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„Storage-Systeme“
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Speicher für alle: Professionelle Storage-Systeme

Daten müssen gespeichert werden – und der Begriff Storage bezeichnet grundsätzlich die Ablage und Speicherung von Datenmaterial. Im engeren Sinn verwenden IT-Experten den Begriff allerdings für die Bezeichnung einer großen Menge Speicherplatz in einem Netzwerk. Im Gegensatz zur lokalen Speicherung von Daten – etwa, wenn Sie am heimischen PC eine Textdatei auf der Festplatte ihres Computers sichern – handelt es sich beim Storage also um eine Form der zentralisierten Speicherung. Die Datei wird nicht mehr lokal gespeichert, sondern an einem Speicherort im Netzwerk abgelegt. Das bringt Vorteile mit sich:
  • Daten existieren an einem zentralen Speicherort und können dort zentral administriert werden (zentrale Rechtevergabe)
  • Daten sind für verschiede Anwender und Arbeitsgruppen zentral abrufbar und müssen nicht mehr auf Wechselmedien exportiert werden
  • Daten können zentral gesichert und redundant verwaltet werden (hohe Ausfallsicherheit, Minderung des Datenverlustrisikos, Spiegelung von Daten im RAID-Verbund)
  • Speicherkapazitäten können unproblematisch erweitert werden (SAN und NAS)
In heutigen Unternehmenswelten gehört die zentralisierte Speicherung und Verwaltung von Datenbeständen auf großen zusammenhängenden Speicherplätzen in einem Netzwerk (Storage) zum Standard. Das gilt nicht nur für sensible, geschäftskritische Daten sondern praktisch für alle Datenbestände, die im Workflow eines Unternehmens anfallen. Um mit dieser ständig wachsenden Datenbasis zuverlässig arbeiten zu können, müssen die Daten jederzeit ausfallsicher und schnell zur Verfügung stehen. Dafür sorgen Storage-Server.

Diese Systeme übernehmen nicht nur die Speicherung, sondern organisieren auch hochperfomativ Schreib- und Leseprozesse, Zugriffshierarchien und Verteilungsstrukturen. Für diese Art der Datensicherung kommen unterschiedliche Storage-Systeme zum Einsatz, die sich hinsichtlich ihrer Möglichkeiten, Erweiterungskapazitäten, Architektur und nicht zuletzt Kosten grundlegend unterscheiden.

DAS: Direct Attached Storage

Diese Form der Datenspeicherung (auch „Server Attached Storage“ genannt), bezeichnet die konventionelle Erweiterung von Servern, Workstations oder PC mit Speichermedien. In der Regel sind das Festplatten oder Festplatten-Arrays mit integriertem RAID-Controller. Es ist die klassische Form eines Speichernetzes und zeichnet sich durch die direkte Verbindung von Server und DAS-Device aus. Der Speicher ist also einem bestimmten Server zugewiesen Die Kommunikation zwischen Server und Speichermedium wird über dezidierte SCSI-, SAS (Serial Attached SCSI) oder auch Fibre Channel-Verbindungen geregelt und die Daten auf Blocklevel übertragen. Andere Computer können auf DAS-Speicher üblicherweise nur über das lokale Netzwerk zugreifen – und das auch nur dann, wenn die erforderlichen Benutzerrichtlinien und Ordnerfreigaben erfüllt sind. Der Zugriff auf den Speicher wird vom Server kontrolliert.

Vorteile:

  • DAS-Speicher arbeiten prinzipiell genauso schnell wie die konventionellen Massenspeicher des Servers, da der Speicher nicht erst über ein Netzwerk gehen muss, um Daten zu schreiben oder zu lesen.
  • Die Hardware zum Betreiben eines DAS ist im Vergleich zu anderen Storage-Systemen preiswert.
  • Einfache Einbindung.

Nachteile:

  • Wenn der Server ausfällt, ist auch das DAS-System nicht mehr erreichbar und die dort vorhandenen Daten stehen nicht mehr zur Verfügung. (Dieses Problem lässt sich mit einem zweiten zugewiesene Server lösen).
  • Wenn mehrere DAS-Systeme an unterschiedlichen Servern genutzt werden, steigt der Administrations- und Überwachungsaufwand.
  • Zudem können mit dem DAS-System nur kurze Distanzen überwunden werden und es entstehen mitunter Engpässe, wenn alle Daten über einen Server fließen.

SAN: Storage Area Network

Ein SAN ist ein dezidiertes, eigenständiges Netzwerk, das ein oder mehrere Serversysteme mit den Speichersystemen verbindet. Der gesamte Speicher wird zentral von den Servern verwaltet. Im Unterschied zu einem klassischen LAN transportiert das SAN ausschließlich Daten, die an oder von einem Massenspeicher adressiert sind. Damit können die im Storage Area Network integrierten Speichersysteme ohne vorherige Serverkommunikation direkt miteinander Datenpakete austauschen. Zudem macht es ein SAN möglich, mehrere Server sowie mehrere Speicher in das Netzwerk zu integrieren. Das SAN-Netzwerk existiert quasi parallel zu einem bestehenden LAN und steht dem LAN als „ein“ großer Massenspeicher zur Verfügung – obwohl das SAN aus mehreren Speichermedien bestehen kann.

