20070910u EMC IP-Storage NAS SAN
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IP-Storage: Ein Synonym für Datenspeicher in IP-Netzwerken Die Vereinfachung der Speicherlandschaft Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich neben DAS und SAN die Bezeichnung NAS eingebürgert. NAS steht für Network Attached Storage und bezeichnet den Anschluss von Datenspeichern (Disks) an IP-Netzwerke. Dadurch wird der Zugriff auf Objektebene (Dateien) über IP-Netzwerke möglich. Die Objekte werden über die Zugriffsmethoden CIFS (Common Internet File System) und NFS (Network File System) realisiert. Diese Art von Datenverwaltung reicht aus für File- und Print-Services, da hierbei kein höherer Detaillierungsgrad der zu schreibenden und zu lesenden Daten erforderlich ist. Es kann immer nur das gesamte Objekt (Datei) geschrieben oder gelesen werden.
Da Plattenspeicher in der Regel in Blöcken fixer Länge organisiert sind (512, 1024, 2048 Byte etc.) und Dateien meistens viel größer als Plattendatenblöcke sind, werden Dateien in Vielfache dieser Blöcke gespeichert. Ist der Datenzugriff auf Blockebene sinnvoll/erforderlich (etwa bei Applikationen und Operationen wie Datenbanken, Optimierungsoperationen, Kompression, Datenverwaltung, Urladen), ist dies mit NAS-Systemen zunächst nicht möglich. Datenmanagement auf Blockebene wird primär im Rechenzentrum eingesetzt, um mit den relativ kleinen Einheiten schnell und flexibel Daten zu organisieren und zu verwalten. Im Rechenzentrum werden die externen (außerhalb des Servers liegenden) Datenspeicher daher direkt oder per SAN (Storage Area Network) angeschlossen. Diese Arten des Anschlusses sind grundsätzlich für den Datenzugriff auf Blockebene konzipiert. Die Zugriffe erfolgen in offenen Systemen über SCSI-Kommandos, die via Fibre-Channel-Protokoll transportiert werden. Mit zunehmenden Bandbreiten in den IP-Netzwerken kam mehr und mehr die Forderung auf, dass Blockzugriffe auch über das Internet Protocol möglich gemacht werden sollen. Die SCSI-Kommandos müssen zu diesem Zweck in das Internetprotokoll »eingepackt« – transportiert und wieder »ausgepackt« werden. Dies ist mit relativ hohem Aufwand verbunden. Auch andere Unterschiede in Protokoll und Netzwerkarchitektur müssen berücksichtigt werden. Ungeachtet der scheinbar nicht optimalen Kombination Blockdatenzugriff über IP findet die Technologie bei Herstellern und Anwendern Zulauf. Sie hat sich als iSCSI-Anschluss am Markt etabliert. Als Oberbegriff für die NAS-Technologie, die Blockzugriffsmethode (iSCSI) sowie andere Speicherzugriffsmethoden über das Internet Protocol wird der Begriff IP Storage verwendet. Steht in einem Unternehmen der Aufbau eines Speichernetzes an, beginnt dies üblicherweise im Rechenzentrum. Zuerst stellt sich die Frage, wie man die Storage-Geräte an die Applikationsserver anbindet. In Umgebungen mit wenig Servern (<5) kann DAS (Direct Attached Storage) sinnvoll sein. Als Standardtechnik hat sich jedoch weitgehend das SAN – speziell in großen Produktionsumgebungen, in denen geringe Latenzzeiten und hochperformante, hochverfügbare Datenübermittlung gefragt sind. Hinter IP Storage steht dagegen vergröbert ausgedrückt die Überlegung, ob sich zentrale Speichergeräte nicht auch einfacher an die Hosts beziehungsweise das LAN koppeln lassen als über FC – wie geschildert per TCP/IP beziehungsweise Ethernet. Die Vorteile einer solchen Lösung sind vor allem auf der Netzwerkmanagement-Ebene evident. Der Administrator muss keine neue Technik hinzufügen (diese gegebenenfalls erst erlernen), sondern kann auf bekannte Hardwarebausteine und vorhandenes Know-how zurückgreifen. Zudem ergibt sich häufig ein Kostenvorteil, da Ethernet-Switches, -Kabel etc. in größeren Mengen gefertigt werden und daher normalerweise preisgünstiger zu haben sind als vergleichbares FC-Equipment. Insofern sprechen viele Faktoren für die Einführung von IP-Storage. »Simplify your storage« Vor diesem Hintergrund