1.  Einleitung  1

2.  Allgemeiner Überblick über Speichertechniken  2

2.1  Serverzentrierte IT-Architektur.  2

2.2  Speicherzentrierte IT-Architekturen  2

2.3  Vorteile von Speichernetzen  3

3.  Die Technik, die dahinter steckt.  4

3.1  Das SCSI Protokoll  4

3.2  Intelligente Disksubsysteme  5

3.3  Fibre Channel als Basistechnik.  5

3.4  Der Fibre Channel Protokollturm  6

3.5  Drei Fibre Channel Topologien  8

3.6  Verwaltung von Speichernetzen  9

4.  Storage Area Network bei XXX GmbH.  11

4.1  Beschreibung der Ist-Situation.  11

4.2  Beschreibung des SAN.  11

5.  Vergleich zwischen SAN und konventioneller Lösung  13

5.1  Aufwand.  13

5.2  Kosten.  13

5.3  Zukunft.  13

6.  Schlussbetrachtung  14

Anhang 15   

1.  Abkürzungsverzeichnis.  15

2.  Anlagen.  16

3.  Literaturverzeichnis  23

- 1 - 1.Einleitung

Gespeicherte Daten und die darin enthaltenen Informationen stellen im heutigen Informationszeitalter "die Kronjuwelen" eines Unternehmens dar. Die immer größer werdende Datenmenge, die in vielen Unternehmen unter anderem wegen gesetzlichen Vorschriften zur digitalen Speicherung aller Geschäftsdaten, um mehr als 100 % jährlich wächst, stellt nicht nur immense Ansprüche an Speicherkapazitäten, sie erfordert auch neue Wege, um die Informationen sicher zu speichern, kostengünstig zu verwalten und den Applikationen schnell zur Verfügung zu stellen.

Herkömmliche Speichertechniken können diesen Forderungen heutzutage nicht mehr gerecht werden. Die steigende Datenflut kann nicht mehr optimal verwaltet werden und Erweiterungen der Speicherkapazitäten werden durch Hardware Einschränkungen, wie Server Steckplätze und Anschlussmöglichkeiten, vor allem aber durch steigenden Administrationsaufwand begrenzt. Ein modernes Speicherkonzept - das Storage Area Network - stellt neue Techniken zur Bewältigung des Datenaufkommens zur Verfügung.

Diese Arbeit vermittelt die Grundlagen eines Storage Area Networks, Basistechnologien und -architekturen und erläutert deren konkrete Umsetzung bei der XXX GmbH & Co. KG, nachfolgend XXX genannt.

- 2 - 2.Allgemeiner Überblick über Speichertechniken

2.1 Serverzentrierte IT-Architektur

In herkömmlichen IT-Umgebungen werden Speichersubsysteme in der Regel direkt über eine lokale Schnittstelle an einen Server angeschlossen. Man spricht von einer serverzentrierten IT-Architektur. ¹ Somit können andere Server nicht direkt auf diese Daten zugreifen, sie müssen über den Server gehen, mit dem der Speicher verbunden ist. Fällt dieser aus, kann nicht mehr auf die Daten zugegriffen werden. Diese feste Zuordnung von Speicher zu Server verhindert eine Mehrfachnutzung leistungsfähiger Storagesysteme durch andere Server, erhöht die Zeit für die Datensicherung und erschwert die Erweiterung und die Skalierbarkeit der gesamten Storageumgebung.

2.2 Speicherzentrierte IT-Architekturen

Abhilfe für die obig geschilderten Probleme ermöglicht ein neues Netzkonzept, das Storage Area Network. Storage Area Networks stellen eine Technik dar, die die Architektur von IT-Systemen grundlegend verändert hat. Die Idee, die dahinter steckt, ist Speicher und Server zu trennen. Der Datenspeicher wird als eine von den Servern getrennte, eigene logische Einheit betrachtet und ist nicht mehr nur Peripheriegerät, sondern zentrales Element in einem vernetzten System. ² Man spricht von einer Speicherzentrierten IT-Architektur. ³ Das bedeutet, dass parallel zu einem bereits existierenden LAN ein sekundäres Speichernetz installiert wird. Über dieses Hochgeschwindigkeitsnetz können alle Server ohne Umwege auf alle Daten und den gesamten Speicherplatz des Storage Systems zugreifen ("any to any Verbindung"). ⁴ Somit kann freier Plattenspeicher beliebig aufgeteilt werden. Aufgrund des separaten Speichernetzes ist ein LAN freies Backup in laufendem Betrieb mit maximaler Performance möglich. Dadurch wird das LAN nicht durch Backup Vorgänge belastet und die gesamte Bandbreite steht den Applikationen zur Verfügung.

¹ vgl. Anlage 1

² vgl. http://www.tecchannel.de/special/891/index.html

³ vgl. Anlage 2

⁴ vgl. Robbe (2001) S. 29

- 3 -Ein SAN ermöglicht Speicherkonsolidierung, große Flexibilität und hohe Sicherheit. Speicherkonsolidierung bedeutet, dass die vielen kleinen, direkt an die Server angehängten Festplatten durch einige große Disksubsysteme ersetzt werden. ⁵ Diese logische Zusammenfassung verteilter Datenspeicher bringt einen verbesserten Datenzugriff und ein einfacheres Datenmanagement mit sich. Der Administrations-und Wartungsaufwand reduziert sich um ein Vielfaches.

