SAN- und NAS-Architekturen im Vergleich

Was ist Direct Attached Storage – DAS?

Direct Attached Storage (DAS) ist die einfachste und bekannteste Speicherimplementierung, bei der die Speicherressourcen direkt mit einem Server, PC oder einem anderen Computergerät verbunden sind. DAS ist nicht im Netzwerk installiert, so dass sein Speicher und seine Daten normalerweise nicht von mehreren Servern gemeinsam genutzt werden. Es handelt sich also um eine isolierte Speicherinstallation mit absichtlich begrenztem Zugriff.

DAS kann sich auf jeden Speicher beziehen, der direkt mit einem beliebigen Computertyp verbunden ist, aber für unsere Zwecke betrachten wir die DAS-Architektur, die Speicher für Anwendungsserver bereitstellt.

Zwei Arten von DAS

DAS kann intern sein und sich im gleichen Gehäuse wie die CPU des Servers befinden und Chipsätze und andere Peripheriegeräte unterstützen, oder es kann in einem separaten Gehäuse untergebracht sein, das über Kabel mit dem Server oder PC verbunden ist. Obwohl DAS extern zu seinem Hostsystem sein kann, bedeutet das nicht, dass es eine vernetzte, gemeinsam nutzbare Speicherressource ist.

Wie bereits erwähnt, ist DAS ein Blockspeicher, der sich für Anwendungen wie Datenbankmanagementsysteme eignet. Das Betriebssystem des Host-Servers kann jedoch auch einen Teil oder die gesamte Speicherkapazität als Benutzerfreigaben zur Verfügung stellen, ähnlich wie NAS die Freigaben (Shares) über ein Netzwerk zuweist.

Wie DAS funktioniert

Der DAS-Betrieb ist relativ einfach, da er vom Betriebssystem des Servers gesteuert wird, bei dem es sich in der Regel um Windows oder eine Linux-Variante handelt, und somit Teil der gesamten Serverkomponenten ist.

Das interne DAS ist in der Regel über einen seriellen oder parallelen Host-Bus-Adapter (HBA) oder eine ähnliche Hardwareschnittstelle mit dem Rest des Systems verbunden. Internes DAS kann eine Vielzahl von Speicherprotokollen zur Kommunikation mit dem Server verwenden, darunter SATA, SAS, NVMe oder SCSI. Für moderne Server, insbesondere solche, die für Anwendungen verwendet werden, die eine außergewöhnliche Leistung erfordern, ist NVMe das bevorzugte Protokoll.

Externes DAS wird über eine ähnliche Reihe von Protokollen mit dem Server verbunden, darunter SATA, eSATA und SAS, kann aber auch das Fibre-Channel-Protokoll (FC) verwenden, das den Kern der SAN-Technologie bildet. Bei einem externen DAS kann der Server auch über ein intern installiertes Laufwerk verfügen, um sicherzustellen, dass der Server auch dann hochfahren kann, wenn der externe Speicher nicht verfügbar ist. Externes DAS kann mit mehreren Servern verbunden werden, um die Speicherkapazität, aber nicht die Anwendungen gemeinsam zu nutzen.

Externes DAS kann ein Array von Laufwerken sein, das einem NAS-System, SAN-Speicher oder einem JBOD-Gerät ähnelt. In Anbetracht der Art von DAS kann es sich bei dem Speicher, mit dem es verbunden ist und der dem Server zur Verfügung gestellt wird, um jede Art von Speichergerät(en) handeln, einschließlich Tape für spezielle Anwendungen.

Vorteile von DAS

Obwohl DAS die vielleicht einfachste Speicherkonfiguration für einen Server darstellt, bietet sie im Vergleich zu den komplexeren Netzwerkspeicher-Alternativen die folgenden Vorteile.

