11.12.2006 | Autor / Redakteur: Stephen J. Bigelow / Bernd Schöne
Die IT-Abteilungen sind heute mit der schwierigen Aufgabe konfrontiert, große Mengen an geschäftlichen Informationen zu verarbeiten und unterzubringen. Oft behilft man sich nach wie vor damit, immer mehr Festplatten zu kaufen. Langfristig kann das aber keine Lösung sein. Stattdessen müssen die Firmen für ihre Investitionen eine Balance zwischen der Kapazität, der Leistung, der Zuverlässigkeit und den Kosten erreichen.
Fibre-Channel-Laufwerke (FC) dominierten lange Zeit den Markt für Datenspeicherung in Unternehmen, vor allem, wenn die „Leistung“ der Systeme im Vordergrund stand. Umgerechnet auf das Megabyte sind FC-Laufwerke allerdings sehr teuer. Es empfiehlt sich daher nicht, die Informationen ausschließlich auf diesen Disks unterzubringen. Eine mögliche Alternative und Ergänzung hierfür ist die „Serial-Attached-SCSI“-Technik (SAS). Sie erlaubt es den Firmen, ältere Datenbestände auf Arrays mit SAS-Laufwerken zu verschieben. Denn SAS-Laufwerke bieten hohe Speicherkapazitäten zu günstigen Preisen.
Festplatten mit SCSI-Schnittstelle (Small Computer Systems Interface) sorgten seit mehr als zwei Jahrzehnten für eine hohe Leistung bei Server- und Speicher-Subsystemen. Jedoch sind parallele SCSI-Laufwerke durch ein unhandliches, breites oder dickes Kabel mit dem Computer verbunden, in dem Daten- und Kontrollsignale gleichzeitig durch viele „Adern“ transportiert werden. Im Vergleich dazu brauchen SAS-Laufwerke ein wesentlich dünneres Kabel, das nur eine einzige Datenleitung enthält. SAS ist eine Schnittstelle, die auf Industriestandards beruht. Die Spezifikationen definiert die Norm ANSI/INCITS 376-2003.
SAS-Schnittstellen bieten einen schnelleren Datentransfer als parallele SCSI-Verbindungen. Die bislang üblichen Ultra-320-SCSI-Laufwerke einen Datentransfer von 320 Megabyte pro Sekunde (MByte/s) erreichen, können SAS-Laufwerke der ersten Generation bereits bis zu 3 Gigabits pro Sekunde (GBit/s) über eine Schnittstelle transportieren, das sind umgerechnet mehr als 375 MByte/s.
Für die Zukunft erwarten die Experten eine Leistung von mehr als 10 GBit/s. Greg Schulz, Senior Analyst bei der Evaluator Group, erklärt, die SAS-Technologie sei „eine neue Evolutionsstufe und nicht nur die nächste Generation von SCSI-Laufwerken.“ Er erklärt, die Geschwindigkeitssteigerungen würden durch eine geringere Zahl von Leitungen und ein besseres Kabeldesign erreicht. Weniger Drähte produzieren geringere Störsignale und können effektiver gegen äußere Einflüsse geschützt werden. Folglich sind höhere Datenraten möglich. SAS-Geräte sind auch durch einfachere und trotzdem leistungsfähigere Schnittstellenkomponenten verbunden.
Zwei weitere wesentliche Eigenschaften sind wichtig:
Garrett erläutert, dass ein solches Speicher-Modell mit mehreren Ebenen, das ist das so genannte „Tiered-Storage“ Modell ein wichtiges Element des „Information Lifecycle Management“ (ILM) sei. „Natürlich entwickeln sich die Produkte und der Prozess der Datenübertragung noch immer, doch der erste Schritt ist, eine ‚Tiered-Storage-Strategie’ zu etablieren“, sagt er und fährt fort: „Wir kennen mehrere Kunden aus der Fortune-1000-Liste, die aktiv eine solche Ebenen-Strategie entwickeln und im Zuge dessen serielle ATA-Laufwerke als Backup-Speicher einbauen.“
Er schlägt für die Zukunft vor, dass Firmen dazu übergehen sollten, SAS als Speicherlösung für die mittlere Ebene („mid-tier“) zu verwenden. Diese Ebene liegt zwischen den FC-Laufwerken als Online-Speicher für den aktuellen Tagesbetrieb und den SATA-Geräten als Backup- bzw. Archivspeicher.
Bei den Überlegungen sollten Sie beachten, dass SAS eine reine „Schnittstelle“ ist, also Schaltkreise und Verbindungen, um Daten von einem Laufwerk zum anderen zu übertragen. SAS hat keine Auswirkungen auf das mechanische Design oder die Funktionsweise der Festplatte selbst, beispielsweise Platinen, Schreib-/Leseköpfe oder andere Laufwerkskomponenten.
