Unternehmens-IT: Snapshots, SAN und NAS sichern Daten in Netzen

Netzwerk-Management: Ein Überblick zu Snapshot-Techniken und externen Speichersystemen wie SAN (Storage Area Network) und NAS (Network Attached Storage).

Die Nutzung von Internet, Mail und Multimedia-Anwendungen wie Video Streaming zwingen die klassischen Backup-Methoden in die Knie. Herkömmliche Backup-Systeme sichern die Daten in der Regel in der Nacht, wenn auf dem Server keine Dateien geöffnet sind, denn geöffnete Dateien lassen sich nur mit Zusatzaufwand in einen für das Backup notwendigen konsistenten Zustand bringen (Online-Backup).

Mit zunehmendem Datenumfang benötigt auch das Backup immer mehr Zeit (Backup-Zeitfenster), sodass eine Überschreitung der maximalen Zeitspanne, in der gesichert werden kann (in der also niemand im Netzwerk arbeitet), immer häufiger vorkommt. Zudem müssen immer mehr Systeme rund um die Uhr verfügbar sein, z.B. Web-Server, Mail-Plattformen, E-Commerce-Anwendungen – hier ist es nicht möglich, sie mehrere Stunden offline zu nehmen.

Schnappschuss der EDV: Snapshots

Immer mehr Unternehmen sichern daher ihre Daten mittels Snapshot-Techniken. Snapshot-Techniken reduzieren das Backup-Zeitfenster auf wenige Sekunden und protokollieren nachfolgende Änderungen auf Blocklevel, d.h. im Speicherblock statt in der Datei (Filelevel). Die eigentliche Sicherung erfolgt im Hintergrund, ohne den laufenden Betrieb zu beeinträchtigen. Snapshots frieren das gesamte Datei-System sozusagen wie ein Schnappschuss für ein bis zwei Sekunden ein und erstellen eine Kopie der Dateistruktur – bei einigen Herstellern auch als Point-in-Time-Kopie bezeichnet.

Außerdem müssen Server im Clusterverbund auf einen gemeinsamen Datenbestand zugreifen können, sonst macht eine Übernahme im Fehlerfall keinen Sinn. Voraussetzung dafür sind externe Speichersysteme, die vom Server unabhängig sind. Methoden hierfür sind SAN (Storage Area Network), ein eigenes Netzwerk nur für Massenspeicher, an das die Server angeschlossen werden, und NAS (Network Attached Storage), ein Massenspeicher mit eigenem, unabhängig vom Server ansprechbarem Netzwerkinterface. Während Storage Area Networks vor allem für Großunternehmen interessant sind, ist Network Attached Storage aufgrund einfacher Verwaltung und relativ günstiger NAS-Geräte auch für kleinere Firmen eine Lösung.

Storage Area Network (SAN)

SANs sind dedizierte Speichernetzwerke. Sie verbinden Server und Speichersysteme über Breitbandnetze. Als Übertragungstechnik kommt meist Fibre-Channel zum Einsatz. Die maximale Geschwindigkeit beträgt bis zu 800 Mbit/s. Festplatten und RAID-Systeme werden an das Speichernetz entweder direkt über eine entsprechende Schnittstelle oder einen SCSI-Adapter angeschlossen. Alternativ lassen sich aber oft auch schnelle LAN-Techniken wie Gigabit-Ethernet oder FDDI für das Zusammenschalten der Massenspeicher verwenden. Zentrale Server bilden den Übergang zwischen LAN und SAN – sie sorgen dafür, dass die Anwender Platz im Speichernetz zugewiesen bekommen und ihn vollständig transparent nutzen können.

SANs installieren parallel zum normalen LAN ein zweites, nur für Massenspeicher gedachtes Netzwerk. SAN ist damit eine Ergänzung zum LAN. Das Speichernetz führt Operationen wie Backup oder Indexierung einer Datenbank aus, ohne das lokale Netzwerk zu belasten. In einer klassischen Client/Server-Architektur verbindet ein Netzwerk Clients mit Servern, die über jeweils eigene Speichersysteme verfügen. Ein SAN dagegen trennt die Massenspeicher von den Servern; die Speichersysteme werden über ein Netzwerk hinter den Servern verbunden. Diese Konstruktion ermöglicht eine einheitliche Verwaltung und eine einfachere Zuweisung von Speicherressourcen. Zwischen den verschiedenen Speichern können Daten etwa für Backups innerhalb des SAN bewegt werden, ohne dabei Ressourcen des Servers oder des LAN in Anspruch zu nehmen. SANs vermindern damit einige der Probleme, die sich in großen Netzen durch die Client/Server-Architektur auf PC-Basis eingeschlichen haben.

