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SAN-Grundlagen SAN – die Lösung aller Speicherprobleme?

| Autor / Redakteur: Hartmut Wiehr / Rainer Graefen

Storage Area Networks (SANs) gelten noch immer als Top-Technologie bei der Datensicherung. Sie decken in der Tat viele Alltagsaufgaben in den Unternehmen ab, und die Anzahl der eingesetzten Lösungen ist kaum noch überschaubar. SANs sind zu einer Disziplin für Spezialisten geworden – Schulungen und Fortbildungen verursachen laufende Kosten. Mit Virtualisierung- und Konsolidierungsfunktionen sind SANs inzwischen in ein „höheres“ Stadium eingetreten. Nicht zu übersehen sind seit der Konsolidierung des FC-Marktes allerdings die Wachstumsgrenzen.

( Archiv: Vogel Business Media )

Daten speichern, an verschiedenen Orten Backups sicher ablegen und sie im Bedarfsfall wieder in die aktiven Serversysteme zurückspielen, ist keine produktive IT-Technik wie zum Beispiel ERP- oder CRM-Applikationen zur Abwicklung und Unterstützung von Geschäftsprozessen und Kundenkontakten. Storage-Hardware und -Software bedeuten immer zusätzliche Ausgaben. Eine bittere Konsequenz für zahlreiche IT-Abteilungen: Storage-Investitionen bedürfen einer besonders ausgewogenen Begründung, da ihr unmittelbarer Nutzeffekt per definitionem nie gegeben ist.

Die Speicherhersteller profitieren selbstredend von jedem Euro, der für ihre Produkte ausgegeben wird. Deshalb neigen sie auch dazu, die Gefahren dramatisch auszumalen, die von einem Ausfall der IT ausgehen würden. Ihr Motto: Alle Räder stehen still, wenn es zum Disaster kommt und wenn das Recovery nicht funktioniert.

Als die ersten Storage Area Networks vor etwa 10 Jahren implementiert wurden, schien es so, als seien nun endgültig die probaten Mittel gegen den immer drohenden Datenausfall gefunden worden. Ein eigenes Netz mit dem ausschließlichen Zweck, alle im Unternehmen entstehenden digitalen Informationen sicher abzulegen und zu verwalten, verspricht in der Tat eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem klassischen Modell des Direct Attached Storage (DAS). Die ersten Installationen von Sun arbeiteten nur mit 250 MBit/s und waren sehr teuer. Der Durchbruch des FC kam mit der Erhöhung der Datentransferrate auf ein GBit/s als die meisten LANs noch mit 10BaseT-Verkabelung mit zehn MBit/s verwendeten. Inzwischen hat der Ethernet-Standard mit Datentransferraten von 10 GBit/s rein numerisch betrachtet wieder die Führungsrolle vor dem „nur noch“ vier GBit/s schnellen Fibre Channel übernommen.

Der Zeitpunkt für die Einführung eines SAN ist in der Regel gegeben, wenn vorhandene Speicher-Infrastruktur konsolidiert und zentralisiert werden spll. Besonders folgende Aspekte sprechen für den Übergang zu einem SAN, wobei inzwischen fast nur noch den beiden ersten Punkten die herausragende Relevanz zukommt:

  • Recovery und Verfügbarkeit kommt besondere Priorität zu;
  • der Einsatz von Clustern;
  • es sind mehrere Applikationsserver im Unternehmen vorhanden;
  • heterogene Betriebssysteme sind im Einsatz;
  • das Datenvolumen ist grösser als 10 Terabyte;
  • ein starkes Datenwachstum besteht oder ist zu erwarten;
  • die räumliche Trennung von Servern, Storage und Backup-Medien soll realisiert werden.

