Storage Area Networks automatisieren Das richtige Design für Fibre Channel

Aufbau und Verwaltung eines Storage Area Networks (SAN) auf Fibre-Channel-Basis ist eine anspruchvolle und kostenintensive Aufgabe. Abläufe lassen sich bereits automatisieren.

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In einem modernen Speichernetzwerk sind Server und Speichergeräten meist auf Block-Level-Ebene miteinander verbunden. Als Speichergeräten kommen heute Festplatten, RAID Arrays oder Tape Libraries zum Einsatz. Netze auf dieser Grundlage werden als SAN bezeichnet, wobei sie theoretisch unter verschiedenen Protokollen laufen können.

Zu den gängigsten Netzwerkprotokollen zählt das „Internet Protocol“ (IP). Daten werden bei IP als Blöcke über das Netz verteilt. IP eignet sich allerdings nur für Applikationen, die prinzipiell fehlertolerant sind gegenüber Paketverlusten während des Transports und auch bei hohen Fehlerraten funktionieren. Im Unterschied zu einem LAN müssen die Daten im SAN schnell und zuverlässig übertragen und gespeichert werden. Deshalb gilt das Protokoll „Fibre Channel“ als Favorit.

Es gibt zwei gängige Varianten von Fibre-Channel-Installationen: Im Low-Cost-Bereich kommt meistens FC-AL (Arbitrated Loop) zum Einsatz, bei dem sich alle Endgeräte eine gemeinsame Bandbreite teilen. Bei FC-SW (Switched Fabric) sind die Endgeräte über Fibre Channel-Switches miteinander verbunden.

Performance steigern

Mehrere Faktoren beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit eines SANs: angeschlossene Server sowie Host Bus Adapter. Ferner kommt der Auswahl der Netzgeschwindigkeit eine besondere Rolle zu: Schon bei der Anschaffung von FC-Switches ist zu beachten, unter welchen Umständen sie sich zum Beispiel von 1Gbit auf 4Gbit zu skalieren lassen.

SAN-Netze lassen sich weiter optimieren, indem Server mit unterschiedlichen I/O-Anforderungen auf unterschiedliche RAID-Sets (Unterteilung von RAID-Systemen) verteilt werden. Server, die hohe I/O-Last produzieren, sollte man auf mehrere Ports oder Speichersysteme verteilen. Die höhere Last von Inter-Switch-Links lässt sich dagegen über ihre Bündelung (Trunking) ausgleichen. Beim Inter-Switch-Link-Protocol (ISL) handelt es sich um ein proprietäres Protokoll von Cisco Systems, welches VLAN-Informationen wie Datenströme zwischen Switches und Routern regelt.

SAN in Zonen strukturieren

Unter Berücksichtigung der Sicherheit in einem SAN hat sich Zoning als sinnvoll erwiesen. Diese Technologie, die manchmal mit VLANs in der IP-Netzwerkwelt verglichen wird, erlaubt es dem Administrator, Fabrics (Speichernetz-Netze) zu partitionieren, Geräte zu einer Gruppe zusammenzufassen und die Kommunikation zwischen jenen Geräten zu unterbinden, die nicht einer gemeinsamen Zone angehören. Zonen können sich überlappen und sie folgen sehr einfachen oder komplizierten Designmustern, je nach Situation.

Die einfachste Art dieser Technologie ist Port Zoning oder Hardware Zoning. Sie beruht auf der logischen Verknüpfung von Switchports, wobei sich ein Endgerät in mehreren Zonen befinden kann. Software Zoning beruht dagegen ausschließlich auf Software, die die Zoneneinteilung vornimmt. Die WWNs (World Wide Name) der Endgeräte werden hier logisch miteinander verbunden, wobei dieser Variante ein geringeres Sicherheitslevel im Vergleich zum Hardware Zoning zugeschrieben wird.

Während der Administrator für die tägliche Verwaltung der Zonenstruktur verantwortlich ist, kommt dem Designer eines SANs vorab die Aufgabe zu, mit der nötigen Kreativität zu überlegen, welche Geräte miteinander kombiniert werden sollen und welche nicht. Dazu gehört, den tatsächlichen Netzverkehr zwischen verschiedenen Speichergeräten zu antizipieren und so für die optimale Anordnung im SAN zu sorgen.

Dem Designer stehen heute mehrere Topologie eines SANs zur Auswahl: Kaskadierung, Ring, Mesh, Core/Edge oder Distance Extension. Je nach konkreten Anforderungen im Unternehmen wird man sich für eines dieser Modelle entscheiden. Wird beispielsweise ein SAN mit 30 Servern und fünf Disk-Subsystemen aufgebaut, kann man kaskadierte Switches oder Directors einsetzen. Dabei ist zu bedenken, dass Switches ihre Service-informationen selbstständig verteilen und kaskadierte Switches mehr Ports benötigen. Oft wird bei Directors das Argument genannt, sie hätten eine höhere Lebensdauer. Dies ist jedoch nicht richtig.

Automatisieren des SANs

Zu den Arbeiten, die dem Administrator durch automatische SAN-Funktionen abgenommen werden, gehören heutzutage: Entdecken neuer Ports und Adressen, Pfadauswahl und Umschalten im Fehlerfall. Außerdem gibt es eine automatische Funktion für gleichmäßige Lastverteilung.

Von manchen Herstellern wird in der letzten Zeit verstärkt der Begriff „Storage Ressource Management“ ins Spiel gebracht, ganz so, als ob es sich dabei um eine neue SAN-Disziplin handele. Neu ist lediglich, dass sich der Aufgabenbereich und der Umfang der Verwaltung der Speicherressourcen ausgedehnt haben. So gehören jetzt auch Disk- und Tape-Pooling, Space Management, Tape Sharing oder „Just-in-time“-Storage dazu.

Prinzipiell hat sich aber in der SAN-Verwaltung kaum etwas geändert, da die Technologie allmählich an das Ende ihrer Entwicklung gekommen zu sein scheint. Doch Alternativen zu dieser ausgereiften FC-Technik sind nicht zu sehen. iSCSI steht erst noch vor der Bewährungsprobe.

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