Systemadministratoren stehen heute oft vor dem Problem, aus der Vielzahl zur Auswahl stehenden Speichertechnologien diejenigen zu präferieren, die hinsichtlich Kosten, Energie, Kapazität, Geschwindigkeit, Platz und Wirtschaftlichkeit den gestellten Anforderungen am besten entsprechen. Dieser Überblick von Transtec soll helfen, Entscheidungen vorzubereiten.

Von Albrecht Hestermann, Transtec

Die Systemadministratoren von heute sind in der Regel in die Betreuung der Applikationen eingebunden und definieren klare Anforderungen an die nötigen Hardware-Plattformen. Server- und Storage-Systeme sind in vorgegebenen Systemumgebungen einfach und zuverlässig einzubinden und müssen sich durch höchste Zuverlässigkeit auszeichnen. Das hierbei die Skalierbarkeit der Lösung ebenso gegeben sein muss, versteht sich fast von selbst, denn der stetig steigende Bedarf an Speicherplatz muss bereits in der Projektierungsphase mit berücksichtigt werden. Dem gegenüber stehen eine Vielzahl von Systemtechnologien, welche die Anforderungen der Administratoren hinsichtlich Leistung und Investition zu erfüllen haben. Dabei stellt sich oft heraus, dass es die einzig »richtige« Storage-Lösung nicht gibt, sondern eher eine Step-by-Step oder Kombi-Lösung den Anforderungen am besten entsprechen. Information tut Not – Beratung ist ein Muss!

Ohne RAID geht gar nichts

RAID hat sich in den letzten Jahrzehnten als Standard bei Disk-Storage-Systemen etabliert und gilt als Synonym für Betriebssicherheit und Datenverfügbarkeit bei Festplatten-Arrays. Der RAID-Level 6, also die Absicherung von Festplatten durch eine doppelte, verteilte Parität, hat den Betrieb von Disks im TByte-Bereich deutlich sicherer gemacht und gleichzeitig eine verbleibende Redundanz im kritischen Rebuild-Prozess erreicht. Jetzt, bei der Einführung der neuen 4-TByte-Festplatten, ist der Betrieb unter RAID 6 quasi unumgänglich. RAID jedoch steht nicht nur für Betriebssicherheit, sondern auch für Performance-Steigerung. Das gleichzeitige bzw. mehrfache Schreiben und Lesen auf ein Festplatten-Array erhöht insbesondere die IOP-Performance signifikant im Vergleich zu einer einzelnen Festplatte.

Es gilt: Performance ergibt sich aus der Anzahl der gleichzeitig betriebenen Spindeln. Dies gilt übrigens in ähnlicher Art auch für Solid State Disks (SSDs), was oft durch die idealisierten, sehr hohen Spezifikationen als nicht notwendig definiert wird. Die RAID-Engine, als Herzstück eines Storage-System, ist auch heute noch in der Regel in einem RAID-Controller implementiert, der die angeschlossenen Disk-Arrays im RAID-Verbund betreibt. Eine RAID-Engine, oder eben die RAID-Algorithmen, sind heute aber auch in Betriebssystemen eingebunden oder gar Bestandteil in »Storage-File- und Betriebssystemen«, wie beispielsweise das Zettabyte-File-System (ZFS). Auch hier ist die RAID-Funktionalität nicht wegzudenken und zusammen mit Hot-Spare-Disks der Garant für Betriebssicherheit und Datenverfügbarkeit der verfügbaren Disk-Pools.

Fibre-Channel-Systeme für höchste IOP-Performance

RAID-Systeme mit Fibre-Channel-Schnittstellen, die in Storage Area Networks (SANs) betrieben werden, gelten nach wie vor als der Standard, wenn es um hoch verfügbare, redundante und performante Speichergeräte für primäre Systemanwendungen geht. Besonders in IT-Strukturen, bei denen auf Hochleistungs-Servern eine Vielzahl von virtuellen Maschinen (VMs) betrieben werden, ist der Zugriff auf Block-basierende Storage Systeme im SAN eine bewährte und sichere Lösung mit schnellen Antwortzeiten. Im Vergleich zu Datei-basierenden Speichergeräten entfällt die Verwaltung des File-Systems, so dass die RAIDs in einem SAN die angefordeten Datenblöcke einfach schneller auffinden und transferieren können. Die hohe Anzahl an installierten Fibre-Channel-SANs hat diese Technologie etabliert und wird auch konsequent weiterentwickelt. Sei es als eigener 16-Gbit/s-Standard oder über die Ethernet-Topologie mit Fibre Channel over Ethernet (FoE), Fibre Channel ist nach wie vor der Standard in Storage Area Networks für Block-basierende Speichersysteme.