• Einfach zu installieren, zu konfigurieren und zu erweitern. Bei der Installation von DAS müssen lediglich Laufwerke in die offenen Schächte des Servers eingesetzt werden, oder, bei externen DAS, das Kabel des Geräts an die Laufwerksschnittstellenkarte des Servers angeschlossen werden. Die Konfiguration erfolgt über das Betriebssystem des Servers und ist daher im Allgemeinen unkompliziert. Bei der Erweiterung werden in der Regel zusätzliche Laufwerke eingebaut und die Konfiguration des Servers angepasst oder in einigen Fällen wird die neue Kapazität vom Server erkannt und zur Verfügung gestellt.
• Kostengünstig. Die Kosten für DAS beschränken sich im Allgemeinen auf den Preis der Laufwerke und der Schnittstellenausrüstung, obwohl die meisten Server über integrierte Laufwerksanschlüsse verfügen. Es ist keine zusätzliche Software erforderlich, und die Kosten für die Erweiterung belaufen sich lediglich auf den Preis für ein oder zwei neue Laufwerke.
• Leistung. Eine DAS-Anordnung kann für Highend-Anwendungen eine bessere Festplattenleistung als Netzwerkspeicher bieten, da die Latenzzeit im Allgemeinen geringer ist. Mit Solid-State Drives (SSDs), die einen PCIe 4.0-Bus verwenden, und Laufwerken, die NVMe 1.4 unterstützen, lässt sich die Leistung für kritische Anwendungen problemlos steigern.
• Isolierung und Sicherheit. Da DAS nicht vernetzt ist, ist der Zugriff auf die Speicherressourcen begrenzt, sodass es einfach ist, eine kritische Anwendung oder sensible Daten zu isolieren. Ohne andere Server und Anwendungen, die die Daten gemeinsam nutzen, kann es einfacher sein, die Daten zu schützen und sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß gesichert werden.

Nachteile von DAS

Im Folgenden werden einige Nachteile von DAS im Vergleich zu NAS oder SAN genannt, von denen die meisten skalierbar sind.

• Keine zentrale Verwaltung. Da DAS nicht vernetzt ist, gibt es keine Möglichkeit, mehrere DAS-Installationen zentral zu verwalten. So entstehen Silos, die nur schwierig zu überblicken sind.
• Potenzial für verschwendete Kapazität. In einer vernetzten Umgebung kann überschüssige Kapazität für neue Anwendungen oder Benutzer zugewiesen werden, aber bei DAS kann ungenutzte Kapazität nicht über den Bedarf der derzeit gehosteten Anwendungen und Benutzer hinaus zugewiesen werden, so dass eine Überbelegung ein häufiges DAS-Problem ist.
• Mangel an erweiterten Verwaltungsfunktionen. Die meisten DAS-Systeme bieten nicht die Art von Tools, die bei NAS- oder SAN-Systemen ohne weiteres verfügbar sind, wie zum Beispiel Datenreplikation und Snapshots, was die Datensicherung und das Disaster Recovery erschweren kann.

DAS-Anwendungsfälle

NAS- und SAN-Speicherprodukte sind einfacher denn je zu verwalten und zu nutzen, aber es gibt immer noch Fälle, in denen Netzwerkspeicher zu viel Aufwand bedeuten oder für die Anforderungen des Unternehmens ungeeignet sein können.

• Einsatz in kleinen Büros und Zweigstellen. DAS ist eine kostenbewusste Alternative für kleinere Installationen, bei denen ein Speichernetzwerk nicht erforderlich ist, beispielsweise für kleine Unternehmen oder Abteilungen in größeren Organisationen, die spezielle Anwendungen ausführen.
• Hosting einer einzelnen Anwendung. Für Unternehmen oder Geschäftsabteilungen, die sich auf den Zugriff auf eine spezifische Anwendung und deren Daten verlassen, kann DAS die beste Wahl sein, um eine ausreichende Leistung ohne Konkurrenz durch andere Anwendungen zu bieten.
• Sicherheit für Daten. DAS ermöglicht eine bessere Isolierung von Daten, was für Unternehmen wichtig sein kann, die Vorschriften wie HIPAA, EU-DSGVO und den Sarbanes-Oxley Act einhalten müssen.

