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10.01.1997 - 

Speichersysteme und -Management/Niedrige Kosten, schneller Zugriff, unbegrenzte Kapazität

Autonome Storage-Server gegen die multimediale Datenflut

Am Beispiel des Vordringens der Informationstechnik in die Nutzung von "non-coded information" aus dem Multimedia-Bereich, also von Bild, Ton und Film, läßt sich die Speicherproblematik besonders prägnant darstellen und das Anforderungsprofil für die benötigten Speicherlösungen skizzieren.

Multimedia war zu Beginn des Jahrzehnts in der Informationstechnik eher ein schillernder Modebegriff als eine mit konkreter Funktionalität und dem entsprechenden Nutzen unterlegte Disziplin. Eng mit einer buntbewegten Unterhaltungswelt assoziiert, war Multimedia noch vor nicht allzu langer Zeit mit der ernsthaften Informationsverarbeitung in den Unternehmen nicht so recht in Einklang zu bringen.

Nur in einzelnen Bereichen begann man - häufig im Zusammenhang mit Belegarchivierung - mit der Erschließung der non-coded information. Die durch Digitalisierung entstehenden Datenmengen sind und bleiben riesig, und ihre Speicherung ist entsprechend kostspielig. Technischer Fortschritt und leistungsfähige Datenreduktionsverfahren helfen aber mit, Multimedia-Daten in die unternehmensweiten Verarbeitungsprozesse mit zu integrieren und damit ihre suggestive und vielseitige Wirkung bei der Entwicklung, Gestaltung und Vermarktung neuer Produkte nutzbar zu machen.

Für manche Unternehmen und Branchen sind Multimedia-Daten schon heute von essentieller Bedeutung für ihr Geschäft. Als Beispiele sind hier naturgemäß Rundfunk- und Fernsehanstalten zu nennen ebenso wie Unternehmen, die mit Medien wie CD und Video handeln. Aber auch andere Industriezweige, beispielweise der Versandhandel, verwenden große Mengen an hochqualitativem Bild- und Tonmaterial.

Der starke Konkurrenzdruck in diesen Märkten zwingt zu schneller Produktbereitstellung, hoher Aktualität sowie Flexibilität in der Anpassung an vielfältige und verschiedene Geschmacksrichtungen. Man muß in diesem Sinn zu schnellem "Customizing" in der Lage sein.

Drastische Verbesserungen des Preis-Leistungs-Verhältnisses erlauben heute die Digitalisierung und Speicherung der Multimedia-Objekte in großem Umfang. Leistungsfähige Branchenanwendungen entstehen, die eine Verarbeitung der Daten ermöglichen und sie durchgehend in IT-gestützte Prozeßketten einbinden. Dazu bedarf es entsprechender IT-Anwendungen. Für diese Lösungen zeichnet sich eine typische Struktur ab.

Die anwendungsspezifische Funktionalität wird auf mit guter Rechnerleistung ausgestattete Endbenutzerarbeitsplätze oder dedizierte Applikations-Server verteilt und multipliziert, wobei diese auf ein zentrales Datendepot zugreifen, in dem die Multimedia-Objekte abgelegt sind. Dies bringt die folgenden entscheidenden Vorteile gegenüber bisher verwendeten "Objektträgern" wie Papier und analogen Ton- und Filmträgern:

In den Multimedia-Objekten stecken erhebliche, teils unersetzliche Unternehmenswerte. Durch Speicherung in digitaler Form droht ihnen kein physischer Verlust oder Qualitätsminderung durch Alterung und mechanische Kopie mehr.

Das Material steht allen am Produktionsprozeß beteiligten Personen durchgängig und parallel zur Verfügung, was ihre Nutzungsmöglichkeiten verbessert. Es sind keine zeitraubenden mechanischen Kopiervorgänge mehr erforderlich, bei denen auch Qualitätsverluste eintreten können.

Digitalisierung bringt eine höhere Effizienz: Leistungsfähige Verarbeitungsfunktionen und schneller Zugriff auf die Daten erlauben besseres Time-to-market mit neuen und neuartigen Produkten.