verwundert nicht, dass mittlerweile alle renommierten Hersteller dem Prinzip »Simplify your storage« folgen, soll heißen: Hard- und Software für die Speicheranbindung via TCP/IP anbieten. Bemerkenswert ist das vor allem im Fall von EMC, galt der Marktführer doch lange Zeit als »Fibre-Channel-Purist«, der sich vor allem auf komplexe (SAN-)Lösungen verstand, aber kaum Midsize-Systeme zu bieten hatte. Der große Konkurrent NetApp wiederum schien mit seinen Systemen für Network Attached Storage (NAS) genau dieses Segment zu bedienen, ohne jedoch im Highend-Bereich mithalten zu können. Außer im absoluten Hochleistungsbereich decken beide Unternehmen die gesamte Bandbreite an Netzwerkspeicherlösungen ab, und auch die Anwender haben bemerkt, dass sich die alte Rollenzuweisung nicht mehr halten lässt. Die neue Konkurrenz im Midrange-Markt hat nach Ansicht von Experten allerdings auch zu einer Begriffsverschiebung geführt. »Den Terminus NAS findet man immer weniger, er wird vielfach durch IP Storage ersetzt«, urteilt etwa Detlef Lieb, Senior Product and Program Marketing Manager bei Fujitsu Siemens Computers in Bad Homburg. »Im Prinzip decken die sogenannten IP-Storage-Lösungen oder IP-SANs aber genau den Bereich ab, der früher NAS vorbehalten war.« Technische Grundlagen Unabhängig von der verwendeten Terminologie gilt für beide Techniken, dass sie die bei der Anbindung von Band- und Festplattenlaufwerken ursprünglich gebräuchliche parallele durch eine serielle Datenübertragung ersetzen. Der grundlegende Vorteil besteht dabei darin, dass sich mit ihrer Hilfe längere Distanzen überbrücken lassen, was den Aufbau größerer, verteilter Netzwerke ermöglicht, die mit SCSI nicht zu realisieren wären. Ein klassisches Beispiel sind etwa Buchungssysteme, die lediglich Transaktionen abwickeln und dazu auf »dahinterliegende« Kundendatenbanken, Preislisten etc. zugreifen, was vor allem die Sicherheit erhöht, da bei einem Server-Crash nicht auch gleich der zugehörige Datenbestand betroffen ist. Große Installationen verwenden dabei wie beschrieben das FC-Protokoll, während IP Storage auf iSCSI (Internet SCSI) aufsetzt. Dabei werden die SCSI-Befehle in TCP/IP-Datenpakete gekapselt und vom Server zum Speichersystem sowie in Gegenrichtung übertragen (wie oben beschrieben). iSCSI unterstützt die üblichen Dateisysteme CIFS und NFS. SCSI wird somit von einer hauptsächlich für die direkte Anbindung geeigneten zu einer LAN- beziehungsweise internetfähigen Technik. Der Nutzen ist offensichtlich: Statt zweier unterschiedlicher Netzwerktopologien für LAN und SAN – mit je eigener Verkabelung, eigenen HBAs und eigenem Managementsystem – wird nur noch eine benötigt, was neben der Verwaltung auch Aufbau und Erweiterung vereinfacht und Kostenvorteile mit sich bringt. Mit einer gewissen Vorsicht zu genießen sind allerdings Marketing-Versprechen, denen zufolge IP-Storage »eine bereits vorhandene Infrastruktur nutzen« und sozusagen ohne zusätzliche Investitionen eingeführt werden kann. »Dies trifft nur dann zu, wenn gleichzeitig die vorhandene Bandbreite groß und die Netzwerkauslastung gering sind«, erklärt Detlef Lieb. »In allen anderen Fällen ist die Anschaffung zusätzlicher Komponenten unvermeidbar.« Das gilt bereits bei einem normalen Verkehrsaufkommen im LAN und erst recht beim Aufbau ausfallsicherer, redundanter Infrastrukturen, die Anwender auch bei IP Storage ins Auge fassen sollten. Leistung und Sicherheit Darüber hinaus bestehen weitere Einwände: Da die Speicherzugriffe nun statt über separate Datenpfade über diejenigen erfolgen, die auch der Rest des Netzwerkverkehrs nutzt, befürchten Anwender wie auch einige Experten Einbrüche bei Performance und Sicherheit. Nicht ganz zu Unrecht, denn zumindest in der Theorie trifft bei IP Storage jeder Netzwerkausfall auch die Speicherinfrastruktur. Praktisch lässt sich dagegen zunächst vorbringen, dass gerade die LAN-typische Übertragungstechnik in den letzten Jahren substanzielle