Ein einfaches SAN basiert auf drei Grundkomponenten: Einem (oft auch mehreren) Server. Die serverseitigen Betriebssysteme dürfen in einem SAN unterschiedlich sein. Zweitens der SAN-Infrastruktur, die den Datenfluss im Netzwerk ermöglichen. Dazu zählen Kabel, Switches, Router, Software. Die dritte Komponente sind die eigentlichen Speichermedien. In der Regel sind das Disk-Arrays, die im RAID betrieben werden. Da die Daten auf mehreren Festplatten im Array gespeichert werden, gehen die Daten beim Ausfall einzelner Platten nicht verloren. Wird eine dezidierte und langlebige Speicherung verlangt, können über das SAN auch Bandspeicher (Tape Librarys) angesprochen werden.

Während in einem DAS immer ein Speicher einem Server zugeordnet ist, ist in einem SAN die Zuordnung variabel. Dadurch ist eine große Ausfallsicherheit gewährleistet und Datenblöcke können auch über große Distanzen kommuniziert werden. Auch müssen sich Speichermedium und Server nicht zwingend an demselben Ort befinden.

Vorteile:

  • Sehr gute Skalierbarkeit
  • Disk-Arrays oder Bandbibliotheken sind durch ein Netzwerk an den Server gekoppelt und können gemeinsam genutzt werden.
  • Einfache Verwaltung, da Datenbestände zentral administriert werden
  • Daten und Anwendungen sind jederzeit – auch während eines Backups – verfügbar.
  • Ein SAN ist nahezu unbegrenzt erweiterbar - und das sogar im laufenden Betrieb.
  • Server können bei Ausfall problemlos und ohne Neu-Installation ersetzt werden.
  • Schnelle Zugriffs- und Transport-Protokolle (Fibre Channel) arbeiten effizient auf Blockebene (statt auf Datei-Ebene wie im NAS-System) und sorgen für hohe Datentransferraten.
  • Sämtliche Komponenten eines SAN können redundant ausgelegt werden.
  • Die Spiegelung und die Speicherzugriffe im RAID belasten den Server nicht.
  • Der gesamte Speicher kann beliebig vielen Servern zur Verfügung gestellt werden.

Nachteile:

  • Komplexität - für die Einrichtung und Konfigurierung eines SAN ist gutes IT-Fachwissen notwendig
  • Die Implementierung ist vergleichsweise teurer, da die Investitionskosten in Speicher höher als bei DAS- und NAS-Systemen anfallen.

NAS: Network Attached Storage

Hierbei handelt es sich um Massenspeicher, die direkt an ein lokales Netzwerk angeschlossen werden. NAS-Systeme benötigen keinen dezidierten Server oder PC, sondern arbeiten als autonome Ressource in einem Netzwerk. Der NAS-Server besteht im Groben aus einer oder mehreren Festplatten und einem Netzwerkinterface. Speicherplatz wird in den häufigsten Fällen mittels eines TCP/IP-Protokolls auf Dateiebene dem Netzwerk zur Verfügung gestellt. Durch RAID-Betrieb werden die Daten redundant und sicher gespeichert.

Vorteile:

  • Einfache Installation und Konfiguration in ein bestehendes Netzwerk
  • Kostengünstige Hardware
  • In Kombination mit den Hot-Swap-Optionen der SATA-II-Schnittstelle gestaltet sich der Laufwerkswechsel im laufenden Betrieb daher sehr einfach, ohne dass Beeinträchtigungen im Netz auftreten
  • Moderne NAS-Server unterstützen in der Regel von Haus aus mehrere RAID-Level
  • Einfache Skalierbarkeit
  • Da NAS-Systeme mit angepassten Betriebssystemen betrieben werden, ist das Sicherheitsniveau gegenüber DAS-Systemen höher
  • Dezidierte NAS-Server verwenden angepasste Hardware. Probleme im Betrieb, etwa durch Überhitzung oder falsch dimensionierte Baugruppen, sind in der Regel nicht zu erwarten.

Nachteile

  • Da der gesamte Datenverkehr über das vorhandene Unternehmensnetz realisiert wird, belasten NAS-Systeme die Bandbreite des LANs oder WANs.
  • Wenn mehrere NAS-Systeme im Netzwerk betrieben werden, muss jedes einzeln konfiguriert werden.
  • Eingeschränkte Flexibilität, wenn Backups angelegt werden müssen
  • Aufgrund der Netzwerkbelastung sind NAS-Systeme für Anwendungen mit hohen Zugriffen, bspw. Datenbanken, weniger geeignet.

Speichermedien

Als Speichermedien für professionelles Storage kommen Festplatten, Disk-Arrays und Bandspeicher zum Einsatz. Da einzelne Festplatten ein hohes Ausfallrisiko mit sich bringen, werden in professionellen Umgebungen meist Festplatten-Arrays eingesetzt. Diese Disk-Arrays fassen mehrere physikalische Platten zu einem logischen Laufwerk zusammen und stellen im Netzwerk die nötigen Speicherkapazitäten zur Verfügung. Disk-Arrays können – sofern RAID-Level unterstützt werden – sicherheitsrelevante Aufgaben wie Datenspiegelung oder automatische Backups selbstständig und unabhängig von einem Server ausführen. Zudem ist der Wechsel bzw. die Erweiterung von Speicherkapazitäten im laufenden Betrieb möglich. Als Backup-Medium für die langfristige Speicherung eignen sich besonders Bandspeicher. Diese werden von einer Tape-Library verwaltet, die mit einer Backup-Software arbeitet. Tape-Libraries lassen sich meist in ein bestehendes Backup-System integrieren. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, dass Disk-Arrays eine Tape-Library emulieren. Diese Virtual-Tape-Library ermöglicht es, Disk-Backups wie Bandlaufwerke zu behandeln, was einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil bedeutet. Diese virtuellen Bänder können dann direkt auf Bandspeicher geschrieben werden, ohne dass ein Server oder eine Backup-Software eingesetzt werden muss.

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