Was ist ein Storage Area Network – SAN?

Ein SAN ist ein dediziertes Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerk, das Server mit gemeinsam genutzten Speicherpools verbindet und diese zur Verfügung stellt. Ein SAN ist ein unabhängiges Speichernetzwerk, das einen Hochleistungszugriff auf den Speicher ermöglicht, ähnlich wie DAS.

Wie ein SAN funktioniert

Ein SAN besteht aus drei Hauptkomponenten:

• Verkabelung. Die SAN-Verkabelung ist so ausgelegt, dass sie das FC-Protokoll oder Ethernet für iSCSI-SANs unterstützt. Daher besteht die Verkabelung in der Regel aus Kupfer oder Glasfaser.
• Host Bus Adapter (HBA). Die im Speicher verwendeten HBAs sind in der Regel Protokolle wie FC oder SAS. Ethernet-basiertes iSCSI ist eine weitere Protokolloption, die von kleinen und mittelgroßen Unternehmen häufiger verwendet wird.
• Switches. In einem SAN verbindet der Switch die Server mit dem gemeinsam genutzten Speicherpools. Am häufigsten wird in einem SAN ein FC-Switch verwendet, da er mit dem FC-Protokoll kompatibel ist und für hohe Leistung und geringe Latenzzeiten ausgelegt ist. Ethernet-Switches sind ebenfalls üblich, insbesondere für iSCSI-basierte SANs.

Die Architektur eines SAN, egal ob es auf FC oder Ethernet basiert, ist so konzipiert, dass viele Server und andere Clientsauf einen zentralen Speicher zugreifen und diesen gemeinsam nutzen können. Die mit dem SAN verbundenen Server kommunizieren, indem sie blockbasierte Datenzugriffsanforderungen an ein Speichergerät senden.

SANs können zentral von einem mit dem SAN verbundenen Server mit Hilfe von Verwaltungssoftware oder von einem Konsolen-PC, der mit dem SAN-Array verbunden ist, verwaltet werden.

Vorteile eines SAN

In der richtigen Umgebung kann ein SAN eine kostengünstige und leistungsstarke Speicherressource darstellen. Zu den Vorteilen eines SAN gehören folgende:

• Flexiblere Anwendungsbereitstellung. Ein SAN kann für verteilte Anwendungen eingesetzt werden, dank der schnellen Leistung des lokalen Netzwerks und der hohen Verfügbarkeit der Anwendungen.
• Hohe Leistung. Da IT-Administratoren Speicherfunktionen auslagern und Speichernetzwerke trennen können, bietet ein SAN eine bessere Leistung als Speichersysteme, die nicht so strukturiert oder skalierbar sind.
• Bessere Kapazitätsauslastung. Mit einem SAN können Administratoren Speicher in Tiers einteilen und Ressourcen konsolidieren, was zu einer effizienteren Kapazitätszuweisung beiträgt.
• Sicherheit. Ein SAN gilt im Allgemeinen als sichere Speicherarchitektur, da es sich innerhalb einer eigenen - und leicht isolierten - Netzwerkinfrastruktur befindet.
• Keine Auswirkung auf die LAN-Bandbreite. Ein SAN kann Bandbreitenprobleme vermeiden, die bei LAN-basierten Serverspeichern wie DAS oder NAS auftreten.
• Hohe Verfügbarkeit. Als gemeinsam genutztes System kann ein SAN höhere Verfügbarkeitsraten als DAS erreichen.
• Bessere Datensicherung und Disaster Recovery. Der gepoolte Speicher in einem SAN lässt sich einfacher und effizienter sichern, während die Replikations- und Snapshot-Tools, die in den meisten SANs enthalten sind, positive DR-Ergebnisse gewährleisten.