iSCSI – »Simple SAN« wird hoch verfügbar

Block-basierendes Storage über die Ethernet-Topologie bietet eine kostengünstige Alternative zu kostenintensiven Fibre-Channel-SAN-Strukturen. Zuerst belächelt, haben sich iSCSI-SANs besonders dort etabliert, wo Speichersysteme in entfernten Standorten betrieben werden. So ist das iSCSI-SAN beispielsweise im Bereich der Video-Überwachung mittlerweile ein Defacto-Standard. In der IT haben sich Storage-Systeme besonders in kleinen Umgebungen mit Server-Virtualisierung einen Namen gemacht. Wobei auch hier die Weiterentwicklung bis hin zu redundanten Systemen in hoch verfügbaren Umgebungen erfolgte. Mit Einführung der 10 Gbit/s Ethernet-Topologie werden nunmehr auch für iSCSI-SANs die Bandbreite für Datentransfer- und IOP-Performance angeboten, die sicher als Alternative zu klassischen Fibre-Channel-SANs anzusehen sind.

Hybrid-Systeme – flexibel einsetzbar

Verstärkt sind auch Nachfragen zu Systemen festzustellen, die sowohl Fibre-Channel-Anschlüsse, als auch iSCSI-Schnittstellen in einem Gerät vereinen. Diese Hybrid-Systeme lassen sich somit von einem bestehenden Fibre-Channel-SAN ansprechen, das in der Regel für die primären IT-Anwendung zuständig ist. Über iSCSI werden dann gleichzeitig auch entfernte Standorte bedient. Diese Storage-Systeme sind sehr flexibel einsetzbar und gelten im Bereich des Block-basierenden Speicherumfeldes als bevorzugte Wahl, wenn es darum geht, primäre und sekundäre Storage-Anwendungen einfach und kostengünstig in einem System zu realisieren.

Network Attached Storage – NAS in aller Munde

Datei-basierende Speichersysteme werden heute häufig als erste Wahl der Speichersysteme sowohl in kleinen und mittleren IT-Anwendungen, aber auch in größeren Umgebungen genannt. Diese Systeme bieten den Anwendern die Möglichkeit, ihre Daten in einem gewohneten Datei-Format auf einer zentralen Speichereinheit abzulegen. Ein NAS stellt somit über ein Netzwerk ein Dateisystem zur Verfügung, welches einfach in vorhandene Benutzer-Verwaltungen (z.B. Active Directory Services) integriert wird. Die Systeme selbst sind in der Regel hoch skalierbar und hinsichtlich Kapazität optimiert. Datentransferrate und IOP-Performance sind im Vergleich zu Block-basierenden Systemen in der Regel weniger performant. Am häufigsten werden heute neben dem Microsoft CIFS, die NFS v3 und NFS v4 als Dateisysteme angeboten. Die Integration in Linux/Unix- und sogar Apple-Umgebungen ist somit genauso einfach gegeben wie in Windows-Server.

Unified Storage Systeme – alles in Einem

Es liegt nahe, die besonderen Merkmale der Block-basierenden Storage-Systeme mit denen der Datei-basierenden zu kombinieren. Die so genannten Unified Storage Systeme bieten also neben den Dateisystemen, die über das LAN den Servern und Benutzern angeboten werden, auch die Optionen für die Anbindung an Fibre-Channel- und/oder iSCSI-basierende Storage Area Networks (SANs). Optimal projektiert und eingesetzt lassen sich diese Systeme kundenspezifisch konfigurieren und erweitern. Als ganz besonderes Merkmal dieser Lösung lässt sich herausstellen, dass die zur Verfügung stehenden Datenservices (z.B. Thin Provisioning oder Deduplizierung) auf einem zentralen Disk-Pool eingesetzt werden und somit sowohl für Block-basierende, als auch Datei-basierende Speicherpartitionen zum Tragen kommen. Als sehr flexibel konfigurierbare Speicherlösung ist Unified Storage auch in einem hohen Maße skalierbar und empfiehlt sich als mitwachsendes System zudem als Antwort auf den steigenden Speicherbedarf aus Cloud-Anwendungen.

