Storage-Area-Network (SAN)

SAN

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Was ist Storage-Area-Network (SAN)?

Ein Storage-Area-Network (SAN) ist ein Datenspeicher-Netzwerk. Es dient prim√§r dazu, dass gro√üe Datenmengen gespeichert und bewegt werden k√∂nnen. Im SAN wird der komplette Speicher zentral verwaltet. Dabei ist das System standortunabh√§ngig. Das verwendete Betriebssystem spielt ebenfalls keine Rolle. Der Speicher wird dann zusammengefasst und bildet eine virtuelle Einheit. Auf den Speicher kann dann √ľber die Server zugegriffen werden, die f√ľr die Verwaltung der Laufwerke eingerichtet wurden.

Das Ziel des Storage-Area-Network (SAN) ist auch die Zusammenfassung von einzelnen Festplatten der Server und die daraus resultierende Bildung weniger Medien mit hoher Kapazit√§t. Diese werden dann von allen Servern √ľber das Datenspeicher-Netzwerk gemeinsam genutzt. Grundlegend bedeutet das, dass der komplette Speicher als ein gro√üer “Block” zur Verf√ľgung steht und nicht auf einzelne Server gesplittet werden muss. Die Daten werden also nicht zerstreut. Innerhalb des SAN l√§sst sich der verf√ľgbare Speicher flexibel und individuell den einzelnen Servern zuweisen.

Die Architektur des Storage-Area-Network (SAN)

Das Speichernetz entkoppelt im gewissen Sinne die Laufwerke und Server. Dies erm√∂glicht eine bessere Skalierung. Der Server √ľbernimmt hier rein die Aufgabe der Speicherverwaltung. Das Storage-Area-Network (SAN) wurde so entwickelt, dass es parallel zum bereits bestehenden LAN betrieben werden kann. Praktisch gesehen besteht das SAN aus vielen Speichermedien mit geringer Kapazit√§t. Dem LAN steht es allerdings als ein gro√üer Massenspeicher zur Verf√ľgung. Optimiert wurde das SAN f√ľr eine schnelle √úbertragung der Daten zwischen den Speichern und Servern. Dies erm√∂glicht eine Datensicherung innerhalb des SAN, w√§hrend der Betrieb im LAN ohne Verz√∂gerungen und √úberlastungen weiter laufen kann.

Aus Sicht der Server stellt das Storage-Area-Network (SAN) einen Datenpool dar, welcher in getrennte logische Einheiten aufgeteilt wurde. Vor m√∂glichen Ausf√§llen oder Datenstaus sch√ľtzen mehrere redundante Wege zwischen den Daten und dem Anwender. Die Kernarchitektur des SAN kann auf den ersten Blick vergleichsweise komplex wirken. Im Normalfall unterscheidet man zwischen Zugriffsprotokollen, Tunneling- und Transportprotokollen, sowie √úbertragungssystemen. Die √úberg√§nge sind hier jedoch flie√üend, da viele Techniken √ľbergreifende Funktionen besitzen.

Welche √úbertragungsmedien eignen sich f√ľr das Storage-Area-Network (SAN) genutzt?

Wie bereits erw√§hnt ist das SAN vom herk√∂mmlichen Netzwerk (LAN) getrennt. Dies gew√§hrleistet Datensicherheit und eine h√∂here √úbertragungsleistung. F√ľr die Kommunikation zwischen Servern und Laufwerken k√∂nnen verschiedene Schnittstellen genutzt werden:

  • Fibre Channel (FC-0, FC-1, FC-2)
  • iSCSI
  • InfiniBand
  • Ethernet / Gigabit Ethernet / Fast Ethernet

Von diesen M√∂glichkeiten hat sich Fibre Channel (FC) als Medium f√ľr die √úbertragung durchgesetzt. Mit Fibre Channel kann eine Nutzdatenauslastung von 90 % erreicht werden, w√§hrend Ethernet nur bei etwa 20 – 60 % der maximalen √úbertragungsrate liegt.

Zugriffsprotokolle f√ľr Anwendungen

SCSI
Fibre Channel Protocol (FCP)
Internet SCSI (iSCSI)
Internet FCP (iFCP)

Transport Protokolle

FIbre Channel (FC-2, FC-3)
TCP/IP
UDP/IP

Tunneling- und Gateway Protokolle

IP over Fibre Channel (IPFC)
Fibre Channel over IP (FCIP)

Virtual-Storage-Area-Network (VSAN)

Ein Virtual-Storage-Area-Network (VSAN) ist eine Software-basierte L√∂sung, welche auf einem Hypervisor implementiert wird, zum Beispiel Microsoft Hypervisor. Die Vorteile eines VSANs sind eine flexible Skalierbarkeit und ein einfaches Management. Das Virtual-Storage-Area-Network ist Hardware-agnostisch. Das hei√üt, die Storage-Hardware kann genutzt werden, solange sie vom Hypervisor erkannt und unterst√ľtzt wird. Hier variieren die Anforderungen jedoch je nach Hersteller.