Fortschritte gemacht hat: Mit dem Wechsel zu Gigabit Ethernet beziehungsweise 10-Gigabit-Ethernet sind bei Verwendung hardwarebeschleunigter Speichersysteme Durchsatzraten von 800 MByte/s bei mehreren Hunderttausend Ein-/Ausgabeoperationen zu erreichen. Doch auch Hardware aus dem Midrange-Segment bietet für den normalen Betrieb genug Kapazitäten beziehungsweise Leistungsreserven. Ins Reich der Fabel verweisen manche Fachleute auch Bedenken, IP-Storage-Devices könnten einfacher gehackt, die dort abgelegten Daten mithin leichter ausspioniert werden. Dem halten sie entgegen, dass Zugriffe auf das LAN (und damit die daran gekoppelten Speichergeräte) bereits heute in vielen Unternehmen nur nach vorheriger Authentifizierung möglich sei. Von daher verspreche die »neue« Technik eher größere Sicherheit. Wer allerdings weiß, wie es nicht nur beim heimischen Mittelstand um Benutzerverwaltung und Zugriffskontrolle bestellt ist, wird dieser Versicherung womöglich wenig Glauben schenken. Generell lässt sich aber sagen, dass bei einer sauberen LAN-Implementierung und einer ebensolchen Anbindung der Arrays keine größeren Sicherheitsprobleme als sonst auch auftreten sollten. Remote-Anbindung und Flexibilität Eher selten würdigt die Fachwelt dagegen einen weiteren Zusatznutzen des Speicherzugriffs per Internet Protocol, obwohl dieser klar zutage liegt: Die Technik eignet sich gerade für Firmen, die weit verstreute Niederlassungen anbinden beziehungsweise regelmäßig dort vorhandene Daten »einsammeln« müssen – sei es zur Auftragsabwicklung oder für Backups. Eine Verbindung über IP-Netze ist meist bereits vorhanden und muss nur noch für die zusätzliche Nutzung umkonfiguriert werden. Im High-End-Bereich ist IP Storage bereits seit zehn Jahren im Einsatz. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung war EMC einer der ersten Anbieter von Network Attached Storage im Hochleistungsbereich. Jetzt erreicht der Trend auch kleine und mittlere Unternehmen. Diese Anwender profitieren davon, dass sie an ihre spezifischen Bedürfnisse angepasste, bewährte Lösungen erwerben, in die Know-how und Erfahrung aus langer Praxis einfließen. Sie müssen sich auch nicht von vornherein für eine Lösung entscheiden, sondern können ihre Architektur jederzeit entsprechend ihren Anforderungen erweitern. Da IP-Storage-Devices häufig mehrere Protokolle unterstützen, sind sie »in jeder Umgebung zuhause«. EMC Celerra NS20 Eine typische IP-Storage-Lösung ist die EMC Celerra, die als NS20 mit einem Mindestausbau von fünf Festplatten à 146 GB angeboten wird. Sie basiert auf EMCs Ultra-Scale-Technologie und bietet laut Hersteller uneingeschränkte Verfügbarkeit (99,999%). Bei dem flexiblen Multiprotokoll-System können die Anwender NAS- und iSCSI- sowie Fibre-Channel-Fähigkeiten kombinieren. Wer sparen will, kann auf modernste Technik setzen und dabei auch noch etwas für die Umwelt und den Geldbeutel tun: Beim Einsatz von SATA-II-Laufwerken mit 750 GB Speicherkapazität verbrauchen die Geräte laut EMC 33 Prozent weniger Energie. Im Vollausbau können Anwender auf einer solchen Einheit bis zu 10 Terabyte Daten unterbringen, bei Dual-Systemen das Doppelte. Installation und Konfiguration sind einfach, das System wird einfach an das vorhandene Netzwerk angeschlossen und ist nach Ablauf einer assistentengesteuerten Routine in maximal 15 Minuten einsatzbereit. Mit dem Celerra Manager bringt sie überdies eine Kontroll- und Management-Software mit. Anwender können die Funktionalität durch Snapshot-Datensicherung, automatisiertes Volume-Management und Thin-Provisioning ohne zusätzliche Kosten erweitern. Weitere Modelle schließen sich nahtlos an – Bis hin zu den NSX Multi-Node Cluster Grids , die durch ihren Aufbau in der Lage sind, eine hohe Systemleistung mit nahezu unbegrenzeter Kapazität zu erreichen. Thomas Jungbluth _____________________________________________________________________
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