Als Übertragungsmedium innerhalb eines Storage Area Networks hat sich die Fibre Channel Technik durchgesetzt. Da es sich hierbei um eine Schlüsseltechnik bei modernen Speichernetzen handelt, ist ihr ein eigenes Kapitel gewidmet. Das SAN ist entwickelt worden, damit sowohl Server als auch Speichersubsysteme in der Lage sind, große Datenmengen mit hohen Geschwindigkeiten untereinander auszutauschen. Und genau deswegen kommen die Stärken eines SANs zur Geltung, wenn direkte Zugriffe auf erhebliche Datenvolumina die operativen Prozesse im Unternehmen bestimmen. Dies ist bei Anwendungen wie Enterprise Ressource Planning (ERP), Customer Relationship Management (CRM) oder Data Warehouse Systemen der Fall.

2.3 Vorteile von Speichernetzen

Die wesentlichen Vorteile von Speichernetzen lassen sich noch einmal wie folgt zusammenfassen: ⁶ Entfernungen: ^- Ineinem SAN lassen sich Entfernungen bis zu 10 km überbrücken. Damit können gebäudeübergreifende Systemimplementationen problemlos realisiert werden. Anschlussmöglichkeiten: ^- EinSAN bietet die Möglichkeit, je nach Topologie bis zu 16 Millionen Geräte wie Server, Speichersysteme und verschieden Netzwerkkomponenten anzuschließen. Mit SCSI lassen sich lediglich 15 Geräte an einen Server anschließen. Die Problematik der Erweiterung von Speicher gehört somit der Vergangenheit an.

⁵ vgl. Troppens/Erkens (2002) S. 4

⁶ vgl. Robbe (2001) S. 30

- 4 -Skalierbarkeit: ^- Ineinem SAN lassen sich Hardwarekomponenten verschiedener Hersteller miteinander vereinen. Leistungsfähigkeit: ^- SANist momentan das schnellste Medium für den Datenaustausch zwischen Server und Speichersystemen. Es werden Übertragungsraten von 100 MByte/s und mehr erzielt. Verfügbarkeit: ^- Hochverfügbarkeitsstrukturenlassen sich innerhalb eines SANs problemlos abbilden. Einfaches Management: ^- Daskomplette Speichernetz kann von einer zentralen Stelle aus administriert werden. Auch ermöglicht ein SAN ein einfacheres Datenmanagement.

Auf einige der genannten Punkte wird im Laufe dieser Arbeit noch näher eingegangen werden.

3. Die Technik, die dahinter steckt

In diesem Kapitel sollen die nötigen Grundlagen zum Verständnis des Aufbaus eines Speichernetzes vermittelt werden.

3.1 Das SCSI Protokoll

Das Small Computer System Interface (SCSI) definiert einen parallelen Bus zur Übertragung der Daten mit zusätzlichen Leitungen für die Steuerung der Kommunikation. Das SCSI Protokoll regelt die Kommunikation von Geräten über den SCSI Bus. Dazu legt es fest, wie die Geräte diesen Bus reservieren und in welchem Format die Daten übertragen werden. Außerdem ist das SCSI Protokoll für die Adressierung von Geräten verantwortlich. Dazu führt es SCSI IDs und Logical Unit Numbers (LUN) ein. Bei Speichersubsystemen versteht man unter einer LUN die Zusammenfassung mehrerer physikalischer Platten zu einer virtuellen. Theoretisch könnte ein Speichernetz über den SCSI Bus realisiert werden, in der Praxis dient aber das SCSI Protokoll lediglich zur Kommunikation in einem Fibre Channel Netz. 7

⁷ vgl. Troppens/Erkens (2002) S. 64

- 5 - 3.2Intelligente Disksubsysteme

Ein Disksubsystem kann man sich als einen Festplattenserver vorstellen. Server werden über Standard I/O-Techniken wie SCSI oder Fibre Channel, auf das später näher eingegangen wird, mit den Anschlussports des Disksubsystems verbunden und können so dessen Speicherkapazität nutzen. In vielen Disksubsystemen befindet sich zwischen den Anschlussports und den Festplatten ein Controller, der mit Hilfe der sogenannten RAID Verfahren die Verfügbarkeit der Daten deutlich erhöht. Ein RAID Controller kombiniert mehrere physikalische Festplatten zu einer virtuellen und kann die Daten, die ein Server auf eine virtuelle Platte speichern möchte, mit Hilfe der RAID Level auf verschiedene Arten den physikalischen Festplatten zuweisen. 8

Der Vorteil des Disksubsystems besteht darin, dass freier Speicher flexibel jedem Server zugeordnet werden kann, der an das Disksubsystem angeschlossen ist. Der Controller versucht außerdem mit Hilfe des Cache die Schreib- und Lesezugriffe der Server durch eine Art Puffer zu beschleunigen.

Weitere Funktionen intelligenter Disksubsysteme sind Instant Copies um Daten virtuell zu kopieren, Remote Mirroring zum Spiegeln der Daten auf ein weiteres Disksubsystem und LUN Masking um die Zugriffskontrolle zu regeln.

3.3 Fibre Channel als Basistechnik

Sehr oft werden die Begriffe Storage Area Network und Fibre Channel gleichgesetzt, Fibre Channel bezeichnet aber lediglich eine Übertragungstechnik mit der sich Speichernetze verwirklichen lassen. SANs lassen sich prinzipiell auch mit anderen Verbindungstechniken wie Gigabit Ethernet realisieren, jedoch hat sich Fibre Channel heute als quasi die Standard Technik bei der Verwirklichung von Speichernetzen herauskristallisiert. 9

Ursprünglicherweise sollte Fibre Channel als Backbone Technik für die Verbindung von LANs entwickelt werden, bis sich herausstellte, dass sich die Entwurfsziele von Fibre Channel mit den Anforderungen an eine Übertragungstechnik für Speichernetze wie

eine serielle Übertragung für hohe Geschwindigkeit und weite Entfernungen, ^- einegeringe Rate an Übertragungsfehlern, ^{- 8} vgl.Anlage 3

⁹ vgl. Troppens/Erkens (2002) S. 65