Laut Schulz war Seagate Technologies einer der ersten Anbieter und gehört noch immer zu den führenden Anbietern der SAS-Technologie. Ihre Cheetah-Produktlinie von Festplatten mit 15 000 Umdrehungen pro Minute (Upm) gibt es mit 2-GBit/s-FC-, SAS- und traditioneller Ultra-320- Parallel-SCSI-Schnittstelle.
Durch das gleiche Laufwerk mit verschiedenen Schnittstellen können IT-Spezialisten die Variante je nach dem speziellen Speicherbedarf auswählen. So ist es sinnvoll, die Festplatte mit FC-Anschluss für Hochleistungsspeicher im Tagesbetrieb, die SAS- oder Ultra-320-Version für mittlere Speicherleistung und die Festplatte mit SATA für Archiv-Speicheraufgaben einzusetzen.
Laut den beiden Experten Greg Schulz und Brian Garrett sind Hitachi Global Storage Technology, Maxtor und Fujitsu weitere wichtige Hersteller von SAS-Laufwerken. Schulz weist darauf hin, dass Western Digital (WD) seinen Schwerpunkt auf SATA- und andere Desktop-Schnittstellen legt. SAS-Produkte werden jedoch eventuell in der Zukunft auch bei WD eine Rolle spielen.
Bei der Auswahl einer Festplatte sollten die verschiedenen Kriterien gründlich geprüft werden:
Wichtig sind auch besondere Eigenschaften wie eine integrierte Fehlerkontrolle oder eine automatische Parkfunktion für die Schreib-/Leseköpfe. SAS-Anwender müssen außerdem Charakteristika wie zum Beispiel „Command-Tag-Queuing“ (CTQ) beachten und sich mit Sicherheitsthemen wie etwa „Zoning“ (Eingrenzung des Speicherplatzes, auf den ein bestimmter Server zugreifen kann) befassen.
Jedoch unterstreicht Schulz, dass es unbedingt notwendig sei, bei der Auswahl eine reine „Leistungsschau“ zu vermeiden. „Lassen Sie sich nicht von den Merkmalen und speziellen Eigenschaften einer Festplatte verführen. Wählen Sie ein Laufwerk, das Ihren Bedarf erfüllt und nicht anders herum. Sie suchen ein Auto ja auch nicht nach seinen Reifen aus.“ Speicherexperten sind sich darin einig, dass man nicht nur deswegen auf SAS-Produkte umsteigen solle, weil man gerne eine neue Technologie einsetzen möchte. Vielmehr sollten die Laufwerke die Anforderungen des Unternehmens wie zum Beispiel Speicherleistung, Datenverfügbarkeit oder geringe Kosten erfüllen.
Bei den Speichersystemen, so Schulz, waren die Auswahlmöglichkeiten bisher begrenzt. „Keiner der großen Storage- und Serverhersteller baute bisher SAS-Laufwerke in große Speichersysteme ein. Es gibt jedoch Ausnahmen. Hewlett Packard liefert seine MSA-50-Einstiegs-Speichersysteme auch mit SAS-Festplatten aus. Sowohl HP als auch IBM benutzen SAS-Laufwerke auch als Bauteile für ihre Blade-Server.“ Speicherexperten erwarten seit Ende 2005, dass immer mehr Hersteller SAS in ihren Geräten implementieren.
Es sei auch wichtig, die Laufwerke vom Standpunkt der Systemhersteller aus zu betrachten und auszuwählen. Obwohl SAS-Laufwerke von den verschiedenen Herstellern zueinander kompatibel sein müssten, raten Experten von einer Mischung unterschiedlicher Modelle innerhalb einer Speicherebene (Tier) ab.
Wenn Sie mehrere SAS-Laufwerke für eine bestimmte Aufgabe innerhalb eines Arrays verwenden, dann sollten alle das gleiche Modell vom selben Hersteller sein. Auch wenn das sehr konservativ klingt, so kann eine eventuelle Inkompatibilität zwischen verschiedenen SAS-Festplatten ausgeschlossen werden. Dadurch fällt eine mögliche Ursache für eventuell auftretende Probleme im Alltagsbetrieb von vorn herein weg.
Allerdings versuchen vorausschauende IT-Spezialisten immer, alternative Quellen zu finden und einen „Plan B“ für den Fall in der Tasche zu haben, dass ein Hersteller nicht in der Lage ist, Ersatzlaufwerke für den Tausch bei Problemen zu liefern. Oftmals besteht die Lösung für den Storage-Administrator darin, mit dem Hersteller des Speichersubsystems (EMC, HP etc.) sehr eng zusammen zu arbeiten. So sind Sie über alle möglichen Modelle informiert und kennen deren Anwendungsbereiche. Sollte ein spezielles Laufwerk einmal nicht verfügbar sein, dürfte schnell ein passender Ersatz gefunden werden.
