Servertechnik

Heutige Netzwerke werden speziell je nach Firmengröße und den Anforderungen der Abteilungen in Gruppen oder in unternehmensweiten Netzwerken zusammengefasst.
RAID-Systeme sichern hier eine optimale Verfügbarkeit der Daten sowie permanente Zugriffsmöglichkeiten eines jeden Anwenders. Selbst den höchsten Anforderungen durch Anwendungen wie Video on Demand, Online-Datenbanken, Audio-Video-Verarbeitung und Multimedia werden RAID-Subsysteme gerecht. Mit Kapazitäten in den Terabyte-Bereich, mit Datenübertragungsraten von bis zu 200 MB/Sek. (Fibre Channel RAID-Systeme), sind RAID-Lösungen das Konzept für die Bewältigung der uns bevorstehenden Datenflut. Ein RAID-Array verbindet mehrere Festplatten zu einer logischen Einheit, wobei entweder Fehlertoleranz, Geschwindigkeit oder Kapazität primär optimiert werden soll. Je nach dem Ziel der Optimierung wird die Entscheidung für den bestmöglichen RAID-Level fallen. Fünf verschiedene Typen von RAID-Levels wurden definiert (0, 1, 3, 4, 5). Es haben sich bis heute die RAID-Level 0, 1, 5 in der Praxis durchgesetzt. Einige Computerhersteller haben zur Differenzierung eigene RAID-Levels, beispielsweise 7 definiert.

Organisation der Laufwerke

Mit RAID (Redundant Array of Independent Disks) werden mehrere unabhängige Festplatten zusammengeschaltet, um ein großes logisches Laufwerk zu bilden. Nicht nur Daten werden auf diesem Array gespeichert, es werden auch "Redundanz-Informationen" hinzugefügt. Diese Redundanz-Informationen können die Daten selbst sein (Spiegeln) oder Parity-Daten, die aus mehreren Datenblöcken berechnet werden (RAID 3, 4 oder 5). Das Betriebssystem (z. B. Windows, NetWare oder Unix) greift nun nicht mehr auf die einzelnen Festplatten zu, sondern auf das Array. Die Verfügbarkeit zu erhöhen ist das eigentliche Ziel von RAID. RAID verhindert Ausfallzeiten im Falle eines Festplattenausfalls. Allerdings kann es keine Daten restaurieren, die von den Benutzern gelöscht, oder durch ein Ereignis wie Diebstahl oder Feuer zerstört wurden. Deshalb benötigt man immer ein Backup, um das System vor diesen Ereignissen zu schützen, auch dann, wenn ein RAID-System installiert ist.

Network Attached Storage (NAS) wurde für die neuen Anforderungen an die Datenverwaltung jener Unternehmen entwickelt, die auf netzwerkbasierende Datenmodelle migriert haben. Die meisten Unternehmen stehen einem enormen Wachstum der Datenmenge gegenüber, die täglich auf dem Netz transferiert und irgendwo in der Firma dezentral gespeichert wird. Dies gibt Anlass zur berechtigten Sorge bezüglich Datenverfügbarkeit, Datensicherheit und Datenverwaltung.

Bei der Entwicklung von Network Attached Storage wird ganz bewusst darauf geachtet, dass ein Speichermodell entsteht bei dem alle Vorzüge der dezentralen Datenhaltung mit den Werten der zentralen Speicherung vereint werden. Entgegen dem traditionellen Anschluss von Speichergeräten an jede einzelne Plattform wird NAS direkt ans Netz angeschlossen und allen Servern zugänglich gemacht.

Die Vorteile dieser zentralen Datenspeicherung in ihrer Gesamtheit werden einem erst dann richtig bewusst, wenn man in Betracht zieht, wie viele verschiedene Datentypen heute verwaltet werden müssen. Zum Beispiel bearbeiten alle Angestellten ihre Textfiles und verschicken sie zusammen mit riesigen Grafiken über das Netzwerk im ganzen Unternehmen. Diese und andere Faktoren könnten zu einer echten "Speicherkrise" führen, weil die IT-Abteilungen die Daten gleichzeitig immer mehr Benutzern zugänglich machen müssen. NAS-Lösungen ermöglichen den IT-Verantwortlichen, die Informationen jedem im gleichen Netzwerk jederzeit und überall zur Verfügung zu stellen. Mit NAS ergäbe sich somit ein zentrales, netzwerkgestütztes Massenspeichersystem, das von einem intelligenten, Fileformat-unabhängigen Server gesteuert wird und für Attribute wie Zugriffssicherheit, Verfügbarkeit und optimale Datensicherheit garantiert.

Storage Area Network bezeichnet ein Subnet im Netz, das gemeinsame Speicherpools der Server/Client Umgebung zur Verfügung stellt.

