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02.03.1984 - 

Statt eines Gegeneinanders die Integration beider Techniken:

LAN und fehlertolerante Systeme ergänzen sich

Lokale Netzwerke (LAN = local area network) und fehlertolerante Computer gehören zu den aktuellen Themen der DV-Szene. Marktbeobachter in USA prophezeien den Anbietern fehlertoleranter Systeme á la Tandem TXP, Olivetti CPS/32 und Nixdorf 8832 einen Wettbewerbsdruck aus der Richtung anwendungsneutraler, LAN-basierender Systemlösungen, wie sie von Firmen wie Apollo Computer Inc. oder Datapoint mit dem ARC-System angeboten werden. Handelt es sich hier noch um herstellerspezifische Netze, so ist der Weg zu offenen Systemen mit lndustriestandards wie Ethernet bereits aufgezeigt.

Beide Techniken zielen auf den DDP-Markt. LAN-Interessenten werden mit den typischen Eigenschaften fehlertoleranter Mehrrechner-Systeme umworben: hohe Verfügbarkeit, modulare Erweiterbarkeit, Verteilbarkeit von Betriebsmitteln und Ressourcien-Sharing. Aber handelt es sich hier wirklich um eine Alternative, wenn es beispielsweise um Ausfallsicherheit in einem firmenweiten Bürokommunikationssystem mit Integration in angrenzende Informationssysteme geht - oder liegt die optimale Lösung erst in der Kombination beider Techniken?

Da es ebensoviele LAN-Definitionen wie Anbieter gibt, soll für den Zweck dieser Diskussion ein LAN wie folgt charakterisiert sein:

- erweiterte Systemlösung basierend auf

- einer Netzwerk- oder Übertragungsebene, dem eigentlichen LAN im engeren Sinne als Transportsystem;

- einer Server-Ebene, bestehend aus Datenbank-, Kommunikations-, Input/Output-, Message- und Applikations-Servern;

- einer Benutzer-Ebene als sogenanntes Human Interface mit Terminals und intelligenten Workstations;

- begrenzte Entfernungen - von wenigen Kilometern - zwischen den Knoten; beschränkt auf einen lokalen Betriebsbereich;

- Übertragungsbandbreiten zwischen ein und MB pro Sekunde (Hyperchannel von NSC); Kupfer-, Koaxial-, Lichtwellenleiter-Kabel;

- weitestgehende Hersteller-Unabhängigkeit.

Fehlertolerante Systeme sind gekennzeichnet durch

- Redundanz, das heißt, daß jede ausfallkritische Komponente einen Backup aufweist, so daß bei Ausfall der primären Komponente die Funktionen automatisch und ohne Datenverlust vom Backup übernommen werden,

- Rekonfigurierung, das heißt, daß sich das System nach einem Fehler selbst rekonfigurieren muß.

Drei kritische Bereiche in LAN-Lösungen

In einem LAN mit hohem Verkehrsaufkommen, Massen von Transaktionen und einer Vielzahl von Terminalbenutzern ist eine außergewöhnlich hohe Betriebssicherheit zu fordern. LAN-Lösungen weisen heute unter Verfügbarkeits-Aspekten drei verwundbare Bereiche auf: das Übertragungsmedium, die Serverebene und die Geräteebene.

Die Hersteller arbeiten verstärkt an Techniken, die zum Ziel haben, die Transportebene sicherer zu machen, so daß zum Beispiel eine Bruchstelle in einem Ringnetz nicht zum Ausfall des gesamten Netzes führt. So verwendet Racal Milgo im "Planet"- einem in Deutschland mehrfach installierten Netz - ein Zwillingskoaxilkabel (nicht-redundant) mit systemintegrierter Monitor- und Kontrollogik, die eine automatische Fehlererkennung und Fehlerumgehung ermöglichen. Eine Kabelunterbrechnung oder Störungen in Kabel- und Terminalanschlußpunkten werden von einem sogenannten Direktor, der zweifach im Master-Slave-Prinzip vorhanden ist, erkannt und durch Rekonfiguration eliminiert, so daß sich der Ausfall nur auf einen Teil des Netzes beschränkt und ein Totalausfall vermieden wird.

Im Unterschied zum Bussystem (Ethernet) müssen Adapter bei Ringsystemen notwendigerweise gesichert werden, da Informationen in jedem Adapter wiederverstärkt und an den nächsten Adapter weitergeleitet werden müssen. Fällt einer in dieser Kette aus, würde ohne besondere Sicherung das gesamte Netz ausfallen. Auch IBM demonstrierte jüngst im Prototyp des "Zürich-Ringes" den Einsatz von Relais, um fehlerhafte Adapter oder nicht betriebsbereite Geräte zu umgehen.