Nachteile eines SANs

Obwohl die Vorteile einer SAN-Speicherarchitektur überzeugend sind, gibt es auch einige Nachteile bei der SAN-Implementierung, darunter:

• Kosten. Die mit dem Aufbau eines SAN verbundene Hardware (HBAs, Verkabelung, Switches und Arrays) ist im Vergleich zu der für Ethernet-basierte Netzwerke erforderlichen Ausrüstung teuer.
• Spezialisiertes Netzwerk. FC-SANs erfordern von Natur aus ein spezielles Netzwerk, das nicht direkt auf ein installiertes LAN zurückgreifen kann.
• Komplexität. Die SAN-Implementierung erfordert in der Regel spezielle Dienste wie Fernreplikation und Failover, was die Kosten in die Höhe treibt.
• FC-Fachwissen ist erforderlich. Das FC-Protokoll wurde speziell für Speicherumgebungen entwickelt und erfordert spezielle Kenntnisse für die Verwaltung und Wartung. FC ist teurer als das übliche Ethernet-Netzwerkprotokoll, so dass die Implementierung eines FC-SAN eine weitere Kostenebene gegenüber einem iSCSI-SAN darstellt.
• Ein gemeinsamer Zugriff muss sorgfältig verwaltet werden. Wenn viele Server, Benutzer und Anwendungen auf gemeinsam genutzte Speicherressourcen zugreifen, steigt die Möglichkeit eines Datenverlusts, was die Richtigkeit der Anwendungsdaten beeinträchtigen kann.
• Nicht für kleine Implementierungen geeignet. Die Größenvorteile eines SAN kommen nur zum Tragen, wenn eine große Anzahl von Servern und Anwendungen genutzt werden.

SAN-Anwendungsfälle

Die Leistung, Skalierbarkeit und Sicherheit eines SAN machen es zu einem idealen Standort für wichtige Unternehmensanwendungen. Einige Anwendungsfälle für ein SAN sind die folgenden:

• Große Rechenzentren. Ein großes Rechenzentrum, das viele Abteilungen bedient, ist eine hervorragende Umgebung für ein SAN, da es die Speicherressourcen und die Speicherverwaltung zentralisiert.
• Leistungsstarke Anwendungen. Leistungshungrige Anwendungen wie hoch transaktionale relationale Datenbanken profitieren von der Leistung, die ein SAN bieten kann.
• Datenbank-Hosting. Relationale Datenbanken gehören zu den häufigsten SAN-Anwendungsfällen, da die SAN-Architektur geschäftskritische Anwendungen sehr gut unterstützt.
• Skalierbarkeit. Die meisten SANs können ihre Kapazität durch Hinzufügen von Laufwerken oder Controllern, die zusätzliche Laufwerke aufnehmen können, erweitern, um zukünftige organisatorische Anforderungen zu erfüllen. Skalierbarkeit ist besonders in großen Unternehmensumgebungen wichtig.
• Fehlertoleranz. Die Verarbeitung kritischer Anwendungen kann in einem SAN sichergestellt werden, da es in der Lage ist, eine fehlertolerante Umgebung zu schaffen, indem es nahtlos auf einen alternativen Controller und andere Laufwerke umschaltet, wenn die primären Ressourcen nicht verfügbar sind.
• Storage für virtuelle Maschinen. Da ein SAN die Speicherressourcen bündelt, kann es den Start zusätzlicher VMs ermöglichen, da es die von jeder einzelnen benötigten Speicherressourcen entlasten kann.

Was ist Network Attached Storage – NAS?

Network Attached Storage (NAS) ist ebenfalls ein netzwerkbasiertes Speichersystem, aber im Gegensatz zu einem SAN verwendet NAS einen dedizierten Dateispeicher. NAS ermöglicht es Anwendern und Client-Geräten, Daten von zentralisierten Laufwerken abzurufen, und bietet gleichzeitig Sicherheit und Zugriffskontrolle. NAS-Geräte werden in der Regel über einen Browser verwaltet und haben weder eine Tastatur noch einen Bildschirm.