Zu den führenden Anbietern von SANs gehören IBM und EMC, wobei sich Compaq mit seinen RAID-Systemen und seiner Fibre-Channel-Technik inzwischen als Marktführer etabliert hat. SAN-Lösungen kosten allerdings zwischen einigen Zehntausend bis zu mehreren Millionen Euro.

Network Attached Storage (NAS)

Network Attached Storage (NAS) ist ein ans Netz angeschlossener Speicher. NAS-Geräte wirken von außen betrachtet wie Festplatten mit Netzwerkanschluss, sind aber eigentlich vollständige kleine Rechner – eingebaut in kleine, speziell für sie gebaute Gehäuse, aus der nur Ein- und Ausschalter sowie Netzwerkschnittstelle herausgeführt sind, aber ohne Anschlüsse für Bildschirm und Tastatur. Sie sind oft mit Standard-PC-Hardware ausgestattet, z.B. Linux oder FreeBSD als Betriebssystem. Alle Möglichkeiten eines Rechners wären also eigentlich vorhanden – sie werden nur vor Administratoren und Nutzern versteckt, um sie für Datensicherungs-Funktionen einsetzbar zu machen. Verwaltet werden die LAN-Festplatten in der Regel direkt über das Netzwerk mit einem Web-Browser (Java-Applikation) oder einer eigenen Software, die dabei hilft, die Geräte überhaupt aufzufinden. NAS kann so lange Geräte immer wieder neu ins Netz aufnehmen, wie Ethernet-Anschlüsse vorhanden sind. Die einfache Einrichtung und Verwaltung über das Netz sind eindeutige Vorteile der NAS-Server.

Wie jede Festplatte kann auch die NAS-Platte ausfallen. Versionen der Geräte mit zwei Festplatten, die sich automatisch miteinander abgleichen (Mirroring) und so immer den gleichen Datenbestand vorhalten, bieten natürlich etwas mehr Sicherheit vor Datenverlust. Ein Backup ersetzen sie aber nicht.

Einige Hersteller liefern daher auch Backup-Software mit, die gespeicherte Daten auf beliebigen anderen Massenspeichern im Netz (von anderen NAS-Geräten über File-Server bis hin zu lokalen PCs) sichern kann. Am sichersten dürfte es sein, die wichtigsten Daten von den Netzwerkplatten in die normale Backup-Prozedur aufzunehmen.

Anbieter kleiner Lösungen sind Quantum, NetGear, Intel und Maxtor. Größere Lösungen liefert z.B. Procom mit Netforce 1500, ein Gerät, das RAID Level 5, bis zu 720 GByte Kapazität und Netzwerk-Filesysteme für Windows (SMB) und Unix (NFS) bietet. Die eingebauten Festplatten (mit 18 oder 36 GByte) lassen sich bei solchen Systemen im laufenden Betrieb wechseln (Hot-Plugging). Auch Anbieter wie EMC haben NAS-Speicherlösungen im Programm.

Überblick zu Snapshot, SAN, NAS

  • Snapshot-Techniken frieren des gesamte Datei-System wie einen Schnappschuss für ein bis zwei Sekunden ein und erstellen eine Kopie der Dateistruktur.
  • SAN (Storage Area Network): eigenes Netzwerk nur für Massenspeicher, an das die Server angeschlossen werden.
    • dedizierte Speichernetzwerke: verbinden Server und Speichersysteme über Breitbandnetze.
    • Als Übertragungstechnik meist Fibre-Channel.
    • Maximale Geschwindigkeit 100 Mbit/s.
  • NAS (Network Attached Storage): ans Netzwerk angeschlossener Speicher – wie Festplatte oder Rechner mit Netzwerkanschluss, allerdings ohne I/O-Möglichkeiten.

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