Diese besonderen Sicherungen entfallen beim Bussystem, da keine Regenerierung erfolgt und der Ausfall einer Station keinen Einfluß hat auf das restliche Netz. Der Nachteil des Bussystems ist, daß die Übertragung bei einem Kabelbruch ab der gebrochenen Stelle ausfällt, sofern es nicht redundant ausgelegt ist. Lichtwellenleiter, die gegen Umwelteinflüsse relativ immun sind, werden die Situation vor allem im industriellen Verkabelungsbereich verbessern.

Fehlertolorante Systeme für Serverfunktionen

In dem Maße, wie die Zahl der Workstations und der Umfang von Informationsbeständen ansteigen, werden insbesondere Vorkehrungen für eine verbesserte Serververfügbarkeit immer dringlicher - hier zeigt sich die kritische und sensibelste Komponente einer LAN-Lösung im Vergleich mit einem fehlertoleranten System.

Ein Ziel von LANs ist es, viele Workstations (Requester) autonom Anfragen an gemeinsame Ressourcen richten zu lassen - ökonomisches Ressource-Sharing. Aufgabe der Server ist es, die Workstation zu bedienen und unterschiedliche, gemeinsame Ressourcen zu steuern und zu verwalten. Ist der Server ausgefallen, können nur noch die beschränkten lokalen Funktionen einer Workstation genutzt werden.

Hier werden zukünftig fehlertolerante Systeme Serverfunktionen übernehmen, so daß ein partiell-fehlertolerantes LAN-System entsteht, in dem bei technischen Störungen nur noch nichtredundante Teilbereiche beziehungsweise einzelne Workstations ausfallen:

- File/Datenbankserver könnte als fehlertolerantes Mehrrechnersystem mit gespiegelten Plattenlaufwerken und Einrichtungen für systemkontrollierte Datenintegrität zum Beispiel eine Nixdorf 8832 einschließlich des 8832-Datenbanksystems sein;

- Kommunikationsserverfunktionen für den Anschluß von Geräten und Rechnern sowie für Gatewayaufgaben, um das LAN mit weiteren LANs oder öffentlichen Netzen zu verbinden, könnten unter Preis/Leistungserwägungen vom selben fehlertoleranten System wahrgenommen werden;

- Der Messageserver für Senden, Empfangen und Verteilen von Nachrichten würde ebenfalls auf dem gleichen Knoten installiert;

- ebenso müßten sensible und umfangreiche Applikationen, die eine Vielzahl von Benutzern betreffen, nicht in jeder einzelnen Workstation, sondern könnten im ausfallgeschützten Applikationsserver ablaufen.

Es erhebt sich sogleich die Frage, ob dieses Bündeln von Funktionen nicht wieder zu zentralen "Dinosauriern" führt, die durch DDP-Verfahren vermieden werden sollen. Einerseits lassen sich unter Kosten- und Leistungsaspekten - Gateways zum Beispiel werden schnell zu Engpässen - Server auf mehrere fehlertolerante Knoten verteilen. Andererseits sind fehlertolerante Multi-Computer-Systeme bereits in sich verteilte Systeme, die bei Kapazitäts-Vervielfachung nicht die Komplexitätsprobleme herkömmlicher Systeme aufwerfen. Darüber hinaus sind auf mittlere Sicht fehlertolerante Spezialserver mit beschränktem Funktionsumfang und neuem Preis-/Leistungs-Verhältnis zu erwarten.

Die Inter-LAN-Verteilung wird forciert durch teilautonome Workstations, die neben eigener Platten- und Verarbeitungskapazität auch über lokale Funktionen wie Windowing verfügen. Die Arbeitsplätze können speziell ausgelegt sein, zum Beispiel als Grafik-, Text- oder Bildverarbeitungsstation. Mit dem Workstation-Konzept wird die typische "Abmagerung" von Rechnerleistung vermieden, wie sie bei Zentrallösungen beim Hinzufügen neuer Benutzer in Form von steigenden Antwortzeiten auftritt.

Konzept der verteilten Datenbank

Die Anwendungen und Dateien müssen auf Server und Werkstation so verteilt werden, daß der Ausfall einer Station keine wesentlichen Probleme verursacht. Wünschenswert wäre es, wenn sich das Konzept der verteilten Datenbank nicht nur auf homogene Serverknoten, sondern auch auf den Workstation-Datenbestand erstreckte, so daß DB-Kopien im Netz automatisch synchronisiert würden.

Die beiden Techniken - fehlertolerante Systeme und LAN - werden sich in der Zukunft vermutlich nicht weiterhin unabhängig voneinander entwickeln oder in Wettkampf miteinander treten. Die Integration beider Techniken wird die Entwicklung der verteilten Datenverarbeitung deutlich voranbringen.

*Hinter dem Pseudonym Alexander Topp verbirgt sich ein freier DV-Berater.