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Speichernetze/Management von Storage Area Networks


25.05.2001 - 

Virtuelle Speicherwelten

Mit steigender Komplexität der Installationen wird Storage Area Networking immer mehr zum Softwarethema. Von Gerald Sternagl*

Grosse heterogene SAN-Umgebungen müssen sich dem Administrator so darstellen, dass er unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware eine Daten-fokussierte Sicht auf Management-Tasks erhält. Bisher gab es jedoch kaum Tools für die Verwaltung von SANs mit mehr als einem Switch oder Hub, so dass komplexe Umgebungen manuell eingerichtet und immer wieder auf sich verändernde Ansprüche an Performance und Verfügbarkeit eingestellt werden mussten. Eine Erweiterung der Speicherressourcen stellte Administratoren dabei oft vor kaum lösbare Probleme.

Für deren Lösung gibt es unterschiedliche Ansätze: Eine gängige Strategie besteht darin, bereits vorhandene Speichersysteme eines Servers so zu erweitern, dass sie auch die zwei- bis vierfache Datenmenge fassen können. Das ist jedoch kostenintensiv, ineffizient und für künftige Erweiterungen nicht flexibel genug. Eine andere Strategie basiert auf einem zentralen Speicher-Pool, auf den von mehreren Seiten zugegriffen werden kann. Vielen Speichersystemen fehlt aber die nötige Flexibilität für eine schnelle und einfache Online-Administration der Speicherressourcen. Das ideale Konzept muss sich also für eine zentralisierte Speicherstruktur eignen, gleichzeitig aber eine schnelle und unkomplizierte Erweiterung oder Verkleinerung der Ressourcen ermöglichen.

Virtuelle Volumes statt PlattenAbhilfe schafft das plattformübergreifende Virtualisieren aller SAN-Komponenten über eine zentrale SAN-Management-Lösung. Es erlaubt den Administratoren die effiziente Auslastung der Ressourcen, Storage-Prozesse zu automatisieren, Performance und Ausfallsicherheit zu erhöhen sowie Storage-Management-Aufgaben unkompliziert durchzuführen. Das Konzept beruht auf der Methode der Virtualisierung von Storage-Ressourcen, bei der beliebig viele physikalische Festplatten in virtuelle Speicher-Einheiten zusammengefasst werden. Diese können online konfiguriert werden, sind gegen Ausfälle geschützt und erhöhen den Datendurchsatz.

Der Administrator erstellt dazu virtuelle Volumes, die von Servern wie herkömmliche Platten gesehen und behandelt werden. Diese Volumes können so zusammengestellt werden, dass eine zusätzliche Redundanz zum Beispiel über Spiegelung der Daten sichergestellt wird. Auf ihnen setzt das Dateisystem und gegebenenfalls auch Applikationen wie die Datenbank auf. Umfassendes SAN-Management erfordert jedoch eine vollständige Ansicht aller Abhängigkeiten durch die Einbeziehung nicht nur der Speicherressourcen, sondern aller SAN-Komponenten, unabhängig von der zugrunde liegenden Plattform und Architektur.

Durch Visualisieren aller SAN-Komponenten inklusive Switches, Hubs und Softwareapplikationen werden die traditionellen Methoden der Storage-Virtualisierung ergänzt und die gesamte Verwaltung der Speichernetze zentralisiert.

Gefragt sind DetailinformationenIdealerweise stellt die Virtualisierungssoftware eine Schnittstelle zwischen der SAN-Hardware und den Applikationen zur Verfügung, die in bestehende Produkte integriert werden kann und zum Beispiel via SNMP, MIB, Fibre-Channel Services oder SCSI-Abfragen mit der SAN-Infrastruktur kommuniziert. Damit lassen sich unterschiedlichste Komponenten wie Hubs, Switches, Host-Bus-Adapter und Storage-Hardware plattformunabhängig verwalten. Außerdem wird damit die Basis für weitere Administrations-Tools geschaffen, die nach dem Beispiel klassischer Netzwerk- und System-Management-Anwendungen Funktionen wie Discovery, Monitoring, Policy-Automatisierung, Berichterstellung und Event Notification liefern.

Damit Anwender ihre Speichernetze nach dem Plug-and-Play-Prinzip mit Hard- und Softwarekomponenten unterschiedlichster Anbieter aufbauen können, darf dieser Ansatz ausdrücklich nicht proprietär sein, sondern muss eine Unterstützung aller gängigen Management-Plattformen, Betriebssysteme sowie bestehender und künftiger Standards vorsehen.