Es gibt immer die Tendenz, sich für eine Technik auf der Grundlage ihres Erfolgs am Markt zu entscheiden. Die beiden Berater Schulz und Garrett weisen jedoch darauf hin, dass SAS dafür eigentlich noch zu neu sei, denn die Produkte seien erst seit Anfang 2005 erhältlich und der Markt habe sich noch nicht voll entwickelt. Und auch dass die SAS-Produkten langsamer akzeptiert würden als erwartet, ist keine Überraschung für Schulz. Dazu führt er aus: „Viele Vorhersagen deuteten an, dass SAS bis jetzt eigentlich schon einen viel größeren Einfluss gewonnen haben sollte. Doch Speicherlösungen im Unternehmensbereich werden eher konservativ und sehr vorsichtig „behandelt“. Deswegen werden neue Technologien oft nur langsam akzeptiert.“
Speicherlösungen für Blades
In Blade-Servern werden häufig schon SAS-Laufwerke eingebaut. Die Experten sind sich jedoch nicht einig über deren zukünftige Rolle in diesen speziellen Großrechnern. Garrett sieht die SAS-Technologie als einen Weg, den lokalen Speicher im Server selbst zu verdrängen. „Ein Problem bei vielen Blade-Servern ist der geringe Speicherplatz. Viele Geräte enthalten nur ein oder zwei Laufwerke. Das Ziel sollte sein, die Speicherung aus den Blade-Servern auszulagern.“
Er schlägt vor, dass SAS-Laufwerke in einer separaten Speichereinheit (Rack-Storage) untergebracht werden, die im Blade-Rack eingebaut ist. So müssten sie nicht in den einzelnen Blade-Units untergebracht werden und es sei einfacher, die Geräte zu warten oder auszutauschen.
Schulz ist gegenteiliger Meinung und erwartet, dass SAS-Laufwerke als Hochleistungsspeicher innerhalb der Blade- und Ein-Unit-Server in Zukunft eine immer stärkere Rolle spielen. Der Trend in der Industrie gehe zu wachsender Speicherkapazität und kleineren Formfaktoren. Schulz sagt: „SAS-Laufwerke gibt es in 3,5-Zoll-Baugröße, jedoch werden schon bald 2,5“-Laufwerke mit dieser Schnittstelle auf dem Markt erscheinen.“.
Bei kleinerem Laufwerk können mehr Festplatten je Fläche eingesetzt werden, dadurch erreicht man im Speicherarray eine insgesamt höhere Speicherkapazität. Die kleineren Laufwerke verbrauche auch weniger Strom, sparen Energie und reduzieren die Wärmeentwicklung eines Systems.
Schulz möchte auch einige falsche Annahmen über die SAS-Technologie ansprechen. Das erste Missverständnis bestehe darin, 2,5-Zoll-Laufwerke gäbe es nur mit SAS-Schnittstelle. Schulz stellt klar: „Die Größe des Laufwerkes bestimmt nicht die Art der Schnittstelle.“ Kleine Laufwerke werden mit SAS-, FC- oder SATA-Schnittstellen angeboten. Die Wahl von Formfaktor und Schnittstelle kann unabhängig von einander erfolgen, sie wird nur durch die Angebote der Laufwerks-Hersteller bestimmt.
Einige SAS-interessierte Anwender glauben, dass sie sich zwischen SAS- oder SATA- Laufwerken entscheiden müssen. „Es gibt hier kein ‚Alles oder nichts’“, sagt Schulz. Es sei absolut nichts an einer Kombination von SAS- und SATA-Laufwerken innerhalb eines Arrays auszusetzen. SAS-Controller können beide Laufwerkstypen ansteuern. Der Schlüssel liege darin, die Bedürfnisse des Unternehmens zu kennen und ein dazu passendes System mit einer optimalen Kombination aus verschiedenen Laufwerken zu wählen.
Im Grunde glaubt Garrett, die Zukunft für SAS sei äußerst viel versprechend, wenn er sagt: „Generell glaube ich, dass die Entwicklung der SAS-Technologie ebenso wie die aller bisherigen Speicherschnittstellen ablaufen wird, man bringt es zum Funktionieren, dann macht man es schneller und zum Schluss billiger. Man füge währenddessen hohe Verfügbarkeit und Sicherheitsmerkmale hinzu, sobald sie gebraucht werden, und erweitere dann schrittweise die Funktionalitäten.“
Schulz erinnert auch daran, dass in der Zukunft durch SAS-Laufwerke die FC-Technologie für Hochleistungs- und missions-kritische Speicherapplikationen nicht weniger wichtig sei: „Es gibt viele Anwendungen für Fibre-Channel. Laufwerke mit dieser Schnittstelle werden über kurz oder lang natürlich nicht verschwinden.“
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