Netzwerkplanung: Kriterien für Festplatte und Controller

Server-Konzeption: Festplatten und Controller bürgen für die Server-Leistung. Was aber bedeuten I/O, ATA, SCSI und Fibre-Channel?

Die wichtigsten Kennziffern einer Festplatte sind

  • Speicherkapazität
  • Zugriffszeit
  • Datenübertragungsrate (vom Controller abhängig)

ATA-Festplatten

ATA (Advanced Technology Attachment with Packet Interface; auch: ATA/ATAPI) ist ein Software-Protokoll zum Datentransfer zwischen Speichermedien und Computern. Es gibt zwei Arten von ATA-Festplatten: Parallel-ATA und Serial-ATA (S-ATA). Bei der ersten Variante werden Daten über ein 40- oder 80-Pin breites Flachbandkabel parallel übertragen, wobei Datenraten bis zu 100 Mbit/s erreicht werden. Bei der neueren Variante Serial-ATA werden die Daten über ein 7-Pin-Kabel Bit für Bit, also seriell übertragen. S-ATA-Festplatten können 150 Mbit/s und mehr übertragen. Dabei darf allerdings pro Festplatte nur ein Festplatten-Controller auf dem Motherboard aktiv sein, während bei Parallel-ATA ein Controller auch mehrere Festplatten steuern kann.

Vorteile:

  • durch bessere Abstimmung zwischen Festplatte und Controller höhere Leistungen
  • Herstellung billig
  • Plattenkapazität im Terabyte-Bereich möglich

Nachteile:

  • geringe Datenübertragungsleistung

Externe Festplatten

Externe Festplatten werden als ATA-Platten verwaltet, sind aber in externen Gehäusen untergebracht, die über USB oder FireWire an den PC angeschlossen werden. Die jeweiligen Controller sind ebenfalls im externen Gehäuse platziert. Die maximalen Übertragungsraten liegen bus-bedingt bei 240-300 Mbit/s, wobei sich Festplatten dabei unter Umständen die Bandbreite mit anderen externen Geräten wie Mäusen, Tastaturen, Druckern und Scannern teilen müssen.

SCSI

SCSI (Small Computer System Interface) ist ein Bussystem zur einfachen Anbindung eines weiten Spektrums von Peripheriegeräten. SCSI ist keine Schnittstelle (wie z.B. ATA), es handelt sich um ein eigenes Bus-System. Bei ATA-Systemen wird die eigentliche Arbeit von den Festplatten erledigt, etwa 10 bis 15 % bleiben für den Controller übrig. SCSI ist ein Standard für Schnittstellen und Bussysteme mit hohen Übertragungsraten und bildet ein System für den Anschluss von Peripheriegeräten. Die Peripheriegeräte, die diesen Standard unterstützen, können an nur eine Erweiterungskarte angeschlossen werden und benötigen auch nur einen Treiber. SCSI-Bussysteme gibt es für verschiedene Busbreiten. SCSI-Systeme haben einen höheren Datendurchsatz als IDE-Systeme. IDE (Internal Data Exchange) ist eine Standardschnittstelle für den Anschluss von Festplatten, CD-ROMs und anderen internen Geräten an den Computer.

Bei SCSI-Systemen erledigen die Festplatten einen großen Teil der Aufgaben, der Controller (Host-Adapter) übernimmt aber die gesamte Verwaltung der SCSI-Komponenten untereinander. Selbst bei gleicher Übertragungsrate ist der Datendurchsatz bei SCSI deutlich höher als bei ATA. Auch hier gilt: je besser der Datendurchsatz, desto besser die gesamte Systemleistung.

Die Installation mehrerer SCSI-Host-Adapter erhöht die Ausfallsicherheit eines Systems. SCSI spielt daher auch bei der Realisierung eines Festplattensubsystems (redundante Festplatten, RAID), auf das mehrere Server gleichzeitig zugreifen können, die größte Rolle. Mit dem neuen LVD-SCSI (Low Voltage Differential SCSI) mit Durchsatzraten von 160 MByte/s und Kabellängen bis zu 10 Metern empfiehlt es sich geradezu für externe Massenspeicher.

Fibre-Channel

Fibre-Channel beginnt dem normalen SCSI langsam den Rang abzulaufen. Die überbrückbaren Entfernungen sind deutlich größer, der maximale Durchsatz bis zu zehnmal höher. Fibre-Channel ist eine Datentransfer-Schnittstelle mit einer Übertragungsrate von 4 bis 8 Gigabit pro Sekunde, die im Zusammenspiel mit vielen Transportprotokollen wie SNMP, IP und SCSI eingesetzt werden kann. Die Fibre-Channel-Technologie arbeitet in einem Entfernungsbereich von bis zu 10 km, und zwar sowohl in Kupfer- wie auch in Glasfasernetzen. Sie lässt sich sowohl für die High-Speed-I/O-Geräte wie auch zur Vernetzung einsetzen, so dass ein zuverlässiger simultaner Datenverkehr zwischen Workstations, Großrechnern, Servern, Speichersystemen und anderen Peripheriegeräten sichergestellt werden kann.

(I/O steht für Input/Output oder Eingabe/Ausgabe: Daten müssen in den Rechner eingegeben werden und nach der Verarbeitung dem Benutzer wieder zugänglich sein, zum Beispiel Eingabe per Tastatur, Ausgabe per Monitor.)

Neben sinkenden Preisen für Fibre-Channel-Geräte fördert die neue SAN-Technik diesen Trend. Viele High-End-Lösungen setzen bereits auf das neue Medium. Zahlreiche Hersteller bieten ihre Unterstützung für Fibre-Channel, darunter Dell, EMC, Siemens und IBM.

Zusammenfassung: Kriterien für Festplatte und Controller

  • Festplatte: Leistung abhängig von
    • Speicherkapazität
    • Zugriffszeit
    • Datenübertragungsrate (vom Controller abhängig)
  • Standard heute
    • ATA (Festplatten von > 1 TB)
    • Externe Festplatten (USB oder FireWire mit bis zu 1,5 TB)
    • SCSI (größerer Datendurchsatz, einfache Anbindung von Peripheriegeräten); -> wichtig bei Festplattenredundanz/Festplattensubsystemen (insbes. mit LVD-SCSI)
  • Fibre-Channel: Nachfolger von SCSI
    • größere überbrückbare Entfernungen
    • bis zu zehnmal höherer maximaler Datendurchsatz; -> Einsatz für SAN
  • RAID: mehr Performance und Schutz vor Ausfall.

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