SANs zählen nach wie vor zu den teuren und komplexen Hardware-Komponenten eines Rechenzentrums. Um Kosten und Verwaltungsaufwand zu minimieren, suchen Anwender nach effizienten Speichermethoden. Lösungsansätze gibt es viele verschiedene – bis hin zur Abschaffung des SANs an sich.

Max Lessel

Im direkten Vergleich zu den Anschaffungskosten eines SANs wirken die eigentlich arbeitenden Server geradezu billig. Alleine für den Preis eines einzigen Fibre-Channel-Switches könnten Administratoren zwei moderat ausgerüstete x86-Rack-Server anschaffen. Daher ist es im Interesse der IT-Verwalter, die Speichersysteme so effizient wie es nur irgend geht auszulasten, um nicht noch größere anschaffen zu müssen. Die technischen Raffinessen, welche den Speicher tatsächlich »effizient« gestalten, entwickeln sich laufend weiter. So galten iSCSI-Arrays vor Jahren als effizient, da sie ohne FC auskamen und Subsysteme mit SATA konnten die Effizienz mit viel Kapazität auf wenigen günstigen Platten steigern.

Viele der Effizienz-Technologien des Jahres 2012 hat die Redaktion von speicherguide.de schon in aller Ausführlichkeit beschrieben. Dazu zählt die dynamische Provisionierung als Weiterentwicklung des Thin-Provisioning. Die Technik erlaubt, vom Dateisystem gelöschte Daten auch auf der Ebene des Blockspeichersystems frei zu geben. Allerdings ist Dynamic-Provisioning eine Funktion, welche sich nicht alleine auf dem Speichersystem umsetzen lässt. Es erfordert die Kooperation der jeweiligen Dateisysteme, welche das Speichersystem über frei gewordene Blöcke informieren müssen.

Das Storage Tiering verlagert Blöcke gemäß ihrer Nutzung auf verschiedene Festplattenklassen. Blöcke mit viel I/O landen auf SSDs oder schnellen SAS-Laufwerken, selten benutzte Daten auf SATA-Disks. Schnelle und dennoch geräumige Speichersysteme lassen sich so mit geringerer Anzahl an günstigeren Disks umsetzen. Tiering verlangt jedoch von den Speicherherstellern gänzlich neue Subsystem-Architekturen. Aktuell kristallisieren sich neue effiziente Speicheransätze heraus, die weitaus radikaler vorgehen, als nur Disks im Subsystem anders zu adressieren und freie Blöcke wieder nutzbar zu machen.

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Die Software macht das SAN

Wer ein Speicher-Array in seine Bestandteile zerlegt, trifft auf altbekannte Server-Komponenten: Disks, RAID-Controller, Prozessoren und Speichermodule – es gibt kaum noch proprietäre »SAN-Raketentechnik« und Custom-Asics. Auch der Prozessoren-Wildwuchs schrumpft. Wo frühere SAN-Controller spezielle RISC-CPUs auf besonderen Boards verwendeten, sitzen heute x86-CPUs auf Standard-Server-Motherboards. Etliche moderne SAN-Lösungen verzichten bereits auf den RAID-Controller und lassen die CPU die Paritäten errechnen und die Datenblöcke auf die Platten verteilen. Anders ausgedrückt: Viele moderne Speichersysteme sind aus Sicht der Hardware nicht viel mehr als ein simpler PC-Server welcher eine Gruppe von Platten in einem JBOD adressiert. Die komplette Logik läuft im jeweiligen Storage-Betriebssystem. Und auch hier geht der Wildwuchs an Basis-Betriebssystemen zurück. Wo früher eigene Real-Time-Kernel auf Risc-CPUs werkelten, verrichtet heute immer häufiger BSD-, Windows- oder Linux-OS ihren Dienst. Ein paar Beispiele: Compellent (BSD), DataCore (Windows), EMC »CLARiiON Flare« (Windows), FalconStor (Linux), HP Lefthand (Linux), NetApp »ONTAP« (BSD), Nexenta (Solaris) und, Open-E »DSS« (Linux).

Die Storage-Features eines Speichersystems hängen heute alleine von der Software ab. Und die Software nebst OS lässt sich problemlos auf einem Hypervisor virtualisieren.

SAN virtuell

Nahezu alle Rechenzentren arbeiten heute ganz oder teilweise virtualisiert. Aktuelle Lösungen setzen Server ohne Datenplatten ein, welchen ein Shared-Storage zur Seite steht. Aus Redundanzgründen arbeiten größere Unternehmen mit gespiegelten SAN-Speichersystemen.

