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25.05.2001 - 

Speichernetze/iSCSI als preiswerte Alternative

Neue Bits auf alten Drähten

Es muss nicht immer Fibre Channel sein - auf diesen Nenner lässt sich die aktuelle Diskussion um die Bedeutung des neuen Speicherprotokolls iSCSI bringen. Von Gottfried Seibert*

Schon der Name verspricht, eine verlockende Alternative zum bisher hauptsächlich für die Realisierung von Speichernetzwerken verwendeten Fibre Channel (FC) zu sein: das ,i'' steht für Internet und ermöglicht, das Block-basierende SCSI-Protokoll (Small Computer Systems Interface) über das bewährte Internet-Protokoll TCP/IP zu fahren. Im Gegensatz zu einem FC-gestützten Storage Area Network (SAN) kann iSCSI mit Standardtechnologien wie Fast- oder Gigabit-Ethernet realisiert werden.

Grundsätzlich ist die Art des zugrunde liegenden Netzwerkes jedoch unerheblich für die Umsetzung der SAN-Idee - im Sinne eines dedizierten Netzes, über das Speicherressourcen direkt angesprochen werden können. Da Ethernet-Komponenten auf Grund des größeren Marktvolumens preiswerter sind als FC-SAN-Equipment, dürfte iSCSI eine wirtschaftlich interessante Alternative zum Fibre Channel werden. Vielsprechend ist insbesondere die Aussicht, für den traditionellen LAN- und den neuen SAN-Datenverkehr eine gemeinsame Netzwerk-Infrastruktur zu nutzen.

Für die Remote-AnbindungEng damit verbunden ist die Frage, ob mit der Ethernet-Technologie eine ausreichende Bandbreite für Netzwerk- und Datenspeicherverkehr vorhanden ist. Das scheint zuzutreffen: In vielen Unternehmen ist Gigabit-Ethernet bereits Realität, so dass dank Full-Duplex-Switching und mit Fibre Channel vergleichbaren Bandbreiten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde zumindest mittelfristig genügend Netzressourcen für die "Doppelbelastung" zur Verfügung stehen dürften. Zudem bringt das TCP (Transmission Control Protocol) die notwendige Zuverlässigkeit, die Sicherheit und die gewohnten Quality-of-Service-Vorteile.

Entwickelt wurde die neue Technologie, um die von Hardwareprodukten genutzten SCSI-Befehle so anzupassen, dass sie auf Ethernet und TCP/IP ablaufen können. In Zusammenarbeit mit Cisco wurde die ursprüngliche Idee erweitert, so dass schließlich iSCSI entstand. iSCSI ermöglicht die Nutzung von Storage-Pools über Standard-Netzwerke wie Ethernet, die auf dem Netzwerk-Protokoll TCP/IP aufsetzen. Damit sind Ethernet-basierende SANs denkbar, die für bestimmte Einsatzzwecke schon heute zahlreiche Vorteile gegenüber FC-gestützten Speichernetzen bieten können.

iSCSI ist heute beim Aufbau von SANs weniger als Alternative zum Fibre Channel zu sehen, sondern als ein Medium, mit dem FC-SANs an remote aufgestellte Speicher- und Rechnerressourcen angeschlossen werden können. Somit ist iSCSI keine direkte Konkurrenz im Sinne einer Ersatztechnologie - noch nicht: Zwar sprechen derzeit die zumindest kurz- bis mittelfristig höhere Performance und die Ausrichtung auf den Einsatz in Rechenzentren für Fibre Channel. Doch iSCSI wird kommen.

Einsatzspektren und AnwendungsszenarienDer Einsatz von auf IP-beruhenden Speicherkonzepten wird sich schon aufgrund der seit vielen Jahren vorhandenen Standards bei den zugrunde liegenden Netzwerkprotokollen rascher durchsetzen als es bei FC-SANs der Fall war. Bekannt sind die Schwierigkeiten der diversen Standardisierungsgremien, sich auf verbindliche Normen für den Fibre Channel zu einigen.

