Daten gehen eigene Wege

"Storage Area Networks", kurz SANs, sind gegenwärtig in aller Munde. Die meisten dieser Speichernetze verwenden den Fibre Channel als Transportmedium. Jürgen Haekel, Bernd Reder

Die Erfahrungen in Großrechnerumgebungen belegen, dass ein Storage-Netz die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit einer IT-Infrastruktur verbessert. Das gilt für die Zugriffszeiten und die Verfügbarkeit der Informationen. Lange Zeit war es jedoch weder technisch machbar noch erforderlich, diese Architektur auf Client-Server-Umgebungen zu übertragen. Das änderte sich, als die Datenmengen explosionsartig zunahmen. Der Vorteil, nämlich Ressourcen dort bereitzustellen, wo sie gebraucht wurden, entwickelte sich zum Bumerang: Die Verwaltung des Netzes wurde komplizierter, und der Transfer großer Datenmengen "fraß" immer mehr Netzwerk-Bandbreite. Aus dieser Situation heraus entstand die Idee, Server und Massenspeicher mit Hilfe von SANs zu konsolidieren.

Vier Cluster-Rechner haben Zugriff auf die drei angeschlossenen Speichersysteme.

Für ein SAN kommen mehrere Netzwerktechniken in Frage: neben dem Escon-Channel auch SCSI, das "High Performance Parallel Interface" (Hippi) oder die "Serial Storage Architecture" (SSA). Die meisten SANs nutzen jedoch den Fibre Channel (FC). "Die Vorteile der Fibre-Channel-Technologie sind nicht von der Hand zu weisen. Sie wird deshalb immer mehr zur Storage-Architektur des 21. Jahrhunderts", so die Einschätzung von Wolfgang Schallhorn, Geschäftsführer des Systemhauses Cope GmbH aus Olching bei München, das sich auf Lösungen für das Speichern großer Datenmengen spezialisiert hat. Zur Auswahl stehen beim Fibre Channel drei Architekturen:

-die Fabric-Struktur,

-die "Arbitrated Loop" und

-die Point-to-Point-Topologie.

Alle drei bieten Durchsatzraten bis 200 MByte/s im Vollduplex-Betrieb und arbeiten mit Kupfer- und Glasfaserverkabelung. In SANs spielt die Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen zwei Systemen kaum eine Rolle. Wichtiger sind die "Fibre Channel Arbitrated Loop"- und die "Switched Fabric"-Topologie. Am weitesten verbreitet ist gegenwärtig die Arbitrated Loop (FC-AL). Bei FC-AL lassen sich pro Schleife (Loop) bis zu 127 Nodes anschließen. Einer von ihnen kann mit einer "Switched Fabric" verbunden werden. In der Praxis sollte eine Loop allerdings nicht mehr als 50 bis 60 Nodes enthalten. Dazu zählen alle aktiven Komponenten, beispielsweise Festplatten, Hubs und Host-Bus-Adapter. Jedes Element muss über einen "nl_port" (Node Loop Port) verfügen.

Ähnlich wie in Token-Ring-LANs kann in einer AL nur ein Gerät zur selben Zeit aktiv sein. Die maximale Bandbreite beträgt innerhalb einer FC-AL 100 MByte/s, die sich die angeschlossenen Systeme teilen müssen. Das kann die Performance beeinträchtigen, etwa dann, wenn mehrere Server auf dasselbe Massenspeichersystem zugreifen. Ein weiteres Manko sind die unzureichenden Sicherheitsfunktionen: Jeder Node kann die anderen Teilnehmer einer Loop "sehen".

Zu sichernde Daten gelangen über ein FC-Netz zu den Massenspeichern. Als Transportprotokoll kommen SCSI oder TCP/IP in Frage.

Um FC-AL für Storage Area Networks tauglich zu machen, waren einige Änderungen notwendig. So kommt LUN-Masking (LUN = Logical Unit Number) zum Einsatz. Dieses Verfahren verhindert, dass ein Knoten die Ressourcen anderer Nodes "anzapfen" kann. Für ein weiteres Problem ist nicht primär FC-AL verantwortlich, sondern das zugrunde liegende SCSI-Protokoll: Es "kennt" kein Sharing, das heißt es geht davon aus, dass alle Geräte am Bus zu einem bestimmten Host gehören.

Die Ausdehnung einen FC-Netzes lässt sich so auf mehrere Hundert Kilometer erhöhen.

Die dritte Lösung ist der Einsatz von Fibre-Channel-Switches. An sie werden die Nodes angeschlossen. Für jede Verbindung zum Switch steht dann eine Bandbreite von 100 MByte/s zur Verfügung. Bei der Switched-Fabric-Topologie werden sowohl f_ports als auch n_ports verwendet. Innerhalb eines Fabric-Netzes können bis zu 16 Millionen Nodes adressiert werden. Zu den Stärken der Fabric-Topologie zählen die integrierten Sicherheitsfunktionen. Der Systemverwalter kann exakt definieren, welcher Node auf welchen anderen Knoten zugreifen darf. Allerdings ist die Fabric-Topologie noch nicht weit verbreitet. Ein Grund dafür ist der Preis für die Switches: Sie kosten etwa das Sechsfache dessen, was der Anwender für einen Fibre-Channel-Hub veranschlagen muss, der in FC-AL-Topologien Verwendung findet. "Obwohl die meisten Anwender bis dato mit FC-AL arbeiten, ist es nur eine Frage der Zeit bis die Fabric-Topologie vermehrt eingesetzt wird und größere SANs realisiert werden können", räumt Wolfgang Schallhorn jedoch der Switched-Fabric-Lösung gute Chancen ein.