Vereinfacht gesagt bezeichnet Netzwerkspeicher jede Form der Datenspeicherung, bei der die Daten Clients über ein Netzwerk zur Verfügung stehen. Die sich wandelnde Art und Weise, wie wir Daten nutzen, sowie die exponentielle Zunahme des von uns erfassten und verarbeiteten Datenvolumens haben neue Möglichkeiten vorangetrieben, diese Daten effektiver zu speichern und zu verwalten. In der Praxis umfasst Netzwerkspeicher inzwischen eine große Bandbreite an Technologien. Dieser Artikel bietet eine Einführung in die wichtigsten Arten von Netzwerkspeichern – sowohl in traditionelle als auch in neu aufkommende.
Was ist Netzwerkspeicher?
Zu Zeiten der Großrechner wurden Daten physisch getrennt von den eigentlichen Verarbeitungseinheiten des Computers gespeichert, waren aber nur über diese zugänglich. Als PC-basierte Server immer verbreiteter wurden, verlagerte sich die Speicherung auf interne Laufwerke im PC selbst oder auf direkt angeschlossene externe Laufwerke. Mit dem wachsenden Bedarf, immer größere Datenmengen zu speichern und sie schneller zugänglich zu machen, setzte sich Netzwerkspeicher als bessere Alternative durch.
Netzwerkspeicher bezeichnet jede Art von Speicher, der mit einem Netzwerk verbunden ist und es Benutzern ermöglicht, ihre Daten zu speichern und darauf zuzugreifen. Es gibt mehrere Arten von Netzwerkspeichern – hier ein Überblick über die gängigsten.
Direct Attached Storage (DAS)
Direct Attached Storage, kurz DAS, ist ein direkt mit einem Hostsystem verbundenes Speichergerät. Das einfachste Beispiel für DAS ist die interne Festplatte eines Servers oder Computers. Aber auch in einem externen Gehäuse untergebrachte Speichergeräte fallen unter diesen Begriff. DAS ist nicht vernetzt, sondern über eine Peripherieverbindung wie Small Computer System Interface (SCSI), Serial Advanced Technology Attachment (SATA), Serial-Attached SCSI (SAS) oder Internet SCSI (iSCSI) direkt mit einer Karte am Bus-Interface des Computers verbunden. Diese direkte Verbindung kann DAS schneller und einfacher als Netzwerkspeicher machen, ist aber auch mit Einschränkungen verbunden. DAS lässt sich nicht so leicht skalieren, kann nicht gemeinsam genutzt werden und eignet sich weniger für Sicherung und Wiederherstellung. Allerdings ist es die kostengünstigste Speicherart. Aufgrund seiner Geschwindigkeit booten die meisten physischen Server noch immer von DAS-Speichern – auch solche, die mit Netzwerken verbunden sind.
Network Attached Storage (NAS)
Network Attached Storage, kurz NAS, ist ein Mechanismus zur Datenspeicherung, der direkt mit dem Netzwerk verbundene Geräte nutzt. Statt einer Peripherieverbindung kommt eine Netzwerkverbindung zum Einsatz, etwa über Ethernet oder einen Fibre-Channel-Switch. Jedem Gerät wird eine IP-Adresse zugewiesen, über die Clients via einen Server darauf zugreifen können, der als Gateway zu den Daten fungiert. In manchen Fällen können Clients auch direkt und ohne Vermittler auf das Gerät zugreifen.
In einer Umgebung mit vielen Servern, auf denen unterschiedliche Betriebssysteme laufen, ermöglicht NAS die Zentralisierung der Datenspeicherung sowie von Sicherheit, Verwaltung und Backup. Bei frühen NAS-Geräten handelte es sich meist um CD-ROM-Türme – eigenständige Gehäuse mit mehreren CD-ROM-Laufwerken. Heutige NAS-Geräte verwenden jedoch herkömmliche magnetische Festplatten oder zunehmend Solid-State-Laufwerke (SSDs).
