Was ist ein Storage Area Network (SAN)?

Computerspeicher und lokale Speicherressourcen bieten möglicherweise nicht genügend Speicher, Speicherschutz, Mehrbenutzerzugriff oder Geschwindigkeit und Leistung für Unternehmensanwendungen. Daher setzen die meisten Unternehmen zusätzlich zu Network Attached Storage (NAS) eine Form von SAN ein, um die Effizienz zu steigern und die Datenverwaltung zu verbessern.

Bisher konnte nur eine begrenzte Anzahl von Speichergeräten an einen Server angeschlossen werden, wodurch die Speicherkapazität eines Netzwerks begrenzt war. Ein SAN bietet jedoch eine Netzwerkflexibilität, die es einem Server oder vielen heterogenen Servern in mehreren Rechenzentren ermöglicht, ein gemeinsames Speicherdienstprogramm zu nutzen. Das SAN eliminiert die herkömmliche dedizierte Verbindung zwischen einem Netzwerkdateiserver und einem Speicher – und das Konzept, dass der Server die Speichergeräte effektiv besitzt und verwaltet –, wodurch Bandbreitenengpässe vermieden werden. Ein SAN eliminiert einzelne Ausfallpunkte, um die Speicherzuverlässigkeit und -verfügbarkeit zu verbessern.

Ein SAN eignet sich auch optimal für eine Notfallwiederherstellung (Disaster Recovery – DR), da ein Netzwerk viele Speichergeräte umfassen kann, darunter Festplatten, Magnetbänder und optische Speicher. Das Speicherdienstprogramm befindet sich möglicherweise auch weit entfernt von den Servern, die es verwendet.

Das SAN gibt das Speichergerät frei, sodass es sich nicht auf einem bestimmten Serverbus befindet. Der Speicher wird direkt an das Netzwerk angeschlossen, sodass der Speicher ausgelagert und funktional über das gesamte Unternehmen verteilt wird. Das SAN zentralisiert auch Speichergeräte und das Clustering von Servern, wodurch eine einfachere und kostengünstigere zentralisierte Verwaltung erreicht und die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden.

SANs, die in der Regel Speichersysteme auf Blockebene verwenden, ermöglichen eine bessere Leistung von Anwendungen zur Datenverschiebung, indem sie Daten mit geringem Servereingriff direkt von der Quelle zum Ziel übertragen. Unternehmen können jedoch jedes für ihre Infrastruktur geeignete Netzwerkdateisystem (NFS) verwenden. Mit SANs können auch mehrere Hosts auf mehrere Speichergeräte zugreifen, die mit demselben Netzwerk in neuen Netzwerkarchitekturen verbunden sind. Ein SAN kann die folgenden Vorteile bieten:

Speicher ist unabhängig von Anwendungen verfügbar und kann über mehrere Pfade abgerufen werden, um die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wartbarkeit zu erhöhen.

SANs übertragen und verlagern die Speicherverarbeitung von Servern auf separate Netzwerke.

SANs erleichtern die Verwaltung, Skalierbarkeit, Flexibilität und Hochverfügbarkeit.

SANs schützen Daten mit einer Remote-Kopie vor Katastrophen und bösartigen Angriffen.

SANs vereinfachen die Verwaltung durch die Erstellung einzelner Bilder von Speichermedien.

Ein SAN wird manchmal auch als Netzwerk hinter den Servern bezeichnet und umfasst eine Kommunikationsinfrastruktur, die physische Verbindungen bereitstellt und es einem Any-to-Any-Gerät ermöglicht, über miteinander verbundene Elemente wie Switches und Directors eine Brücke über das Netzwerk zu schlagen. Das SAN kann auch als Erweiterung des Storage Bus-Konzepts betrachtet werden. Dieses Konzept ermöglicht die Verbindung von Speichergeräten und Servern unter Verwendung ähnlicher Elemente, wie z. B. lokale Netzwerke (LAN) und Weitverkehrsnetzwerke (WAN). Ein SAN umfasst auch eine Verwaltungsschicht, die die Verbindungen, Speicherelemente und Computersysteme organisiert, was wiederum stabile Datenübertragungen fördert.

Heutige SANs schaffen neue Methoden zur Anbindung von Speicher an Servern und ermöglichen so eine hohe Verfügbarkeit und Leistungsverbesserung. Sie verbinden gemeinsam genutzte Speicher-Arrays und Bandbibliotheken mit mehreren Servern, die von geclusterten Servern zur Ausfallsicherung verwendet werden. Und sie können herkömmliche Engpässe im Netzwerkverkehr umgehen und ermöglichen auf drei Arten direkte Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen zwischen Servern und Speichergeräten:

Ein SAN-Switch ist das Herzstück der meisten Storage Area Networks. Sein einziger Zweck besteht darin, den Speicherdatenverkehr zwischen Servern und gemeinsam genutzten Speicherpools zu verschieben. Ein Switch verbindet mehrere Host-Server, die aus Speicherservern und Geräten bestehen, um ein SAN zu erstellen. Einige Switches können als eigenständiges Gerät zum Aufbau einer einfachen SAN-Struktur verwendet werden. 

Andere können mit anderen Switches verbunden werden, um eine größere SAN-Struktur zu erstellen. SAN-Strukturen sind aktive, intelligente und nicht gemeinsam genutzte Verbindungen mehrerer SAN-Switches. Sie erhöhen die Anzahl möglicher Verbindungen in einem SAN. Fibre Channel-Hostbusadapter (HBA) verbinden Switches mit Dateiservern.

Die Kernkomponenten eines SAN sind Server, Speicher und Netzwerkinfrastruktur.