Die Vorzüge IP-basierender Speicher reichen von Verbesserungen beim Datendurchsatz bis zu einer vollständigen Interoperabilität zwischen den einzelnen Storage-Komponenten. Anwenderunternehmen sparen bei den Arbeits- und Ausstattungskosten in Sachen Connectivity, da Ethernet und IP in den meisten IT-Umgebungen vorhanden sind. Mittel- bis langfristig lässt sich eine höhere Performance erzielen, denn die Datenübertragungsraten von Ethernet den Vorhersagen zufolge werden schneller steigen als beim Fibre Channel. Zudem erlaubt das Internet-Protokoll, die Entfernungsgrenzen besser zu überwinden, weil IP-basierende Netze in dieser Hinsicht sehr leistungsfähig sind. Anbindungsprobleme zwischen SAN, LAN und WAN existieren damit ebenfalls nicht.

Insbesondere die Kostenersparnisse dürften in vielen Fällen deutlich ausfallen: Netzwerk-Infrastruktur, Erfahrung und Sicherheit im Umgang mit dem Medium sowie Management-Tools sind in den Unternehmen meistens vorhanden. Auch im Hinblick auf die einzelnen Teile eines Unternehmensnetzes sind die Vorteile nicht zu übersehen: Auf der LAN/SAN-Ebene bietet TCP die notwendigen Features für die Fehlererkennung und Wiederherstellung von Daten. Im LAN/WAN-Umfeld reduziert die End-to-End-Connectivity von TCP das Auftreten von Datenstaus, verbessert die Zuverlässigkeit des Datenverkehrs und spart nicht zuletzt den Aufwand für die Umwandlung von Protokollen.

Standardisierung - der Stand der DingeiSCSI liegt derzeit dem Standardisierungsgremium der Internet Engineering Task Force (IETF) als Entwurf zur Zertifizierung vor. Grundsätzlich beschreibt iSCSI den Zugriff auf Speicherressourcen über IP-Netze. Die Erwartungen der an iSCSI-Entwicklungen und -Produkten beteiligten Unternehmen - wie etwa Brocade, Emulex und Nishan - gehen dahin, dass etwa bis zur Jahresmitte ein IETF RFC (Request for Certification) vorliegt. Er soll bereits das Mapping von SCSI auf IP beschreiben und Themen wie Fehlersuche und-behandlung abdecken. Bis Jahresende ist aus heutiger Sicht mit einer Verabschiedung des Standards zu rechnen.

Einen weiteren Beleg für die wachsende Aufmerksamkeit gegenüber IP-basierenden Speicherkonzepten lieferte die Storage Networking Industry Association (SNIA) mit der Einrichtung einer dedizierten Gruppe im März 2001, die für eine rasche Verbreitung aufkommender Speicherstandards wie iSCSI sorgen soll.

Blick in die ZukunftUnabhängig von künftigen Entwicklungen besteht für Firmen bereits heute die Notwendigkeit, Speichernetze aufzubauen. In dieser Situation lautet die Empfehlung eindeutig: Starten Sie mit Fibre Channel. Da iSCSI aber preisgünstig ist, sind "Prä-iSCSI-Installationen" in vielen IT-Umgebungen sinnvoll. Wenn alles läuft, können FC-SANs vollständig abgelöst werden. So wird in den USA Gigabit-Ethernet bereits in MANs zur Vernetzung von Schulen und Behörden eingesetzt. Prinzipiell ist es durchaus denkbar, dass Gigabit-Ethernet Breitband-Technologien wie DSL ablösen könnte, um Haushalte an das Breitband-Internet anzuschließen. Langfristig ist damit zu rechnen, dass die Hardwarekomponenten für Gigabit-Ethernet und damit für iSCSI preiswerter sein werden als die für FC-SAN. Kurzfristig ist iSCSI auch heute schon für denEinsatz im Lowend eine interessante Alternative.

*Gottfried Seibert ist Director Enterprise Storage Sales IBM Central Region.

FC und iSCSI im Vergleich

Fibre Channel / iSCSI

I/O-Protokoll / SCSI / SCSI

Netzwerkprotokoll / FC / TCP/IP

Medium / Fibre Channel / Ethernet

Bandbreite / 100 MB/s / bis zu 1Gbit/s (entspr. 100 MB/s)

Speicherressourcen / Direktanbindung über SAN / Direktanbindung an TCP/IP-Netz oder über SAN

Block I/O / Fibre Channel SAN oder DAS (Direct Attached Storage) / iSCSI SAN oder DAS

File I/O / Nicht direkt unterstützt (indirekt über Software) / CIFS und NFS über NAS oder NAS Gateway sowie indirekt über Software

Abb: Schritte zur Entwicklung von IP-basierten Speichernetzen

Die schrittweise Einführung von iSCSi in ein unternehmensweites Netz auf Basis von IP. Quelle: IBM