NAS lässt sich einfach skalieren und bringt eine zusätzliche Fehlertoleranz ins Netzwerk. In einer DAS-Umgebung bedeutet der Ausfall eines Servers, dass die darauf gespeicherten Daten nicht mehr verfügbar sind. Bei NAS bleiben die Daten im Netzwerk verfügbar und für Clients zugänglich. Maßnahmen zur Fehlertoleranz wie RAID –ein Verfahren, bei dem mehrere Laufwerke in einer Konfiguration eingesetzt werden innerhalb eines einzigen Arrays, um Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten – können verhindern, dass das NAS-Gerät zu einem Ausfallpunkt wird.
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Storage Area Network (SAN)
Ein SAN ist ein Netzwerk aus miteinander sowie mit einem Server oder Server-Cluster verbundenen Speichergeräten. Dieser Server beziehungsweise Cluster fungiert als Zugriffspunkt für das SAN. In manchen Konfigurationen ist ein SAN außerdem mit dem Netzwerk verbunden. SANs verwenden spezielle Switches, um die Geräte miteinander zu verbinden. Diese Switches sehen wie gewöhnliche Ethernet-Netzwerk-Switches aus und dienen als Verbindungspunkt für SANs.
Die Möglichkeit, dass Geräte in einem separaten Netzwerk miteinander kommunizieren, bietet viele Vorteile. Benutzer können jedes Datenelement in ihrem Netzwerk sichern, ohne die zentrale Netzwerkinfrastruktur mit Gigabytes an Datenübertragungen zu „verschmutzen“ und dadurch anderen Datenverkehr zu verlangsamen. SAN dürfte sich in den kommenden Jahren zur bevorzugten Technologie für die Datenspeicherung in Unternehmen entwickeln.
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Alternativen zum Netzwerkspeicher
SAN und NAS sind zwar weit verbreitete Arten von Netzwerkspeichern, aber nicht die einzigen Möglichkeiten für Unternehmen, netzwerkbasierten Zugriff auf Datenspeicher bereitzustellen. Hier sind einige weitere konkurrierende Speichertechnologien.
Konvergenter Speicher und hyperkonvergente Infrastruktur (HCI)
Konvergenter Speicher vereint Speicher, Computing, Netzwerkfunktionen und einige grundlegende Verwaltungssoftware in einem einzigen vorkonfigurierten System. Dieser hardwarebasierte Ansatz wird in herkömmlichen Rechenzentren immer beliebter, da diese sich von IT-Strategien abwenden, die auf traditionellen Servern und vernetztem Speicher beruhen. Da konvergente Speicherinfrastrukturen die IT-Verwaltung zentralisieren, nimmt ihre Nutzung zu. Außerdem lassen sie sich relativ einfach bereitstellen und skalieren, wobei sich Bereitstellungszeiten und -kosten verringern und die Verwaltung vereinfacht wird.
Auch eine hyperkonvergente Speicherinfrastruktur (HCI) vereint Speicher, Computing und Netzwerkfunktionen in einem einzigen, hochgradig virtualisierten System – auf Basis standardmäßiger x86-Computerhardware. Da eine hyperkonvergente Konfiguration die traditionellen Komponenten eines Rechenzentrums entfernt und durch eine einzige virtualisierte Appliance ersetzt, lassen sich Upgrades und Skalierungen einfacher durchführen, indem weitere Nodes hinzugefügt werden, ohne Hardware physisch ergänzen zu müssen. Dieser softwaredefinierte Ansatz für die Verwaltung von Systemen und Workloads ermöglicht agilere und flexiblere Abläufe.
Lesen Sie mehr über die neun führenden Anbieter hyperkonvergenter Infrastrukturen.
Storage as a Service (STaaS)
Storage as a Service (STaaS) ist eine weitere beliebte Option, die mit NAS- und SAN-Lösungen konkurriert. Cloud-Speicheranbieter nutzen Service-Level-Agreements (SLAs), um Kunden eine vorab festgelegte Verfügbarkeit oder Betriebszeit zu garantieren. Dazu setzen sie Virtualisierung auf Servern an mehreren Standorten ein. Indem sie Kunden von den logistischen Feinheiten des Serverbetriebs abschirmen, stellen Anbieter eine benutzerfreundliche Oberfläche mit integrierten automatisierten Prozessen bereit, über die Kunden virtuelle Ressourcen bereitstellen können.