Direct Attached Storage – schnell und günstig

RAID-Systeme mit Host-Schnittstellen nach dem SAS-Standard (Serial Attached SCSI) haben sich für den direkten Anschluss an Server etabliert. Mit Bandbreiten von bis zu 2,4 GByte/s per Schnittstelle wird hier eine der schnellsten Technologien genutzt, um sowohl Datentransferraten, als auch IOP-Performance den angeschlossenen Servern zur Verfügung zu stellen. Direct Attached Storage (DAS) empfiehlt sich ganz besonders dann, wenn sehr große Datenkapazitäten an einen zentralen Server als Archiv- oder auch Online-Backup-Anwendung betrieben werden sollen. Als besonderes Merkmal dieser Lösung ist die Skalierbarkeit von SAS-Systemen auch über leistungsstarke SAS-Switches zu nennen, bei denen mittlerweile sogar eine Distanz bis zu 20 Meter überbrückt werden kann. Oft ausreichend, um Systeme über zwei Brandabschnitte zu spiegeln.

Disk-Backup – die Alternative zur Tape-Automation?

Ja und nein. Disk-Backup-Systeme, die online über ein Ethernet-LAN in einem anderen Brandabschnitt plaziert und betrieben werden, kommen verstärkt zum Einsatz. Jedoch handelt es sich doch vielmehr um ein »Restore-System«, denn das Wiederherstellen von Daten nach einem Datenverlust ist von einem Disk-Backup-System immer noch um Längen schneller, als von einer Bandbibliothek. Datenbänder zeichnen sich jedoch auch heute noch als auswechelbares Medium mit hoher Kapazität zu günstigen Preisen als vorrangige Technologie für die Datensicherung und -archivierung aus. In Kombination mit Disk-Systemen empfiehlt sich oft der Einsatz im Rahmen einer Disk-to-Disk-to-Tape (D2D2T) Datensicherungs-Lösung.

JBOD-Systeme garantieren die Erweiterbarkeit

Nahezu alle Disk-Subsysteme bieten die Möglichkeit der Skalierbarkeit mit so genannten JBOD-Systemen (Just a Bunch of Disks). Über die SAS-Schnittstellen werden die Systeme mit den NAS-Servern oder RAID-Controllern verbunden. Die Erweiterung von bestehenden Disk-Systemen erfolgt in der Regel Monate oder Jahre nach der Anschaffung der Basis-Systemeinheit. Bei der Anschaffung eines neuen Speichersystems muss daher die Erweiterungsmöglichkeit hinsichtlich der Verfügbarkeit der JBOD-Systeme, sowie die Unterstützung von Festplatten oder SSDs geprüft werden. Bewährte und nachprüfbare Kompatibilitäten der Hersteller entscheiden hier oft über die Wahl der Systeme und geben die nötige Sicherheit und den Investitionsschutz.

Step-by-Step zur Hochverfügbarkeit

Oftmals scheitert die Anschaffung eines hoch verfügbaren Speicher-Subsystems an den beschränkten Budgets. Mit Entscheidungen zu einfachen Lösungen, die Minimal-Anforderungen erfüllen, wird die Produktivität einer IT-Umgebung auf Jahre eingeschränkt. Analyse und Beratung tut Not. Datenmigration und Skalierbarkeit besetzen somit bereits in der Projektierungsphase eine entscheidende Position. Lösungen, die nicht nur eine Abschätzung des Speicherbedarfs über den Abschreibungszeitraum berücksichtigen, sondern vielmehr Lösungsmodule (Solution Blocks) als Basis für eine schrittweise Installation und Erweiterung bis hin zu hoch verfügbaren, hoch skalierbaren Gesamtkonzepten beschreiben. Neben einer Einbindung vorhandener Hardware mit der geplanten, späteren Migration der Daten zu moderneren Plattformen in Verbindung mit neuesten System-Heads (z.B. Storage Virtualisierung) lassen sich so über mehrere Investitions-Projekte verteilen. Intelligente Daten-Services, wie Thin Provisioning, Tiered Storage oder intelligentes Daten-Caching bieten ein hohes Optimierungspotential und zeigen auch einen Investitionsweg bis hin zu hoch verfügbaren IT-Strukturen auf.

Wie wichtig sind Data-Services?