Die eingesetzten IT-Systeme versprechen hohe Skalierbarkeit und durch eine langfristige Garantie für die Qualität der Daten Zukunftssicherheit. Die rasanten Fortschritte der Speichertechnologie und ihre Verbesserungen im Preis-Leistungs-Verhältnis lassen sich voll nutzen.

Wie erwähnt, liegt in modernen Client-Server-Anwendungen die Funktionalität in leistungsfähigen Arbeitsplatzsystemen oder auf dedizierten Applikations-Servern, während die Speicherung der Daten zentral erfolgen kann. Diese Arbeitsteilung führt auf das Konzept eines im Netzzentrum stehenden autonomen Storage-Servers mit standardisierten Schnittstellen nach außen und optimalem Preis-Leistungs-Verhältnis bezüglich Datenspeicherung und -bereitstellung.

Ein genauerer Blick auf dieses Kernstück der IT-Infrastruktur verdeutlicht die technischen Anforderungen, die an ein solches Konzept zu stellen sind:

-Unendlichkeit: Angesichts Kapazitätsanforderungen, die bei den Audioarchiven der Rundfunkanstalten heute in Größenordnungen von mehreren hundert Terabytes gehen (von Video- oder Filmarchiven ganz zu schweigen), muß man hier von der Forderung nach praktisch unbegrenzter Ausbaufähigkeit ausgehen.

-Ewigkeit: Viele der gespeicherten Multimedia-Objekte existieren nur in dieser einen Form. Vor diesem Hintergrund stellt sich immer wieder die Frage nach dem "eternal media-file". Die Daten lagern aber auf physischem und damit vergänglichem Material, auf Speichermedien, deren Technik sich ständig ändert, verbessert und weiterentwickelt wird. Folglich ist ein erstes sehr wichtiges Kriterium für den Storage-Server die Offenheit für die parallele Nutzung verschiedener Medien-Generationen (mixed-media). Das zweite Kriterium ist die Möglichkeit, innerhalb des Speichersystems auf neue Medientechnologien migrieren zu können, ohne die Nutzung der Inhalte nach außen einschränken zu müssen.

-Hochleistung: Bislang war überwiegend von der Speicherung der Daten die Rede. Entscheidend für die Nutzbarkeit des Storage-Servers ist aber auch seine Fähigkeit, die Inhalte des Depots mit guter Antwortzeit und gewährleistetem Durchsatz an eine große Zahl von parallel zugreifenden Benutzern zu transportieren. Es gilt also, gleichermaßen performant die Daten von der Speicherperipherie zu lesen und sie in ein entsprechend leistungsfähig auszustattendes Netz einzuspeisen.

-Universalität: Nach außen müssen die wichtigen Interfaces zur Verfügung stehen, mit denen Anwender über das Netz auf Daten zugreifen. Dazu zählen auf jeden Fall Dateizugriff (NFS), File-Transfer (ftp) sowie Zugriff auf relationale Datenbanken (SQL) und aus dem Internet (HTML). Damit können eine große Zahl von End-User-Anwendungen entweder ganz ohne oder nach nur geringen Änderungen mit den Daten im Storage-Server arbeiten.

-Connectivity: Der Storage-Server muß sich in vorhandene Netzwelten einbetten lassen. Dies setzt die Unterstützung und Nutzung der weit verbreiteten Netztechnologien und ihrer Protokolle voraus.

-Hochverfügbarkeit: Als Zentrum der informationstechnischen Infrastruktur muß sich der Storage-Server hochverfügbar auslegen lassen. Dies reicht von der Möglichkeit, parallele Rechner einzusetzen, über Raid-Plattensysteme bis hin zu redundanten Netzanbindungen und Langzeitspeichern.