Einen Schwerpunkt bildet die Daten-zentrische Verwaltung aller Komponenten vom Host bis zur Applikation. Funktionen für automatische und genaue Erkennung, Visualisierung vom SAN-Zoning bis hin zum Volume-Management sind dabei ebenso unabdingbar wie umfassendes Reporting und das Erstellen von Host-, Device- oder Fabric-basierenden Maps sowie individueller Ansichten des gesamten SANs für Echtzeit-Diagnosen. Dabei müssen eine Vielzahl von Protokollen und Schnittstellen unterstützt werden. Es gilt auch, Details wie die Version der Firmware, die IP-Adresse, der physische Standort der Hardware oder der Applikation im Netz, der Zeitpunkt der Installation, Kontaktadressen für technischen Support oder die Anzahl der Ports, Modell- und Versionsnummern zu berücksichtigen. Alle relevanten Informationen zur gesamten SAN-Fabric oder zu einzelnen Storage-Systemen und Devices müssen sich über eine zentrale Konsole einholen lassen. Das gelingt in der Regel nur, wenn Softwarehersteller und die Anbietern der Hardwarekomponenten möglichst eng zusammenarbeiten, um die größtmögliche Detailinformation liefern zu können.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die effiziente Zuordnung der Ressourcen. Komponenten wie Festplatten, I/O-Busse, CPUs und Memory lassen sich heute hinsichtlich Performance und Kapazität kontinuierlich erweitern, so dass auch sehr große, offene Systeme zumindest hardwareseitig problemlos realisiert werden können. Diese Umgebungen bieten zwar völlig neue Möglichkeiten für das Management von Datenspeichern, doch müssen die Kapazitäten effizient auszulasten und zu verwaltet sein.

Bisherige Ansätze reichen dafür meist nicht aus: Traditionelle Mainframe-Storage-Systeme mit zentralisierten Speicherressourcen bieten zwar hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit, sind skalierbar und gewährleisten eine ausreichende Performance der Applikationen. Sie sind aber auch ausgesprochen teuer und verlangen für einige Aufgaben das manuelle Eingreifen eines Administrators. Speziell für offene Architekturen entwickelte Storage-Systeme andererseits sind eher auf niedrige Kosten und hohe Performance ausgelegt und gehen von Modellen mit nur einem einzigen Storage-Server aus. Für komplexe Installationen fehlen ihnen in der Regel die richtigen Management-Funktionalitäten.

Abhilfe schaffen Block- und File-basierende Storage-Software-Lösungen für die Entwicklung und Implementierung intelligenter Storage Appliances mit Funktionen wie Replikation, Storage Migration und Virtualisierung. Mit ihnen kann einem bestimmten Host genau die Speicherkapazität zugeordnet werden, die er gerade benötigt. Der Datenzugriff kann dabei Block-basierend und/oder File-basierend erfolgen. Ideal ist jedoch die Kombination Block-I/O-unterstützender und File-unerstützender Storage Appliances durch die Kaskadierung von zwei Storage Servern: Diese Konfiguration bietet nicht nur flexiblere Storage-Partitionierung für Client-Pools, Benutzerdaten und Applikationen, sondern schafft auch eine Verbindung zwischen den Speicherkonzepten SAN und NAS.

*Gerald Sternagl ist Product Marketing Manager der Veritas Software GmbH in München.

Block- und File-Zugriff- Ein System im Block-Server-Modus kann mit Hilfe von Storage-Appliance-Software die Speicherressourcen im SAN als virtuelle SCSI-Festplatten darstellen, die sich online zuordnen, erweitern und verkleinern lassen. Da diese virtuellen Platten über definierte SCSI-Spezifikationen verfügen, werden sie von Hosts als Standard-SCSI-Platten gesehen. Das ermöglicht eine unkomplizierte und individuelle Zuteilung von Speicherplatz je nach Bedarf, umfassende Zugangskontrolle über Passwörter, die plattformübergreifende Konsolidierung einer Vielzahl von Storage-Ressourcen wie JBODs oder Festplatten-Arrays über eine Storage Appliance und bildet die Basis für Volume-Management und Hochverfügbarkeitsanwendungen.

- File-basierte Storage Appliances bieten umfassende File- und Print-Services in gemischten Umgebungen, zum Beispiel unter Windows NT und Unix. Durch das Konsolidieren von Speicherressourcen "hinter" dem Storage-Server lassen sich auch sehr große Konfigurationen realisieren. Storage Appliances auf File-Level, die auf multifunktionalen Anwendungen basieren, ermöglichen darüber hinaus kurze Recovery-Zeiten, schnelle Schreibprozesse, Snapshot Backups und die Integration mit Hochverfügbarkeitsanwendungen.

Abb.1: Verbindung von Block- und Applikations-Server

Die Appliance-Software virtualisiert die SCSI-Festplattensysteme. Dem Host stellen sie sich als Standard-Arrays dar. Quelle: Veritas

Abb.2: Verbindung von File- und Applikations-Server

Auch File-basierte Storage Appliances eignen sich für große Konfigurationen. Quelle: Veritas