Im Highend- und Enterprise-Bereich sind Datenservices etabliert und bewährt. Auch in der Einstiegsklasse und in den Mittelstandsanwendungen gewinnen sie eine immer größere Bedeutung. Thin Provisioning hat einen direkten Einfluss auf die Investitionen in Kapazitätserweiterungen und Deduplizierung nutzt den vorhandenen Speicherplatz hoch effizient aus. Tiered Storage oder Automatic Data Migration bewegt Daten von leistungsstarken, aber teuren Speicherplattformen auf intelligente Art und Weise zu hochkapazitiven, aber kostengünstigeren Speicherebenen. Hierdurch wird die eingesetzte Hardware optimal genutzt und die Investitionen optimiert. Weitere Services, die die Betriebssicherheit und Datenverfügbarkeit erhöhen, sind im Bereich der Daten-Spiegelung und sychronen bzw. asychronen Replikation zu finden. Hier stehen Datenservices auf Datei- oder Block-Ebene zur Verfügung, deren Einsatz sich oft auf Basis der Applikation entscheidet.

Über Festplatten und Solid State Disks

Die magnetische Festplatte ist noch lange nicht tot. Mit der Einführung von Enterprise-SSDs ist vielmehr ein neues, leistungsstarkes Speichermedium eingeführt worden, dass sich nahtlos in die Anforderungen moderner Speichersysteme einfügt. SSDs gewinnen Bedeutung in den Anwendungen, wenn es um Datenpufferung bei den Lese- und Schreib-Zyklen geht. Dieses erweiterte Data-Caching erhöht die Zugriffs-Performance besonders bei Datenbank und Server-Virtualisierungs-Umgebungen signifikant. Die nachgelagerten Festplatten bilden nach wie vor die Massenspeichermedien, die heute mit Kapazitäten bis zu vier TByte und deutlich günstigeren Kosten per TByte zu Buche schlagen. Die Ko-Existenz beider Technologien bleibt bestehen, wobei hier noch eine Tendenz hin zu 2,5 Zoll Einbaugrößen bei den hoch performanten Medien festzustellen ist. Die Bastion der hochkapazitiven Festplatten verbleibt jedoch vorerst im 3,5-Zoll-Formfaktor.

Energie sparen, Ressourcen managen, TCO kalkulieren

Die Anforderungen an heutige IT-Umgebungen sind allermeistens im Dauerbetrieb 24x7 anzusetzen. Der Einsatz von hoch effizienten Netzteilen versteht sich quasi von selbst. Das effiziente Ausnutzen der eingesetzten Speichermedien, die heute durch bewährte Datenservices auf die Anwendungen optimiert werden, reduzieren auch den Energieverbrauch, da die Anzahl ungenutzter Speichermedien minimiert wird. Datenservices, die hier zum Einsatz kommen, bieten aber auch die nötigen Informationen für den IT-Manager, die Erweiterungen »just in time« durchzuführen. Anschaffungs- und Erweiterungskosten lassen sich somit im Vorfeld abschätzen. Betriebskosten ergänzen sich dann noch um den gewünschten Service, der bis zu einer Reaktionszeit von vier Stunden (24x7x4) bei Hardware-Ausfällen in der Regel angeboten wird. Oftmals wird hier jedoch der kostengünstigere Vorabaustausch-Service gewählt, denn die Administratoren tauschen selbst defekte Hardware aus, die in allermeisten Fällen als Hot-Swap-Komponente ausgelegt ist.

Beratung – Der Weg zur maßgeschneiderten Storage-Lösung

Mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in der IT hat sich transtec einen Namen gemacht. Durch stetige Weiterentwicklung eigener Systeme und die Zusammenarbeit mit führenden Unternehmen in der Speicher-Branche haben sich die Mitarbeiter der Transtec auf die Entwicklung, Projektierung und Installation von massgeschneiderten Speicherlösungen spezialisiert. Mit dem Ziel, aus der Vielzahl der Storage-Technologien die optimale Konfiguration, passend zu den klar definierten Anforderungen der Anwender, zu definieren, sind die Mitarbeiter durch führende Hersteller zertifiziert. Sie verfügen daher über das nötige Know-how, die individuelle Lösung im Einklang zu einem Investitionsvolumen zu finden. Gepaart mit dem bewährten und etablierten Service wird ein rundes Paket für anspruchsvolle IT-Lösungen geschnürt.