-Preis-Leistungs-Verhältnis: Die Speicherung großer Datenmengen auf möglichst kostengünstigen Medien widerspricht prinzipiell der Möglichkeit, die Daten im möglichst schnellen direkten Zugriff zu halten. Der autonome Storage-Server ist mit einer differenzierten Hierarchie von Speichermedien zu versehen. Intelligente Storage-Management-Software, die in der Lage ist, die Ressourcen auf den verschiedenen Ebenen dieser Speicherhierarchie flexibel aufzuteilen und den Anwendungen dynamisch zuzuordnen, ist der Schlüssel für eine fallbezogene Optimierung zwischen den oben genannten Extremen.

-Integration und Betrieb: Im vernetzten Umfeld zeitgemäßer Unternehmen muß sich der Storage-Server in ein netzweites System-Management einbinden lassen und natürlich auch Funktionen bieten für automatisierten Betrieb, für Reporting und Überwachung und Steuerung der Last. Das soll ein möglichst autonomes Speichersystem und niedrigere betriebliche Kosten bringen.

Das Konzept des autonomen Storage-Servers ist keineswegs nur eine Vision für die Zukunft. Die notwendigen Komponenten und Funktionen sind am Markt verfügbar, entsprechende Systeme sind bereits im praktischen Einsatz. Der autonome Storage-Server läßt sich allerdings nicht von der Stange kaufen.

Datenflut

Die Umsetzung analoger auf digitale Informationen bei der Verwirklichung von Multimedia-Anwendungen baut gewaltige Datenberge auf. Hier die Datenmengen für verschiedene Medien:

Digitales Photo: Digitale Kameras, mit denen hochqualitative Bilder für die kommerzielle Verarbeitung, zum Beispiel in der Presse, aufgenommen werden, liefern bis zu 90 MB pro Bild, in besonderen Fällen sogar ein Vielfaches.

Digitales Audio: Der heute üblicherweise verwendete digitale Standard der linearen Audioaufzeichnung arbeitet bei einer Samplingrate von 48 Kilohertz, 16 Bit Breite und Zwei-Kanal-Stereo mit einer Datenrate von 11 MB pro Minute.

Digitales Video: Für hochauflösendes Video ist ein Datenstrom von 2 GB pro Minute notwendig.

Digitales Verarbeiten solcher Multimedia-Daten, das heißt Schneiden, Mischen, Filtern etc., setzt in der Regel unkomprimierte Daten voraus, während sich für die Wiedergabe Datenreduktionsverfahren vorschalten lassen, die den Datenstrom massiv zu reduzieren vermögen.

Rundfunk und DV

Als Beispiel sei die Entwicklung eines Beitrages im Rundfunk herausgegriffen: Der Idee des Redakteurs folgt die Materialrecherche. Das digitale Audioarchiv bietet in Sekundenschnelle die Möglichkeit, Songs, Geräusche und Wortdokumente am Multimedia-Arbeitsplatz "vorzuhören", das digitale Pressearchiv liefert auf Stichwort aktuelle Texte, die für den Beitrag zur Verfügung stehen. Mit diesem Material entsteht der Beitrag im Rechner als ein komplexes Multimedia-Objekt, das durch professionelle Weiterbearbeitung im Studio schließlich sendefertig gemacht und ausgestrahlt wird. Nach Ablage im digitalen Archiv wird der Beitrag wieder zum Rohmaterial für künftige Nutzung in anderen Audioproduktionen.

Angeklickt

Unternehmensweite Vernetzung mit immer neuen Anwendungen lassen den Speicherbedarf für die entstehenden Informationen förmlich explodieren. Einsatzformen, Stellenwert und Organisation der Daten und ihrer Speicherung verändern sich gleichermaßen dynamisch. So liegen Multimedia-Objekte in den Unternehmen zunehmend digitalisiert vor. Zur Speicherung dieser Datenbasis sind enorme Kapazitäten nötig, auf die zugleich ein schneller Zugriff möglich sein soll. Als Lösungsansatz stellt dieser Beitrag einen autonomen Storage-Server vor.

*Dr. Clemens Vetter ist bei der Siemens-Nixdorf Informationssysteme AG, München, zuständig für Digital Information Management.