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Konzept für verteilte Computerarchitekturen Was ist eine Shared-Disk-Architektur?

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Die Shared-Disk-Architektur ist ein Konzept für verteilte Computingarchitekturen. Mehrere Einzelsysteme oder Knoten greifen über ein Netzwerk oder Bus-System auf einen gemeinsamen Disk-basierten Speicher zur. Die Systeme verfügen über eigene Rechenleistung und eigenen Arbeitsspeicher. In einer Shared-Disk-Architektur sind Mechanismen vorzusehen, die den konkurrierenden Zugriff oder das Überschreiben der Daten verhindern.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - Fotolia)

Bei einer Shared-Disk-Architektur handelt es sich um ein Konzept für verteilte Computerarchitekturen. Neben der Shared-Disk-Architektur existieren weitere Konzepte wie die Shared-Everything-Architektur (Shared-All-Architektur), Shared-Nothing-Architektur oder Shared-Memory-Architektur. In einer Shared-Disk-Architektur greifen mehrere Einzelsysteme oder Knoten auf einen gemeinsamen Disk-basierten Speicher zu. Die Systeme verfügen über eigene Rechenleistung (CPU) und eigenen Arbeitsspeicher (RAM), benötigen aber zur Ausführung ihrer Aufgaben Zugang zur gemeinsamen Speicherressource.

Der Zugriff erfolgt über Netzwerkverbindungen oder Bus-Systeme. Ein auf dem Storage arbeitendes Dateisystem benötigt Mechanismen, um den konkurrierenden Zugriff auf die Daten oder das unbeabsichtigte Überschreiben der Daten zu regeln. Typische Anwendungen der Shared-Disk-Architektur sind Hochverfügbarkeits-Cluster oder Datenbanksysteme. Im Gegensatz zu lokal verbundenen Festplatten eines Direct Attached Storage (DAS) kommen netzwerkfähige Schnittstellen und Protokolle wie Fibre Channel (FC), Internet Small Computer System Interface (iSCSI) oder ATA over Ethernet zum Einsatz (AoE). Es werden Storage Area Networks (SANs) oder Network Attached Storages (NAS) gebildet, die über Netzwerkverbindungen erreichbar sind.

Abgrenzung zur Shared-Everything-Architektur (Shared-All-Architektur), Shared-Nothing-Architektur und Shared-Memory-Architektur

In einer Shared-Nothing-Architektur ist jeder Knoten vollständig autark und verfügt selbst über Rechenleistung, Arbeitsspeicher und Speicherplatz. Das Gegenstück zur Shared-Nothing-Architektur ist die Shared-Everything-Architektur, auch Shared-All-Architektur genannt. In einer solchen Architektur nutzen die einzelnen Systeme gemeinsamen Arbeitsspeicher und gemeinsame Storage- oder Disk-Ressourcen. Zwischen den beiden Extremen liegen die Shared-Memory-Architektur und die Shared-Disk-Architektur. In diesen Architekturen sind entweder der Arbeitsspeicher oder der Disk-Speicherplatz als gemeinsame Ressource realisiert.

Die Vorteile der Shared-Disk-Architekturen

Die verschiedenen Architekturkonzepte Shared-Everything- (Shared-All-), Shared-Nothing-, Shared-Disk- und Shared-Memory-Architektur verfügen jeweils über spezifische Vor- und Nachteile. Typische Vorteile der Shared-Disk-Architekturen sind beispielsweise:

  • Vereinfachung der Speicherarchitektur,
  • keine dedizierten Disk-Speicher für die Einzelsysteme notwendig,
  • Reduktion der Kosten und des Aufwands zur Bereitstellung des Speichers,
  • Möglichkeit zum zentralen Management des Disk-Speichers,
  • hohe Effizienz im Betrieb und in der Auslastung des Speichers,
  • flexible Zuteilungsmöglichkeiten des Disk-Speicherplatzes,
  • gute Skalierbarkeit des Storage,
  • ideal für virtualisierte IT-Infrastrukturen geeignet,
  • weniger Aufwand bei der Migration der Datenbestände,
  • Vereinfachung des Backups und der Archivierung der Daten.

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