SAN - nach Bedarf mitwachsender Datenspeicher für gehobene Ansprüche
Unternehmen jeder Größenordnung arbeiten heute mit einer Datenbasis, die ständig wächst, möglichst ohne Ausfälle und schnell verfügbar sein und durch regelmäßige Backups – wenn möglich im laufenden Betrieb - gegen Desaster aller Art gesichert werden muss.
Vorteile der Storage Area Network (SAN)
Verglichen mit den preisgünstigeren und zweifellos unkompliziert einsetzbaren NAS-Lösungen bietet ein SAN (Storage Area Network) einige deutliche Vorteile:
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Datenträger (Festplatten-Arrays) und Datensicherungsgeräte (Autoloader, Tape-Librarys) sind durch ein separates sehr schnelles Netzwerk an die Server gekoppelt.
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Der Datenzugriff geschieht mit einem effizienteren Protokoll auf Block-Ebene statt auf Datei-Ebene wie im NAS-System.
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Die Massenspeichergeräte werden vom Betriebssystem des Servers wie „eingebaute“ Festplatten bzw. Laufwerke behandelt - ohne Einbuße an Rechenleistung durch Netzwerkprotokolle. Auch die Spiegelung bzw. die Organisation der Festplatten-Zugriffe im RAID belastet den Server selbst nicht.
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Die Massenspeichergeräte können je nach verwendeter Verkabelung weit von den Servern entfernt installiert werden, von wenigen Metern bis hin zu etlichen Kilometern, was der Datensicherheit bei ungebremster Geschwindigkeit sehr zugute kommt.
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Die Kapazität der Massenspeichergeräte kann praktisch beliebig vielen Servern flexibel zur Verfügung gestellt werden.
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Ein SAN ist nahezu unbegrenzt erweiterbar - sogar im laufenden Betrieb.
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Server können bei Hardware-Ausfall ohne Neu-Installation komplett ersetzt werden, wenn das Betriebssystem auf SAN-Festplatten installiert ist.
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Sämtliche Komponenten eines SAN können ohne Weiteres - auch nachträglich - redundant (doppelt oder mehrfach) ausgelegt werden, so dass der Ausfall und Ersatz einer oder sogar mehrerer Komponenten den laufenden Betrieb nicht stört.
Wann sollten Sie den Einsatz eines SAN in Betracht ziehen?
Für Unternehmen ist das schlimmste Szenario, wenn ein oder mehrere Firmen-Server ausfallen. Wenn der vermeidbare Schaden für Ihr Geschäft die Investitionen in ein - nicht eben billiges - SAN nicht ausreichend rechtfertigt, gäbe es zusätzlich noch weitere Motive:
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Sie brauchten zunächst nur so viel Speicherplatz installieren, wie tatsächlich benötigt und könnten für künftiges Wachstum mit den ständig sinkenden Hardwarepreisen rechnen.
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Wenn Ihr Unternehmen wächst, wachsen nicht nur die Daten. Mit zukünftig wachsenden Anforderungen an Daten- und Ausfallsicherheit können Sie jetzt schon eine Grundlage legen, da das SAN modular und damit in jeder Richtung ausbaufähig ist. Zum Beispiel kann ein SAN zunächst mit einigen wenigen Komponenten ohne einen teuren SAN-Switch eine professionelle Alternative zu NAS-Boxen darstellen und doch schon alle oben genannten Vorteile bieten.
Welche Ausbaustufen eines SAN sind möglich?
Betrachten wir vier mögliche Ausbaustufen. Jede Ausbaustufe kann in eine nächst größere überführt werden.
1. Die kleinste Variante eines SAN kommt ohne SAN-Switch aus. Dabei können Sie einen bereits vorhandenen Server mit internen Festplatten über einen extra
SAN-HBA mit einem Festplatten-Array oder einer Bandsicherungsbibliothek als Backup-Ziel verbinden.
2. In einer so genannten LOOP- oder Ring-Topologie werden bis zu fünf separate Server bzw. Massenspeichergeräte entweder ringförmig, in Reihe als „Daisy Chain“ oder sternförmig über einen extra „Fibre Channel-Hub“ verbunden. Dabei ist eine Erweiterung auf 127 Server bzw. Massenspeichergeräte möglich, aber die Performance und Ausfallsicherheit sinkt mit jedem weiteren Gerät, da diese sich die Bus-Geschwindigkeit teilen müssen und der Ausfall eines Bindeglieds die Kommunikation lahm legt.
Immerhin kann hier schon jedes Gerät mit jedem kommunizieren, solange keines komplett ausfällt. Denkbar wäre z. B. ein physischer Server (auf dem ja auch mehrere virtuelle Server laufen könnten), der mit einem SAN-HBA ausgestattet ist und über dieses mit einem oder zwei Festplattenarrays und / oder einer Bandsicherungsbibliothek (Autoloader - ein Bandwechsler) ringförmig verbunden wird. Sinn macht diese Kombination zumindest dann, wenn eines der Massenspeichergeräte physisch in einem anderen Brandabschnitt steht, und das Festplatten-Array mit mindestens zwei
Festplatten (zur Ausfallsicherheit als RAID- Set konfiguriert) bestückt ist, aber auch noch Kapazität für zusätzliche Platten bietet, wenn das Datenaufkommen zunimmt.