Dadurch wird ein High-End Datenpool geschaffen, der extreme Geschwindigkeit bei permanenter Verfügbarkeit gewährleistet, ohne die eigentliche Daten-Netzumgebung zu belasten. Im SAN können beispielsweise Disk Arrays und Tape Libraries zusammenarbeiten und ihre Kapazitäten dynamisch verteilen, um auf unterschiedliche Anforderungen zu reagieren. Der entscheidende Faktor ist also die relative Entkopplung der Storagekomponenten zur Maximierung der Performance bei gleichzeitiger Reduzierung der Ausfallzeiten im Vergleich zu bisherigen Speicherlösungen. IT-Markt-Analysten sehen "Speicher" nicht mehr als Komponenten im Netz, sondern als den eigentlichen zentralen Punkt!

Storage-Area-Networks (SAN) beschreiben eine dedizierte Speicherinfrastruktur, die den Datenaustausch zwischen Server-Systemen und Storage-Elementen sowie den Speicherkomponenten untereinander übernimmt. Statt Daten via Ethernet zu übertragen, setzen SANs rein auf Fibre-Channel-Technologie. Fibre-Channel, ein robustes serielles Interface mit einer nominellen Datentransferrate von 1 Gb/Sek., ist als ideales Verbindungselement für SAN erkoren worden.

Obwohl Fibre-Channel und SAN-Architekturen die allgemeine Aufmerksamkeit nahezu zur gleichen Zeit auf sich zogen, sind beide Technologien weder synonym noch untrennbar. Tatsächlich könnte im Prinzip jedes Netzwerk-Interface, dass mit ausreichenden 1/0-Transferraten arbeitet - von Gigabit Ethernet, ATM oder Sonet bis hin zu HIPPI - als adäquates Verbindungsmedium dienen.

Die SAN-Architektur isoliert den Speicherverkehr zwischen Switches, Hubs, Bandbibliotheken, Festplatten sowie separaten Storage-Servern vom produktiven LAN. Dieses dient mit der entsprechenden Software lediglich noch als Transportmechanismus für die Steuerungsfunktionen. Ein oder mehrere Server verbindet das Subsystem mit dem LAN und teilt sich die Ressourcen. Will ein User Daten abrufen, greift nicht er oder der Server im LAN auf den Speicher zu, sondern die Applikation. Hat sie sich Zugang zu einem physikalisch mit dem SAN verbundenen Server verschafft, leitet dieser die Anfrage über Any-To-Any-Verbindungen innerhalb des Subsystems weiter. Shared-Storage bieten SANs wie NAS demnach gleichermaßen. Das dedizierte Subsystem profitiert allerdings vom separaten Server-Zugriff, fasst die Ressourcen auf einige wenige hochkapazitive Storageplattformen zusammen und verwaltet diese zentral.

Zentralisiertes Management ist neben der Haltung großer Datenbestände eines der Hauptargumente der Speicher-Subsysteme. SANs vereinen alle Storage-Komponenten in einer kompakten Architektur. SAN-Software-Lösungen unterstützen den Administrator, verschiedene Funktionen innerhalb der SAN-Umgebung zu realisieren. Backup- oder Restore-Prozesse beispielsweise wickelt das System standardmäßig LAN-frei bzw. Server-los ab. Das bedeutet, dass der Transfer von Sicherungsdaten den LAN-basierenden Anwendungsverkehr nicht blockiert. SANs übertragen Daten nicht File-, sondern Block-orientiert, um große Datenmengen wie z.B. komplette Applikationen zu transferieren. Im Gegensatz zu NAS transportieren SANs die Datenblöcke via FC statt über den parallelen I/O-SCSI-Bus. Während SCSI nur eine geringe Distanz überbrückt, erreicht FC eine maximale Transportlänge von 10 Kilometern, vorausgesetzt FC basiert auf optischen Medien. Für Kupferleitungen ist immerhin erst nach 30 Metern Schluss.

SANs gewinnen dadurch sicherlich Pluspunkte, doch die Skeptiker dieser Architektur argumentieren mit enormen Kosten, die die FC-Technologie verursacht, da der IT-Verantwortliche ein zweites, teures FC-Netzwerk aufsetzen muss. Zu den Alternativen zählt "SCSI over IP". Dabei basiert das SAN auf Gigabit-Ethernet und erzielt ohne FC immerhin Transferraten von 1 Gb/Sek. Der Vorteil wäre, dass für den Administrator, der seit Jahren mit Ethernet und TCP/IP umgeht, zusätzlich Trainingskosten für die FC-Verwaltung entfallen. Die prinzipielle Architektur eines SAN bleibt aber auch bei dieser Verkabelungs- und Protokollvariante erhalten. D. h., dass insbesondere der Vorteil der Trennung von Storage- und Anwendungstraffic gewährleistet bleibt.