Topologien für Speichersysteme

Festplatten waren vor der Erfindung des Fibre Channels vorzugsweise direkt angeschlossen. Während es sich bei dieser Point-to-Point-Verbindung um ein dediziertes Interface zwischen einem Server und einem Speichergerät handelt (Direct Attached Storage), werden bei einem Loop mehrere Server – auch mit unterschiedlichen Betriebssystemen – über einen einfachen Hub oder Switch mit einem oder mehreren Speichergeräten verbunden. Der entscheidende Nachteil bei diesem Verfahren: Alle Geräte müssen sich die Bandbreite teilen. Bei einem Switch auf Fibre-Channel-Basis wird diese Barriere übersprungen – jedem Gerät steht die volle Bandbreite zur Verfügung. Die sogenannte Fabric, die Gesamtheit aller FC-Switche, ist zudem skalierbar und zuverlässiger als bei der Loop-Lösung. Intelligente Switche können Funktionen wie Virtualisierung, Replikation, Storage Resource Management oder Storage Security übernehmen.

Betrachtet man SAN-Topologien im Detail, erweisen sich die Unterformen Ring, Mesh oder Cascade als ungeeignet für die Bedürfnisse kommerzieller Anwender. Die Core-Edge-Topologie dagegen bietet den höchsten Grad an Redundanz und Skalierbarkeit.

Die zur Zeit am Markt befindlichen FC-Switches unterscheiden sich in ihren Funktionen nur noch graduell – eine Situation, die sich nach der Übernahme von McData durch Brocade noch verschärft hat. Zuvor hatte McData bereits Inrange/CNT gekauft, so dass sich seit Januar 2007 Brocade und Cisco fast vollständig aufteilen. Brocade dominiert den FC-Markt mit 75 Prozent Marktanteil. Gewichtiger sind die Unterschiede zwischen Switches und Directoren: Directoren sind eine Leistungsklasse für sich und mit mindestens 64 Ports ausgestattet. Jeder Port kann Daten mit vier GBit/s übertragen. Directoren verfügen über mehr Redundanz und eine bessere Performanz als Switches, weshalb sie vorzugsweise in grossen SAN-Umgebungen eingesetzt werden.

Neue SAN-Dimensionen

In einem klassischen SAN sind die Clients mit den Servern verbunden, während die Server über ein eigenes Netzwerk auf zentralisierte Speicher-Subsysteme zugreifen. Als SAN-Protokoll wird Fibre Channel auf Glasfaser- oder Kupferleitungen benützt. Alle Speichernodes werden über Hubs und Switches miteinander verknüpft, ähnlich wie in einem traditionellen Netzwerk. Ähnlich wie in einem LAN für die schnellere Kommunikation zwischen den Enterprise-Switchen mehrere Ports zu einem Trunk gebündelt werden, gibt es auch zwischen Direktoren Interswitch Links. Angesichts der hohen Datengeschwindigkeiten sorgen Puffer in jedem Endpunkt für die kontinuierliche Datenübertragung. Wird zum Beispiel ein 4 GBit FC Interswitch-Link (ISL) von 20 km Kabellänge benützt, müssen mindestens 41 Buffer-Credits für die Datenframes möglich sein, um eine volle Ausnutzung des Links sicherzustellen. Da das FC-Protokoll kein Quittierungsverfahren wie TCP/IP benutzt, finden Fehlerkorrekturmaßnahmen auf anderen Protokollebenen statt. Geht bei einem Standard FCP Exchange (Class3) ein Frame verloren, wird deshalb die Fehlerkorrektur über den SCSI-Layer abgewickelt.

Neue Konzepte wie Virtualisierung, Grid, Data-De-duplication oder Continuous Data Protection (CDP) haben SANs mittlerweile aus den Schlagzeilen verdrängt. Die früher hochgelobten Funktionen für Volume Snapshots, File Copy oder Database Copy, sind nun auch auf jeder anderen Plattform zu finden.

Neue Ideen und Technologien für den SAN-Bereich kommen derzeit vor allem aus der Start-up-Szene, während die grossen Hersteller mehr mit inneren Problemen beschäftigt zu sein scheinen. Brocade wie auch Cisco haben in den letzten Jahren sehr viele andere Start-ups aus der Speicherszene übernommen. An deren Integration wird verstärkt gearbeitet. Der nächste grosse Wurf ist nicht weit entfernt und betrifft bei Broacde die Filevirtualisierung, während Cisco die Konvergenz zu 10 und 100 GBit Ethernet mit besseren Sicherheitsmaßnahmen vorbereitet, .

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