3. Als nächste Ausbaustufe könnte man ein SAN mit einem
SAN-Switch bezeichnen, über den so viele Server und Massenspeichergeräte verbunden werden können wie Netzwerk-Ports vorhanden sind. Hier kann jedem Server je nach Bedarf Kapazität auf jedem angeschlossenem Massenspeichergerät zugewiesen werden, ohne dass die verfügbare Netzwerkgeschwindigkeit oder Ausfallsicherheit eines Gerätes von anderen abhängt - mit Ausnahme des Switch, der hier auf jeden Fall noch die Achillesverse darstellt.
4. Die letzte Ausbaustufe sorgt nun auch noch für Redundanz auf der Geräteebene. Außer dass SAN-Switches hier mindestens doppelt installiert und physisch getrennt aufgestellt werden, werden auch möglichst alle einzelnen Server (als physische oder virtuelle Maschinen) „gespiegelt“. D.h. als so genannte Cluster von mindestens zwei Klonen ausgeführt, die ebenfalls möglichst physisch getrennt laufen. Damit können schließlich höchste Anforderungen an Ausfallsicherheit realisiert werden - indem z. B. auch Stromversorgung und
USV nabhängig voneinander für jeden Teil des SAN redundant ausgelegt werden.
Geschwindigkeiten
Für aktuelle SANs kommen meist FibreChannel-Verbindungen (Glasfaserverbindungen) zum Einsatz. Gigabit-Ethernet ist auch möglich in Verbindung mit dem so genannten iSCSI-Protokoll, welches aber den schnellen Blockdevice-Zugriff auf dem Umweg des Ethernet-plus TCP/IP-Protokolls teilweise wieder verschenkt, und deshalb auch mit (fast genauso teuren) 10 Gbit Tempo noch hinter den aktuellen Übertragungskapazitäten von FibreChannel zurückbleibt.
Folgende FibreChannel- Standards sind zurzeit (Anfang 2010) erhältlich:
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Standard
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Datendurchsatz in MB/s
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Datendurchsatz in Gbit/s (Maximum)
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1 GFC
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100
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1
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2 GFC
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200
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2,125 |
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4 GFC
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400
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4,25
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8 GFC
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800
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8,5
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10 GFC
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1000
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11,3
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20 GFC
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2250
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21
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Möchten Sie stattdessen Kupferkabel und iSCSI einsetzen, wäre das praktisch ein zweites dediziertes Ethernet-LAN mit 1 oder 10 GB/s. Hier hängt die Geschwindigkeit auch von der Fähigkeit der verwendeten SAN-HBAs ab, das Netzwerkprotokoll selbst abzuarbeiten (solche Adapter werden unter Bezeichnung TOE angeboten).
Übertragungsstrecken
Die überbrückbare Entfernung hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab:
- Single- oder Multi-Mode? Ob so genannte Single- oder Monomode oder Multimode-Kabel verwendet werden, hängt im Wesentlichen von der zu überbrückenden Entfernung ab. Multimode-Fasern genügen den Anforderungen in dem Bereich von einem bis 100 m. Für weitere Strecken kommt meist die teurere Singlemode-Technik zum Einsatz.
- Die Sendeleistung der verwendeten LWL-Adapter (HBAs und SAN- Switches) spielt auch eine Rolle, besonders wenn Übertragungsstrecken hart am Limit der Spezifikationen zu überbrücken sind.
Außerdem spielen kleinere Faktoren wie Kabel- und Steckerqualität, Staubfreiheit der Stecker und Konnektoren, Anzahl gespleißter Verbindungen und Anzahl der Biegungen des Kabels eine Rolle.
Studieren Sie im Zweifelsfall die technischen Angaben der Hersteller, diese sind verbindlicher als die offiziellen Standards.
Für Gigabit- Ethernet (iSCSI/Kupferkabel) gibt es folgende Standards:
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Kabeltyp
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Strecke (Minimum)
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Übertragungsgeschwindigkeit (Maximum)
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Cat 5e (U/UTP)
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22 m
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1 GB/s
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Cat 6, 6e (S/FTP, U/UTP)
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55 m
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10 GB/s
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Cat 6a, 7 (U/UTP, S/FTP)
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100 m
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10 GB/s
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Grundsätzlich können Sie davon ausgehen, dass Komponenten, die in den Spezifikationen die gleichen Standards ausweisen, in dem entsprechenden Modus auch miteinander verbunden werden können. Sicherer ist aber in jedem Fall, möglichst viele an der Kommunikation beteiligten Geräte (HBAs, auch die der Massenspeichergeräte, und Switches) vom selben Hersteller zu verwenden, natürlich auch hier nur Produkte mit übereinstimmendem FibreChannel- bzw. Ethernet-Standard. Im Falle des Versagens gestaltet sich so die Fehlersuche einfacher, da Sie nur den Support eines Herstellers konsultieren müssen.
Software
Die Komponenten für SAN werden in aller Regel mit entsprechenden Management-Programmen ausgeliefert. Achten Sie bei etwas exotischeren Server-
Betriebssystemen (wie Novell NetWare, Sun Solaris oder Linux), dass passende Treiber und Management-Programme verfügbar sind.