Die Serverinfrastruktur ist der Grund für alle SAN-Lösungen, und diese Infrastruktur umfasst eine Mischung von Serverplattformen. Mit Initiativen wie Serverkonsolidierung und Internethandel steigt der Bedarf an SANs, wodurch die Bedeutung von Netzwerkspeichern zunimmt.

Ein Speichersystem kann aus Festplattensystemen und Bandsystemen bestehen. Das Festplattensystem kann HDDs, SSDs oder Flash-Laufwerke beinhalten. Das Bandsystem kann aus Bandlaufwerken, Band-Autoloadern und Bandbibliotheken bestehen.

Die SAN-Konnektivität besteht aus Hardware- und Softwarekomponenten, die Speichergeräte und Server miteinander verbinden, einschließlich Fibre Channel. Hardware kann Hubs, Switches, Gateways, Directors und Router umfassen. Die Software umfasst die SAN-Verwaltungssoftware.

Ein Storage Area Network-Protokoll ist ein Verbindungstyp, der festlegt, wie Geräte und Switches innerhalb einer SAN-Struktur miteinander kommunizieren. Ein SAN kann ein oder mehrere Protokolle verwenden. Bestimmte Geräte sind Multiprotokoll-Router und -Geräte.

Multiprotokoll-Router und -Geräte können besser skaliert und verwaltet werden und bieten mehr Sicherheit. Sie ermöglichen die Kommunikation von Geräten in separaten SAN-Strukturen, ohne die Strukturen zu einer einzigen, großen Meta-SAN-Struktur zusammenzuführen. Je nach Hersteller unterstützen Multiprotokoll-Router und -Geräte viele Protokolle, wie z. B. Server Message Block (SMB), und bieten eigene Funktionen, wie z. b. Zoning. Im Folgenden finden Sie eine Liste der SAN-Verbindungstypen:

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) ist ein IP-basiertes Standardprotokoll für die Verbindung von Datenspeichergeräten über ein Netzwerk und die Übertragung von Daten durch Übertragung von SCSI-Befehlen über IP-Netzwerke. Die Verwendung des iSCSI-Protokolls für IP-basierte SANs ermöglicht es den Kunden, die gleichen Netzwerktechnologien für die Speicherung, das Speichermanagement und die Datennetze zu nutzen. Und da iSCSI TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) verwendet, kann iSCSI über fast jedes physische Netzwerk laufen.

Fibre Channel Protocol (FCP) ist das serielle SCSI-Befehlsprotokoll, das in Fibre Channel-Netzwerken verwendet wird. Es bietet einen höheren Durchsatz als ein lokales Netzwerk (LAN). Es handelt sich um eine Netzwerktechnologie mit Gigabit-Geschwindigkeit, die hauptsächlich für Speichernetzwerke verwendet wird und das Standardprotokoll für offene Systeme ist. FCP wurde erstmals im Supercomputerbereich eingesetzt und hat sich zum Standardverbindungstyp für SANs im Unternehmensspeicher entwickelt.

FCoE (Fibre Channel over Ethernet) ist ein Protokoll zum Routing von FC-Paketen über Ethernet. Es kann die Flexibilität und Vereinfachung der SAN-Infrastruktur verbessern. Es ersetzt dedizierte Switching-Lösungen für LANs und SANs durch ein einziges Gerät, das beide Arten von Daten übertragen kann: IP-Pakete und Speicherdaten. Diese Bereitstellungen werden als konvergente Netzwerke bezeichnet.

FCIP (Fibre Channel over IP) wird auch als Fibre Channel Tunneling oder Storage Tunneling bezeichnet.Diese Methode ermöglicht die Übertragung von Fibre Channel-Informationen über das IP-Netzwerk. Die meisten Unternehmen verfügen über eine bestehende IP-Infrastruktur und finden es daher attraktiv, geografisch verteilte SANs zu relativ geringen Kosten zu verbinden.

FC-NVMe (Non-Volatile Memory Express over Fibre Channel) ist eine Host-Controller-Schnittstelle und ein Speicherprotokoll. Es beschleunigt die Datenübertragung zwischen Unternehmens- und Client-Systemen und Solid State-Laufwerken (SSD) über den Hochgeschwindigkeits-PCIe-Bus (Peripheral Component Interconnect Express) eines Computers.

Im Gegensatz zu Direct Attached Storage (DAS) ermöglicht netzwerkbasierter Speicher mehreren Computern den Zugriff über ein Netzwerk, wodurch er besser für den Datenaustausch und die Zusammenarbeit geeignet ist. Aufgrund seiner externen Speicherfähigkeit eignet er sich auch besser für Backups und Datenschutz. Zwei typische netzwerkbasierte Speicherkonfigurationen sind Network Attached Storage (NAS) und Storage Area Network (SAN).

NAS ist oft ein einzelnes Gerät, das aus redundanten Speichercontainern oder einem redundanten Array unabhängiger Festplatten (RAID) besteht. Ein SAN-Speicher kann ein Netzwerk aus mehreren Geräten sein, darunter SSD- und Flash-Speicher, Hybrid Speicher, Hybrid Cloud-Speicher, Backup-Software und -Geräte sowie Cloud-Speicher. Die Wahl der richtigen Lösung, die zu Ihren Anwendungsfällen passt, ist wichtig. So unterscheiden sich NAS und SAN:

• Netzwerk aus mehreren Geräten
• Block Storage-System
• Fibre Channel-Netzwerk
• Optimiert für mehrere Benutzer
• Schnellere Leistung
• Hochgradig erweiterbar
• Höhere Kosten und komplexe Einrichtung

• Einzelnes Speichergerät oder RAID
• File Storage-System
• TCP/IP-Ethernet-Netzwerk
• Begrenzte Benutzeranzahl
• Begrenzte Geschwindigkeit
• Begrenzte Erweiterungsmöglichkeiten
• Niedrigere Kosten und einfache Einrichtung