Ein Gateway zum zent­ralen Speicherpool

Heute werden weltweit unternehmensinterne IT-Infrastrukturen von verteilten Client/Server-Architekturen beherrscht, die über TCP/IP-basierte Local und Wide Area Networks (LAN und WAN) verbunden sind. In diesem Umfeld trennen IT-Administratoren bisher flexible, Datei-basierte Network Attached Storage (NAS)-Lösungen von hochperformanten Blockdaten-basierten Storage Area Network (SAN)-Lösungen für Datenbankspeicherung. Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit führten dazu, dass SAN in der Vergangenheit als separate Fibre Channel Fabrics realisiert wurden, die zu erheblichen Administrationsaufwendungen führten. IT-Administratoren hatten daher immer den Wunsch, SAN auch über TCP/IP-Netzwerke verfügbar zu machen. Mit der Einführung des ISCSI-Protokolls im Jahr 2003 wurde dieser Forderung Rechnung getragen. Sowohl SAN- und NAS-Lösungen ermöglichen eine Speicherzentralisierung unabhängig angebundener Client- und Server-Systeme und führen zu erheblichen Einsparungen der Total Cost of Ownership von Speicherinfrastrukturen in Unternehmen. Allerdings wurden beide Lösungen bisher separat voneinander implementiert und administriert. Eine Kombination oder gar Konsolidierung beider Speichernetzwerkarchitekturen verspricht IT-Managern weitere Einsparungen ihrer Speicher-relevanten Kosten. Die Diskussion um die Konsolidierung von SAN und NAS ist nicht neu und beinhaltet gewöhnlich eine Reihe unterschiedlicher und oftmals gegenläufiger Technologieansätze. Die meisten Ansätze orientieren sich jedoch eher an einer besseren Integration bisheriger Technologien anstatt konsequent über eine SAN/NAS-Konvergenz mit neuen Technologien nachzudenken. Aus Sicht der Platten- und Bandspeicher-Hersteller sind alle Speicherplattformen Blockdaten-basiert. Dateispeicher- oder NAS-Server wurden eher wie separate Datenbank-Server betrachtet, die wiederum Blockdaten auf Platten- oder Bandspeicher schreiben. Der Ausdruck «IP Storage» wurde erst mit der Einführung des ISCSI-Protokolls populär und wird auch heute noch meist im Zusammenhang mit Netzwerkprotokollen zur Speicherung von Blockdaten benutzt, die zum Aufbau von IP-basierten Speichernetzwerken (IP oder ISCSI SANs) sowie für die Verbindung bereits existierender Fibre Channel SANs auf der Basis von IP (über IFCP und FCIP) verwendet werden. Dieses begrenzte Verständnis von IP Storage lässt hierbei Protokolle für Datei-basierte NAS-Speichernetzwerke wie NFS und CIFS ausser Acht. Somit verfehlt diese Definition den tatsächlichen Umfang von IP-basierten Speichernetzwerken.

Die gemeinsame Nutzung derselben Ethernet-Infrastrukturen von NAS- und ISCSI- SAN-Lösungen nutzten verschieden Anbieter zur Entwicklung einer neuen Generation konvergenter IP Storage Gateway Appliances, die in der Lage sind Platten- und Bandspeicher unterschiedlicher Hersteller in einem zentralisierten virtuellen Speicher-Pool zu konsolidieren und darüber je nach Bedarf skalierbare NAS- und SAN-Speicher-Kapazitäten den Servern und Workstations eines Unternehmens bereitzustellen. Existierende Fibre Channel SAN können auf diese Weise einfach zu einer Datenkonsolidierung auch weit verteilter, isolierter LAN- und Ethernet-Infrastrukturen beitragen und sind nicht mehr nur auf Hochleistungsanwendungen begrenzt. Eine konvergente, IP-basierte SAN/NAS-Speicherinfrastruktur bietet Unternehmen eine zentralisierte Speicher-Management-Plattform, mit deren Hilfe Kosten für Speicheradministration reduziert, die Ausgaben für Speicherkapazität optimiert und bereits getätigte Speicherinvestitionen besser ausgenützt werden können. Ausserdem können Speicheradministratoren mit Hilfe dieser Technik den hohen Anforderungen, die sich aus verstärkter Regulierung ergeben, besser gerecht werden.