Erste Lösungen verzichten nun gänzlich auf einen Shared-Storage und kehren zu Servern voller lokaler Platten zurück. Eine VM betreibt dann das virtuelle SAN-Storage mit allen lokalen Platten des Hosts. Für die Redundanz lassen sich die virtuellen SAN-Filer in den Hosts spiegeln und sorgen damit für die nötige Ausfallsicherheit. Für die Spiegelung wiederum reichen virtuelle LAN-Kanäle auf der Netzwerkanbindung der Hosts aus, ein eigenes SAN braucht es hier nicht mehr.

Mit der Einführung von »ESX5« hat VMware erstmals eine eigene Virtual-Storage-Appliance auf den Markt gebracht. Die aktuelle Version 1.0 kann noch nicht ganz überzeugen, verschleudert sie doch 75 Prozent der Brutto-Plattenkapazität für RAID10 und Spiegelung und unterliegt auch sonst diversen Funktionseinschränkungen. Doch mit dem anstehenden Update auf ESX 5.1 soll auch eine überarbeitete virtuelle Storage Applaince 1.5 folgen, die vor allem mehr Nettokapazität liefert und kein komplexes Management erfordert.

Neben Vmware haben auch Speicherhersteller erste virtuelle Arrays im Angebot. HP nutzte seine virtuelle Lefthand-Lösung für Tests und um einen Quorum-Node in einem Speichercluster mit einer geraden Anzahl physischer Storage-Arrays einzufügen. In der Zwischenzeit ist die HP VSA ein vollwertiges virtuelles Storage-Array für produktive Virtualisierungs-Lösungen ohne Shared-Storage.

Auch Netapp hat die Zeichen der Zeit erkannt und einen virtuellen Filer veröffentlicht. Der ist zwar aktuell noch an die Server-Hardware eines Anbieters gebunden, jedoch ist es nur eine Frage der Zeit, bis es die virtuelle FAS als eigenständige SAN-Lösung zu kaufen gibt. Anbieter wie Datacore, Open-E, Nexenta und Falconstor als klassiche SAN-Software-Hersteller haben schon länger passende Lösungen für virtualisierte Filer im Angebot: Gerade bei kleineren Virtualisierungs-Installationen und Außenstellen dürfte sich der Trend zu den virtuellen SAN-Appliances zügig durchsetzen, da Anwender hier viel Geld einsparen können.

NAS als das neue SAN

Vmware »vSphere«-Installationen akzeptieren als Shared-Storage neben Block-Devices mit SAS, iSCSI und FC auch NFS-Freigaben. Anfangs setzten diese Option nur wenige Anwender ein, da es hier und da Performance-Probleme gab. Doch mit NFS v4 und verbesserten NFS-Client-Routinen im ESX5-Hypervisor können NFS-NAS-Filer in Vmware-Umgebungen problemlos Block-Storages ersetzen. Besonders in Kooperation mit 10-Gbit/s-Netzwerken erscheint NFS als interessante Alternative zum deutlich teureren 8 Gbit/s FC-SAN. Auch hier kann der NFS-Filer selbst als virtuelle Maschine auftreten und die Disk-Ressourcen der zugrunde liegenden Hosts verwenden.

Microsoft springt ebenfalls auf diesen Zug auf. »Hyper-V V3« soll ohne shared Block-Storage und Clustere-Shared-Volumes auskommen, indem es die VHD-Dateien der virtuellen Maschinen einfach auf CIFS-Freigaben platziert. Etwas Ähnliches setzen viele Anwender bereits mit Exchange-Clustern ein. Auch die Zweckentfremdung von NAS als SAN spart Kosten ein, denn die Lösung kommt ohne ein separates SAN aus und liefert genug Performance für kleine und mittelgroße Unternehmen.

Virtuelle und physische Speicher müssen kompatibel sein

Der Trend zu virtuellen NAS/SAN-Lösungen wird sicher nicht von heute auf morgen alle großen SAN-Systeme erübrigen. Speziell für den Betrieb kleinerer Installationen in Außenstellen scheinen virtuelle SAN-Lösungen jedoch sehr attraktiv. Hersteller mit zueinander kompatiblen, virtuellen und physischen Speicherlösungen können hier besonders punkten. Ihre SAN-Funktionen wie Spiegelung und Replikation binden von einem zentralen Datacenter mit physischem SAN alle Außenstellen einheitlich an. Auch wenn diese selbst über kein physisches SAN verfügen.