NAS-Systeme befinden sich in einem LAN. NAS-Knoten sind im LAN unabhängig, wobei jeder eine eigene IP-Adressehat. Aufgrund des kollaborativen Charakters von NAS wird es in der Regel als Grundlage für ein Cloud-Speichersystemeingesetzt.

Wie ein NAS funktioniert

Ein NAS wird über einen Switch an ein Ethernet-Netzwerk angeschlossen und verwendet Speicherprotokolle wie Linux-basiertes NFS und Windows SMB. Es verwendet dieselben Netzwerkkomponenten wie ein typisches Unternehmens-LAN, einschließlich NICs, Switches und Verkabelung. Das NAS-Netzwerk kann Teil eines bestehenden LANs sein oder separat stehen und mit dem LAN verbunden werden.

NAS-Geräte sind in der Regel mit minimalen Komponenten ausgestattet, die gewartet und verwaltet werden müssen, und die Kosten variieren je nach Größe und Umfang. NAS-Systeme können für Heimbüros, kleinere Unternehmen und Konzerne konzipiert werden.

Vorteile von NAS

NAS ist oft die erste Art von vernetztem, gemeinsam genutztem Speicher, die ein Unternehmen einsetzt, vor allem, weil es relativ simpel und kostengünstiger als ein SAN ist. NAS bietet unter anderem folgende Vorteile:

• Zusammenarbeit und gemeinsame Nutzung von Daten. Mit NAS können Speicherressourcen als Benutzerfreigaben (Shares) zugewiesen werden, so dass die Benutzer Daten gemeinsam nutzen und zusammenarbeiten können.
• Leichtes Datenbank-Hosting. Viele NAS-Systeme können neben benutzerorientierten Produktivitätsanwendungen auch weniger anspruchsvolle Datenbanken und andere Anwendungen verwalten.
• Fernzugriff. Teams, in denen Benutzer aus der Ferne oder in verschiedenen Zeitzonen arbeiten, profitieren besonders von NAS, das mit einem drahtlosen Router verbunden wird und in verteilten Arbeitsumgebungen zugänglich ist. Wenn ein Gerät mit dem Netzwerk verbunden ist, kann ein Benutzer problemlos auf die im Speichernetzwerk befindlichen Dateien zugreifen.
• Kostengünstige Speichernetzwerke. Zusammen mit dem einfachen Zugriff und hohen Kapazität ist NAS ein relativ kostengünstiges Datenspeichersystem.
• RAID. Je nach Größe der NAS-Installation und der Anzahl der Laufwerke kann ein gewisses Maß an RAID auf den gesamten oder einen Teil des Speichers angewendet werden, um Data Protection zu gewährleisten und die Sicherheit zu erhöhen.
• Einfach zu bedienen und zu warten. Da die zentrale NAS-Verwaltung bekannte Konfigurations- und Verwaltungsverfahren verwendet, ist die Lernkurve für erfahrene Systemadministratoren in der Regel nur gering.
• Wachstumsoptionen. Zwei NAS-Typen machen die Erweiterung der Speicherkapazität einfach:
  • Scale-Up NAS ist auf integrierte Controller beschränkt, kann aber zusätzliche Kapazität und ein erweitertes Dateisystem aufnehmen.
  • Scale-out NAS bietet einen breiteren Wachstumspfad, da NAS-Server zu einem großen Netzwerk geclustert werden können.
• Bessere Data Protection als DAS. Die zentralisierten Speicherressourcen von NAS ermöglichen zentralisierte Backups, wodurch sichergestellt werden kann, dass alle kritischen Daten ordnungsgemäß gesichert werden.

