziehungsweise über ein SAS-Kabel übertragen. Auch über das Internet Protocol (mit NAS) und über das so genannte Fibre Channel (mit SAN) ist eine Übertragung möglich. Bei NAS lassen sich die Speichergeräte direkt an das lokale Netzwerk (LAN = Local Area Network) anschließen. SAN bedient die Server in einem eigenen Hochgeschwindigkeitsnetz, das meist über Glasfaserverbindungen realisiert ist.

STORAGE AREA NETWORK (SAN) Ein Storage Area Network unterscheidet sich von einem herkömmlichen LAN, indem es ausschließlich Daten transportiert, die zu einem Massenspeicher geschickt werden oder von einem solchen kommen und auf dem Weg zu einem Anwender sind. Ein SAN ist sozusagen ein sekundäres Netz, das an das lokale Netz eines Unternehmens grenzt, die Verbindungsstelle sind die Server. In einem SAN sind die Speichermedien, wie zum Beispiel Bandlaufwerke und Plattensubsysteme, nicht mehr einfach nur Geräte, die an einen Server angeschlossen sind. Ein SAN ist voll von diesen Massenspeichern, sie sind ein zentraler Bestandteil eines solchen Netzes. Während der beschriebene Direct Attached Storage eine Punkt-zu-Punkt-Speichermethode zwischen einem Server und einem Speichermedium ist, erfolgt in einem SAN die Anbindung mehrerer Server an mehrere Massenspeicher über ein eigenes Netz.

Einer der Gründe für die Entwicklung von SAN war die Bandbreite. Während NAS-Systeme an das lokale Netz angeschlossen sind und über die dort vorhandene Bandbreite Daten bereitstellen, agiert ein SAN unabhängig vom LAN und erreicht somit eine höhere Nutzlastauslastung. Diese liegt ungefähr bei 90 Prozent, das bedeutet, dass 90 Prozent der Daten, die über ein SAN bewegt werden, gespeicherte Daten sind, die von den Datenträgern abgerufen beziehungsweise auf diese geschrieben werden. Bei NAS liegt diese Nutzlast bei rund 60 Prozent.

SAN-INFRASTRUKTUR In einem SAN werden die Daten blockbasiert übertragen; bei einem Blockzugriff fordert der Rechner einzelne Datenblocks von einer Festplatte an. Bei einer dateibasierten Datenabfrage wie bei NAS fordert der Rechner ganze Dateien an.

Ein SAN wird in den meisten Fällen durch eine Fibre-Channel-Infrastruktur (FC) betrieben und besteht aus mehreren Baugruppen: Die Server regeln die Anfrage der Clients, die Fibre-Channel-Switches (FC-Switches) sind mit den Servern und den Massenspeichern verbunden, die Massenspeicher selbst dienen als Speicherort für Daten aller Art. Ein SAN ist also vergleichbar mit einem Backbone, das allerdings einzig dazu konstruiert ist, riesige Mengen gespeicherter Daten zu den Anwendern zu bringen oder von dort auf die Massenspeicher zu befördern. Die meisten SANs verwenden SCSI als Kommunikationsprotokoll, das dann auf Fibre Channel als Transportprotokoll aufsetzt. Solche Speicher-Backbones können auf unterschiedliche Weise arbeiten.

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