IP-Erweiterung von FC SAN zuliessen. ISCSI- und NAS-Gateways und Server nutzen jedoch dieselben IP-Netze, adressieren dieselben Client-/Server-Systeme und greifen auf dieselben Platten- und Band-Speicherressourcen zu. Warum sollen sie dann noch getrennt voneinander gebaut und vermarktet werden? Wünschen sich Speicheradministratoren nicht einen einzigen Speichermanagement-Gateway, der hochskalierbare IP-SAN- und NAS-Speicherkapazitäten auf Abruf bereitstellt, auf Basis eines konsolidierten virtualisierten Speicher-Volume-Pools? Eine solche Lösung würde Einsparungen aufgrund von zentralisiertem Management und Verwaltung sowie vereinfachten Backups, Datenspiegelung und standortübergreifender Datenreplizierung mit sich bringen. Ferner würde sie eine einfache lokale und standortübergreifende Anbindung der verteilten LAN-Inseln eines Unternehmens an ein existierendes FC SAN erlauben. Darüber können nicht nur Daten und Speicherkapazität eines FC SAN-Zentralspeichers den LAN-Nutzern zur Verfügung gestellt, sondern auch kosteneffiziente Datensicherungslösungen für LAN-Backups und Disaster Recovery realisiert werden. Tatsächlich ist eine solche ISCSI/NAS-Konvergenz in einem Gerät oder einer Appliance technologisch möglich aufgrund ihrer Komplementarität. Performante konvergente SAN/NAS-Systeme ergeben sich, wenn gleichzeitig ein CIFS und/oder NFS-Filesystem neben einem ISCSI-Target auf Basis eines zentralen Logical Volume Managers implementiert werden. Dieser Logical Volume Manager ist verantwortlich für die Aggregation physikalischer Speicherressourcen in einen einzigen virtuellen Speicher-Volume-Pool. Mit einer intelligenten Administrations-Software können dann je nach Bedarf Volumes für ISCSI SAN oder für CIFS und NFS Filesysteme generiert werden. Ferner lassen sich aus so einem zentralisierten Volume-Pool auch Datenreplizierungen auf Block- und Dateiebene initialisieren. Mit diesem Konzept sind bereits heute am Markt Appliances erhältlich, die neben einer hohen Hardware-Performance auch Failover- und Clustereigenschaften beinhalten.

vEs geht jedoch auch einfacher mit einem «Quick and Dirty»-Ansatz, der auf das Filesystem eines bestehenden NAS-Servers oder -Gateways eine ISCSI-Target-Software aufsetzt. Während dieser so genannte ISCSI-Spigot-Ansatz zwar die Vorteile einer konvergenten Plattform wie oben beschrieben bietet, zieht er jedoch Performance- und Flexibilitäts-Nachteile nach sich: Dem ISCSI-SAN-Nutzer stehen nur die begrenzten Virtualisierungsfunktionen des NAS-Filers zur Verfügung und bei der Datenspeicherung muss immer das Filesystem mitgenutzt werden, was zu einer Block-File-Block-Datenspeicherung führt. Die I/O-Geschwindigkeit einer ISCSI-Speicherung wird immer durch die Mitnutzung des Filesystems verlangsamt. Für KMU könnte sich so ein konvergenter ISCSI/NAS-Server jedoch durchaus rechnen.

Konvergente ISCSI/NAS-Speicher-Gateways oder besser IP Storage Gateways stellen eine neue Generation von TCP/IP-Netzwerk-zentrierten Speichermanagement-Plattformen dar, mit denen herstellerunabhängige Platten- und Bandspeicherressourcen in einem zentralen virtuellen Speicher-Volume-Pool konsolidiert werden, aus dem je nach Bedarf ISCSI SAN- und NAS-Speicherkapazität den Client/Server-Systemen eines Unternehmens zur Verfügung gestellt werden oder aus dem auch umfangreiche standortübergreifende Datensicherungen auf der Blockdaten- oder Dateiebene durchgeführt werden können. IT-Manager in Unternehmen müssen sich nicht mehr zwischen zwei Speichernetzwerkarchitekturen entscheiden. Entscheidungen über neue Investitionen in Speicherressourcen können unbeeinflusst von Hersteller- oder Systemgebundenheit auf Basis von reiner Preis/Leistungs-Optimierung getroffen werden. Daraus ergeben sich zwangsläufig Einsparungen bei Speicherinvestitionen. Diese Speicher-Gateways ebnen den Weg zu einer Ethernet-zentrierten Speichermanagement-Plattform, die Administration und Wartung der Speicherressourcen eines Unternehmens erheblich vereinfacht und reduziert. Praktisch als Nebeneffekt ermöglichen diese Gateways zusätzlich noch kosteneffiziente und hochperformante standortübergreifende Datenreplizierungen für Backup- und Disaster Recovery-Lösungen. Die Notwendigkeit für den Einsatz kostenintensiver FC SAN wird reduziert, einerseits durch die Bereitstellung von ISCSI SAN über Ethernet und andererseits durch die Performance-Zunahme von Ethernet-Netzwerken. Bereits heute bieten 1-GB/s-Ethernets 50 Prozent der Performance bisheriger 2 GB/s schneller FC SAN. Auf der anderen Seite werden existierende FC SAN in optimaler Weise und hochskalierbar mit der Ethernet Client/Server-Welt eines Unternehmens integrierbar. Künftig werden Speichernetzwerke von mittleren und grossen Unternehmen daher verstärkt von konvergenten ISCSI/NAS-Speicher-Gateways geprägt sein. Dieser Trend wird sich mit der Verfügbarkeit von 10-GBE-Speicher-Gateways im kommenden Jahr noch weiter beschleunigen.