Das Converged-Storage-Area-Network (CSAN)

SANs werden in der Regel parallel zum vorhandenen Ethernet-Netzwerk betrieben. Das Converged SAN nutzt jedoch genau diese herk√∂mmliche Netzstruktur f√ľr SAN– und Netzwerk-Traffic, um die Kosten und die Komplexit√§t zu reduzieren. Ebenso kann auf diesem Wege redundante Infrastruktur eliminiert werden.

Gew√§hrleistung einer hohen Verf√ľgbarkeit im Storage-Area-Network (SAN)

Sollten mehrere Server im SAN integriert sein und alle erhalten ihre Festplatten von einem einzelnen Storage-System, so kann der Ausfall oder ein Fehler im SAN oder im Storage-System alle Server lahmlegen. Diese potenzielle Gefahrenquelle sollte möglichst im Vorfeld schon beseitigt oder minimiert werden.

Daf√ľr stehen im Storage-Netz einige Features zur Verf√ľgung. Das Wichtigste ist in diesem Fall die Multipathing-F√§higkeit des Fibre Channel Protokolls. Ist auf den Server-Betriebssystemen ein passender Treiber installiert, so k√∂nnen mehrere Pfade vom Server zum Storage genutzt werden. Ist ein Pfad nicht verf√ľgbar (zum Beispiel durch den Ausfall eines Switches), so kann auf andere Pfade ausgewichen werden. Die redundanten Pfade eignen sich auch dazu, die Last besser zu verteilen. Hier muss jedoch beachtet werden, dass der grundlegende Aufbau des Storage-Area-Network (SAN) erweitert werden muss. Jeder Server ben√∂tigt nun zwei FC HBAs (Host-Bus-Adapter) oder einen HBA, welcher mit zwei Kan√§len ausgestattet ist. Zudem werden zwei Fire Channel Switches ben√∂tigt, die beide an das Storage-System angebunden werden m√ľssen.

Die Gesamtverf√ľgbarkeit des Storage-Area-Network (SAN) kann somit stark erh√∂ht werden. In der Praxis ist dieser Aufbau der Standard f√ľr eine leistungsstarke und produktive Umgebung.

Die Einrichtung und der Nutzen einer Replikation des Storage-Area-Network (SAN)

Was durch die oben genannte Erweiterung des Systems nicht abgefangen werden kann, ist der Ausfall des gesamten Storage-Sytems und Servers. Der Ausfall des Servers kann durch einen sogenannten Cluster gesch√ľtzt werden. Im Storage-System ist dies die Replikation der Daten auf ein sekund√§res System. Die Replikation kann asynchron oder synchron verlaufen. Die synchrone Replikation ist in der Praxis jedoch sicherer und einfacher durchzuf√ľhren. Jede Schreiboperation des Master-Servers wird sofort an den sekund√§ren Server √ľbertragen. Es werden also zu jeder Zeit exakt die selben Daten in beiden Systemen genutzt. F√§llt der Master aus, so gehen keine Daten verloren und es kann auf den sekund√§ren Server umgeschaltet werden. In dieser Zeit kann der Master-Server neu gebootet werden, was innerhalb weniger Minuten m√∂glich ist.

Dir Vor- und Nachteile des Storage-Area-Network (SAN)

Den gro√üen Vorteil des SANs stellt die Nutzung der Rohkapazit√§ten als Ressourcenpool dar. Dieser wird zentral verwaltet und nach ganz individuell nach aktuellem Bedarf zugeteilt werden. Hinzukommt, dass die Storage-Netzwerke hoch skalierbar sind, da bei Bedarf die M√∂glichkeit besteht, zus√§tzliche Kapazit√§ten hinzuzuf√ľgen. Die schnelle und komfortable Erreichbarkeit aller im SAN integrierten Komponenten ist ebenfalls ein nicht zu vernachl√§ssigendes Kriterium.

Die Nachteile des SANs stellt die Komplexität und die hohen Kosten dar. Die Anschaffung der erforderlichen Hardware ist in den meisten Fällen sehr kostspielig. Auch der Aufbau und das richtige Management eines SANs setzt eine gewisse Expertise voraus.


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