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Objektbasierter Speicher
Objektbasierter Speicher ist für die Speicherung unstrukturierter Daten ausgelegt – beispielsweise E-Mails, Medien- und Audiodateien, Sensordaten und Webseiten – und nicht für strukturierte Daten. Die meisten Unternehmen verfügen über mehr Daten der ersten als der zweiten Art. Jedes gespeicherte Objekt besteht aus den eigentlichen Daten, den Metadaten und einer eindeutigen Kennung, die Anwendungen verwenden, um darauf zuzugreifen oder es aus dem Speicher abzurufen. Die Möglichkeit, nach Bedarf zu skalieren, ist ideal für Unternehmen, die unstrukturierte Daten aufbewahren möchten. Objektbasierter Speicher bei einem On-Demand-Cloud-Service-Provider kann zudem detaillierte, datenbasierte Entscheidungen ermöglichen.
Erfahren Sie mehr über objektbasierten Speicher.
Neue Technologien für Netzwerkspeicher
Netzwerkspeicher gibt es schon seit geraumer Zeit, aber er entwickelt sich ständig weiter. Neue Fortschritte steigern die verfügbare Leistung und Kapazität und erweitern dadurch den Nutzen. Hier sind einige der aufkommenden Technologien, die den Netzwerkspeicher verbessern:
- Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI). iSCSI ermöglicht den Transport von Daten zu und von Speichergeräten über ein IP-Netzwerk, indem die Daten aus einer SCSI-Verbindung serialisiert werden. Dadurch kann Netzwerkspeicher überall dort eingesetzt werden, wo IP verfügbar ist.
- Fibre Channel (FC). FC ist eine Möglichkeit, Speichergeräte miteinander zu verbinden und ihnen Kommunikation mit Geschwindigkeiten von bis zu 128 Gbit/s zu ermöglichen. Zukünftige Versionen sollen Geschwindigkeiten von bis zu 512 Gbit/s unterstützen. Fibre Channel ermöglicht außerdem die Verbindung von Geräten über größere Entfernungen, sodass SANs dort platziert werden können, wo sie am dringendsten benötigt werden.
- Fibre Channel over Ethernet (FCoE). FCoE kapselt Fibre-Channel-Frames über ein Ethernet-Netzwerk. Die Technologie ist kostengünstiger als FC-Hardware und verwendet einen konvergenten Netzwerkadapter (CNA), um die Anzahl der für Speicher- und FCoE-Protokollverarbeitungsaufgaben benötigten Adapter zu reduzieren und dadurch den Verbrauch an CPU-Ressourcen zu senken. CNAs verbinden Server mit FC-basierten SANs und Ethernet-basierten Local Area Networks (LANs).
Fazit: Netzwerkspeicher
Die Menge der Daten, die wir erfassen, speichern und verarbeiten, wächst, und parallel dazu steigt der Bedarf an schnellen, zuverlässigen Speicherlösungen mit hoher Kapazität. Direct Attached Storage ist zwar nach wie vor eine weit verbreitete Lösung – und zudem eine schnelle und erschwingliche –, doch Einschränkungen bei der gemeinsamen Nutzung und Zuverlässigkeit bedeuten, dass Unternehmen jeder Größe bessere Möglichkeiten zur Speicherung kritischer Daten benötigen. Network-Attached-Storage-Geräte sind eine praktikable Lösung, die sich für kleine und mittlere Unternehmen eignet und Skalierbarkeit und Leistung zu einem erschwinglichen Preis bietet. Storage Area Networks können Unternehmen den nötigen Spielraum und die erforderliche Flexibilität für ihre Datennutzung bieten. Diese Lösungen entwickeln sich ständig weiter, da neue Technologien ihre Kapazitäten und Leistungen steigern. Und mit wachsendem Bedarf bietet der Markt fortlaufend neue Optionen, um ihn zu decken.
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