Nachteile von NAS

NAS ist relativ kostengünstig und einfach zu installieren und zu warten, aber für manche Umgebungen ist es möglicherweise nicht die beste Wahl. Zu den Nachteilen gehören folgende:

• Unzureichende Leistung. NAS kann in der Regel nicht mit der Leistung eines SAN oder eines dedizierten DAS mithalten, so dass einige Anwendungen unter Umständen schlecht funktionieren.
• Mehr Verwaltungsaufwand als bei DAS. Obwohl die NAS-Verwaltung weniger anstrengend ist als die Überwachung eines SAN, erfordert sie mehr Aufsicht und mehr Zeit als die Wartung eines DAS. Wenn das System wächst und komplexer wird, kann bei Scale-out-NAS eine Vollzeit- oder nahezu Vollzeitverwaltung erforderlich sein.
• Beschränkungen des Dateisystems. NAS-Systeme haben begrenzte Dateisysteme, was bedeutet, dass sie, wenn sie sich der Grenze der zu verwaltenden Dateien und Objekte nähern, möglicherweise nicht mehr in der Lage sind, zusätzliche Daten zu speichern, selbst wenn Kapazität vorhanden ist.
• Auswirkungen auf den LAN-Verkehr. Wenn sich das NAS-System im selben LAN befindet, das auch für Anwendungsserver und Benutzer verwendet wird, kann es den LAN-Verkehr beeinträchtigen oder davon betroffen sein.
• Dateiorientierung. Da NAS dateibasiert ist, können Anwendungen, die am besten auf blockbasiertem Speicher funktionieren, auf NAS-Systemen schlecht oder gar nicht funktionieren.

NAS-Anwendungsfälle

Trotz einiger Nachteile im Vergleich zu kostspieligeren SANs können NAS-Systeme für eine Vielzahl von Anwendungen und Anwendungsfällen hervorragende Ergebnisse liefern, darunter die folgenden:

• Unstrukturierte Daten. Jede Anwendung, die unstrukturierte Daten erstellt und verwendet, wie zum Beispiel Office-Anwendungen, funktioniert gut auf NAS, weshalb es häufig zur Unterstützung von Benutzerfreigaben verwendet wird.
• Anwendungen, die keine hohe Leistung erfordern. Weniger anspruchsvolle Anwendungen wie Flat-File-Datenbanken und kleinere RDBMS-Anwendungen sind trotz ihrer Dateiorientierung auf NAS oft ausreichend leistungsfähig.
• Medienproduktion. NAS kann häufig Postproduktions- und Medienbearbeitungsanwendungen für die Video- und Audioproduktion unterstützen.
• Archiv oder Backup-Ziel. NAS wird häufig als Backup-System für interne Datensicherungsvorgänge verwendet; die meisten Sicherungsanwendungen unterstützen die Verwendung von NAS in einem Disk-to-Disk-Sicherungsprozess.
• VMs und virtuelle Desktop-Infrastruktur (VDI). NAS kann zur Unterstützung von Servern verwendet werden, die Server- oder Desktop-Umgebungen virtualisieren.
• Nischenanwendungen für unstrukturierte Daten. Andere Anwendungen, die unstrukturierte Daten verwenden, wie beispielsweise Big-Data-Analytik und medizinische Bildgebung, können NAS zum Sammeln und Rationalisieren von Daten aus verschiedenen Quellen verwenden.

Unterschiede zwischen SAN und NAS

Grundsätzlich ist SAN eher mit DAS als mit NAS vergleichbar, da es Blockspeicher verwendet. NAS arbeitet als Remote-System, bei dem Dateianfragen über ein Netzwerk an ein NAS-Gerät weitergeleitet werden.

Während NAS für die Verarbeitung unstrukturierter Daten ausgelegt ist, wird ein SAN hauptsächlich für strukturierte Daten verwendet, die in einer Datenbank organisiert und formatiert wurden. