Storage: Plattenplatz im Netzwerk


Storage wird prinzipiell in drei Kategorien unterschieden: DAS, NAS und SAN.

  • DAS = Direct Attached Storage

    Bei DAS-Technologie sind die Festplatten direkt über ein Bus-System an den Server angebunden. I.d.R. sind die Platten im Rechner integriert und per SCSI mit der Recheneinheit verbunden. Direct Attached bedeutet aber auch, dass die Festplatten extern über USB oder FireWire angeschlossen sein können. In beiden Fällen kontrolliert nur der Server den Zugriff auf den Speicherbereich. Andere Server oder Workstation erhalten max. über Netzwerkfreigaben Zugriff. Der Nachteil dabei ist offensichtlich: Fällt der Server aus, gibt es keinen Zugriff mehr auf die an ihm angeschlossenen Platten-arrays. Um die Ausfallsicherheit zu verbessern, können auch zwei Server mit einem Speichergerät verbunden sein, allerderings kann nur einer es effektiv zur selben Zeit nutzen. Zwar gibt es hier auch noch Möglichkeiten, Performance und Verfügbarkeit durch RAID-Systeme zu erhöhen, jedoch ist dieses Konzept unzureichend für Anwendungen, die keine Downtime haben dürfen. Man spricht bei dieser Art der Speicherverwaltung von "serverorientierter IT-Architektur / Infrastruktur".

  • NAS = Network Attached Storage

    Beim NAS hingegen sind Festplatten eine vom eigentlichen Server losgelöste Einheit. Ein NAS-Filer stellt Plattenplatz unabhängig zur Verfügung. Die Anbindung der Plattenboxen erfolgt über ein TCP/IP Netzwerk. Es wird also eine standardisierte und bewehrte Technologie genutzt, um Plattenplatz im Netzwerk zur Verfügung zu stellen. NAS benötigt keinen Server, der auf Layer 7 des OSI-Modells den Zugriff auf Speicherplatz erlaubt, sondern ermöglicht diesen auf den Schichten 3 und 4. Man benötigt also keine neue Technologie, sondern kann das vorhandene LAN zum Speichernetzwerk erweitern.



    Der zentrale Gedanke ist hier, dass das Speichermedium vom Server unabhängig ist. Eine so aufgebaute Infrastruktur wird als "speicherorientiert" bezeichnet. Autonome Disksubsystem wie z.B. die NAS-Filer der Firma NetApp, können ihren Plattenplatz allen Servern im Netzwerk zur Verfügung stellen. Wird plötlich bei einem Server mehr Speicher benötigt, kann der Administrator ohne Hardware-Veränderungen über das Netzwerk Plattenplatz freigeben. Das Protokoll, das hier auf dem Vormarsch ist, ist iSCSI. Dabei werden zwei bekannte Protokollfamilien, TCP/IP und SCSI miteinander kombiniert.

  • SAN = Storage Area Network

    Das SAN ist genau wie NAS ein Speichernetzwerk. Der wesentliche Unterschied ist die verwendete Netzwerkarchitektur. Während beim NAS auf TCP/IP gesetzt wird, ist das SAN ein vom LAN losgelöstes und unabhängiges Netzwerk. Hier wird häufig das Fibre Channel Protocol (FCP) verwendet. Die Vorteile von Fibre Channel sind:
    • serielle Übertragung für hohe Geschwindigkeit und große Distanz
    • geringe Rate an Übertragungsfehlern
    • geringe Verzögerung (Latenz) der übertragenen Daten
    • die Implementierung des Fibre Channel Protokolls in der Hardware.

    Im SAN wird das vorhandene Ethernet nicht durch Zugriffe auf Datenträger belastet. Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, ein SAN zu realisieren. I.d.R. werden die SAN-Komponenten über Glasfaserkabel mit einander verbunden. Ein SAN-Switch, oder ein SAN-Controller, sorgt für optimale Nutzung der Plattensubsysteme. Heutige SAN-Konzepte, die höchste Ausfallsicherheit versprechen, sind mit allen Komponenten und Verbindungen redundant ausgelegt.



    Der Zugriff auf die einzelnen Platten-arrays erfolgt Block-orientiert und nicht File-orientiert. So ist es möglich, nur das sogenannte "Delta" einer Datei zu sichern. Dabei wird nur der Teil gesichert, der sich auch tatsächlich verändert hat. In Kombination mit der letzten Vollsicherung, lässt sich dann jeder Stand wieder herstellen.

    Die Sicherung erfolgt zudem per Snapshot. Dabei wird ein Abbild des Filesystems erstellt, die eigentlichen Dateien bleiben noch unberührt. Die Blöcke, auf denen die betroffenen Dateien liegen, werden jetzt beim Zugriff nicht überschrieben, sondern auf einem nicht beschriebenen Bereich des SAN abgelegt. Dies geschieht durch eine einfache Änderung in der Dateizuordnungstabelle. Soll die alte Datei wieder hergestellt werden, so wird der Eintrag nur wieder auf den alten Stand gesetzt und der Zugriff erfolgt wieder auf die vorherigen Blöcke.