Die besten Netz-Speichertechniken im Vergleich Detail - Computerwelt

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05.05.2010 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 unterschiedlichen Lösungen.

Datenmengen in Unternehmen aber auch in den eigenen vier Wänden explodieren in letzter Zeit geradezu. Die Informationen reichen dabei von der Foto- und Videosammlung über Personaldaten, CRM-Informationen oder CAD-Grafiken bis hin zu multimedialen Präsentationen. 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 es etwa der gemeinsame Datenträger ist, auf der eine Abteilung ihre Dokumente austauscht – also Collaboration praktiziert.

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. 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 ACCESSS 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. 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 fünf 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 drei Gbit/s.

STORAGE AREA NETWORK 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. 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. 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.

SWITCHED FABRIC Die Switched-Fabric-Technik gilt gleichzeitig als die stärkste und ausfallsicherste Variante unter den Fibre-Channel-Ansätzen. Häufig meinen Anwender die Switched-Fabric-Methode, wenn sie über Fibre Channel sprechen. Zentrale Einheit der Switched-Fabric-Topologie ist ein so genannter Fibre-Channel-Switch. Mit FC-Switches lassen sich Speichernetze kaskadieren und vermaschen. Normalerweise ist Fibre Channel eine Technik für Glasfaserkabel. Eine Verbindung über Kupferkabel ist zwar nach wie vor möglich, scheitert aber bisweilen an der Längenbegrenzung dieses Übertragungsmediums.

FCOE Fibre Channel over IP (FCIP) ist bereits ein Ansatz, der FC-Frames mittels IP-Paketen zwischen zwei FC-Switches tunnelt. Der originale FC-Switch schickt seine Pakete zum FCIP-Switch, der die FC-Pakete in IP-Datagramme verpackt und via Netz zum anderen FCIP-Switch sendet. Dort entfernt der FCIP-Switch die IP-Umhüllung und sendet die ursprünglichen FC-Pakete zum dortigen FC-Switch. FC-Netze besitzen aufgrund ihrer Funktion eine geringe Latenzzeit und dürfen unter keinen Umständen Pakete verlieren, was zu Datenverlust oder -korruption führen würde.

Der große Vorteil eines SAN ist die Speichervirtualisierung. Verteilte Massenspeicher lassen sich in einem SAN wie eine virtuelle Festplatte behandeln, indem einzelnen Servern auf dieser virtuellen Festplatte Partitionen zugewiesen werden. Die Server können diese Partitionen mit ihren HBA wie eine eigenständige Festplatte einbinden. Der zugewiesene Speicherplatz lässt sich im laufenden Betrieb vergrößern und verkleinern. SAN auf Basis von Fibre Channel sind damit die ideale Infrastruktur für Speichernetze, wenn ein skalierbares Speichernetz mit einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit gefragt ist.

ALTERNATIVE ISCSI Trotz der genannten Vorzüge eines SAN bringen dessen hohe Kosten die Entscheider immer wieder ins Grübeln. Gut wäre es, wenn sich die Vorteile der Speichertechnik ohne die hohen Kosten nutzen ließen, die durch die FC-Hardware entstehen. Es gibt verschiedene Überlegungen, wie sich solche dezidierten Speichernetze auch ausschließlich mit der vorhandenen Infrastruktur verwirklichen lassen; letztere ist Ethernet, und die vorhandene Technik ist das Internet Protocol. Eine Möglichkeit bietet hier iSCSI.

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