Zugriffssteuerung auf Speichergeräte Was ist ein Storage-Controller?

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Ein Storage-Controller ist auf einer Seite mit einem Computer oder Server und auf der anderen Seite mit Storage-Geräten wie Festplatten oder Flash-basierten Speichergeräten verbunden. Er steuert den Zugriff auf die Storage-Geräte und präsentiert sie dem Computer oder Server als logische Einheiten. Einfache Controller sind im Motherboard eines Rechners integriert, leistungsfähigere Lösungen sind als Einsteckkarten oder separate Geräte realisiert.

Aufgabe eines Storage-Controllers ist es, den Zugriff auf mehrere Speichergeräte wie Festplatten oder Flash-basierte Storage-Geräte zu steuern und den Speicherplatz in Form von logischen Einheiten einem Computer oder Server bereitzustellen. In einfachen Rechnern ist der Controller direkt auf dem Motherboard integriert. Komplexere und leistungsfähigere Ausführungen sind beispielsweise in Form von PCI-Einsteckkarten oder als separate Geräte realisiert.

In modernen Enterprise-Architekturen oder High-Performance-Computing-Umgebungen (HPC-Umgebungen) werden die Controller zum Teil als Storage-Prozessoren oder Array-Controller bezeichnet. Sie haben wesentlichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems und steuern große Festplattenverbünde oder Storage-Arrays. RAID-Controller gehören ebenfalls zur Kategorie der Storage-Controller.

Storage-Controller bestehen aus mehreren Komponenten. Sie besitzen Rechenleistung (CPU), Zwischenspeicher (Cache-Memory) und Schnittstellen oder Netzwerkinterfaces für die Verbindungen zu Speichergeräten und zu Computern oder Servern. Die Schnittstelle zu den Storage-Geräten wird auch als Backend-Interface und die Schnittstelle zu den Rechnern als Frontend-Interface bezeichnet.

Typische Protokolle des Backend- oder Frontend-Interfaces sind Serial Attached Storage (SAS), Fibre Channel oder SCSI und iSCSI. Auf den Frontend- und Backend-Schnittstellen eines einzelnen Controllers kommen teilweise unterschiedliche Protokolle zum Einsatz. Er verwendet beispielsweise FC auf der Frontend-Schnittstelle und SATA auf der Backend-Schnittstelle.

Erhält ein Controller eine Anfrage eines Rechners zum Schreiben von Daten, bestimmt er das physische Speichergerät und sorgt für die Ablage der Daten auf diesem Gerät. Beim Lesen lokalisiert der Controller den physischen Ablageort der Daten, liest die Daten und übermittelt sie dem Rechner. Neben der Steuerung der Schreib- und Lesezugriffe übernehmen Controller abhängig von ihrem Typ zahlreiche weitere Aufgaben wie das Management von Redundanzgruppen, Klonen oder Replizieren, Ausführen von Snapshots, Thin Provisioning, Auto-Tiering, Deduplizierung und einiges mehr.

Der RAID-Controller als typischer Storage-Controller

Ein RAID-Controller ist ein typischer Storage-Controller. Er verbindet mehrere voneinander unabhängige physische Festplatten zu einem logischen Verbund, dem sogenannten RAID-Verbund, und bildet eine Abstraktionsschicht zwischen den verbundenen Rechnern und den physischen Speichergeräten. Mithilfe eines RAID-Verbunds lassen sich die Ausfallsicherheit und/oder die Performance im Vergleich zu einzeln betriebenen Festplatten verbessern. Der RAID-Controller organisiert und steuert den Festplattenverbund. Abhängig vom realisierten RAID-Level koordiniert er die Kommunikation innerhalb des Verbunds und steuert die Lese- und Schreibzugriffe. Neben Hardware-RAID-Controllern existieren auch Software-basierte RAID-Controller.

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