ProbierWiki: SaN

Storage Area Network

Als Storage-Area-Network, oder kurz SAN, bezeichnet man im Bereich der Datenverarbeitung ein Netzwerk aus einer großen Anzahl von Festplatten. Es wird zur Zeit von vielen Experten für die beste und effizienteste Art der Haltung großer Datenmengen gehalten.

Entwicklung und Funktionsprinzip

Das SAN wurde entwickelt, um dem Verwaltungsproblem von dedizierten Festplatten in Server-Systemen bzw. Network Attached Storage-Systemen entgegen zu wirken, da bei jenen Systemen eine effiziente und flexible Nutzung der Speicherkapazität nur eingeschränkt möglich ist.

Ein weiteres Problem der Network-Attached-Storage-Systeme ist, dass diese zusätzlich das vorhandene Netzwerk mit den Zugriffen auf die Datenträger belasten. Weiterhin ist das Ethernet, über das die Network Attached Storage-Systeme mit den Servern bzw. den Clients verbunden sind, mit seinen relativ geringen Rahmengrößen und dabei relativ großem Protokolloverhead nicht für den schnellen Zugriff auf Massenspeicher ausgelegt.

SANs werden heute meistens über Glasfaserkabel gebildet, das dabei eingesetzte System wird als Fibre Channel bezeichnet. Ein einfaches Storage-Area-Network besteht aus einem Fibre Channel Switch, einem oder mehreren Plattensubsystemen und den Servern, die über so genannte Host Bus Adapter, kurz HBA, mit dem Fibre Channel Switch verbunden werden.

Sie arbeiten heute mit Bandbreiten im Bereich von 1 GBit/sec bis 2 GBit/sec. Da sie ein spezielles, an die Anforderung von Massenspeichernutzung angepasstes Protokoll verwenden, sind Übertragungsraten von theoretisch 400 MB/sec möglich. Hinzu kommt das Konzept des Multi-Pathing, das im SAN konsequent verfolgt wird. Falls es einem Server möglich ist über mehrere Host Bus Adapter ein Plattensubsystem zu erreichen, so wird der Datentransfer zwischen beiden Systemen auf beide Datenwege verteilt. Durch den Einsatz mehrerer Host Bus Adapter in den Plattensubsystemen und den Servern lässt sich somit die mögliche Übertragunsgeschwindigkeit effektiv weiter steigern.

Virtualisierung

Ein großer Vorteil den das SAN bringt, ist die Virtualisierung der vorhandenen Plattensubsysteme. Der verteilt vorhandene Massenspeicher kann virtuell wie eine einzige Festplatte behandelt werden. Die einzelnen Serversysteme erhalten dann auf dieser virtuellen Festplatte Partitionen zugewiesen, die diese Server über die Host Bus Adapter wie eine eigene Festplatte einbinden können. Der vorhandene Speicherplatz kann so viel effektiver genutzt und verwaltet werden, da es jederzeit im laufenden Betrieb möglich ist, die Größe des zugewiesenen Speicherbereichs für die Server im Storage Area Network zu ändern.

Eine weitere Form der Virtualisierung bringt InfiniBand? mit sich. Hier wird der PCI-Bus durch ein Netzwerk ersetzt und ermöglicht somit, dass sich Netzwerkadapter eines Servers in anderen Räumen oder sogar Gebäuden befinden können.

Desaster-Toleranz

Ein weiterer großer Vorteil von SANs ist ihre Desaster-Toleranz. So können alle wichtigen Elemente mehrfach redundant vorhanden sein. In einem typischen kleinen Storage-Area-Network wäre es denkbar, dass sich an zwei möglichst weit auseinanderliegenden Orten auf dem Betriebsgelände jeweils ein baugleiches Plattensubsystem befindet, jedes dieser Plattensubsysteme ist mit einem von zwei auch wieder getrennt installierten Switchen verbunden. Die Server, wenn es sich nicht auch um verteilte Systeme handelt, verfügen zumindest über zwei Host Bus Adapter. Von den beiden Host Bus Adaptern eines Rechners ist jeder mit einem der beiden Switche verbunden.

Im oberen Beispiel wäre nun ein Ausfall einzelner Leitungen, eines Switches oder sogar eines Plattensubsystemes ohne Beeinträchtigung der Gesamtsystemleitung denkbar.

In größeren Systemen werden auch die Server-Systeme redundant vorgehalten, und häufig befinden sich die redundanten Komponenten auf einem anderen Gelände oder gar in einer anderen Stadt. Zum permanenten Abgleich der Daten auf den Plattensubsystemen werden dann Standleitungen im Bereich von 2 GBit/sec bis 16 GBit/sec verwendet. Grundlage für eine SAN-Vernetzung im WAN-Bereich bilden meist Glasfasernetze die oftmals, um eine bessere Faserausnützung zu erlangen mit WDM-Systemen beschaltet werden, die die entsprechenden Protokolle wie Fiber Channel oder Gigabit Ethernet Frames über sehr weite Entfernungen transportieren können. Zu beachten ist hier jedoch die Latency die bei Übertragungen über größere Distanzen eine große Rolle spielt. siehe auch Buffer Credits, noch von jemand zu schreiben

Probleme

Auch heute noch, nachdem sich das SAN in vielen Bereichen etabliert hat, ist eine vollständige Kompatibilität zwischen den Komponenten aller Hersteller nicht gegeben. Beim Einsatz neuer Komponenten müssen diese daher kosten- und zeitaufwendig auf die Verträglichkeit mit den bestehenden Komponenten geprüft werden. Viele Anwender haben sich daher in ihren Storage-Area-Networks auf die Komponenten eines Herstellers festgelegt, um diese Komplikationen zu umgehen. Weiters gibt es auch von verschiedensten Systemherstellern aus dem IT- und Telekommunikationsbereich (Transmission, Switches) getestete und zertifizierte Lösungen, die ein Interworking sicherstellen sollen.

Weblinks

EMC SAN ( http://www.emc2.de)

IBM SAN (ESS) ( http://www-5.ibm.com/storage/europe/de/disk/ess/)

Sun SAN ( http://www.sun.com/storage/san/)

Apple XSAN ( http://www.apple.com/xsan/)

Hewlett-Packard SAN ( http://h18006.www1.hp.com/storage/saninfrastructure.html)

Hitachi SAN ( http://www.hds.de)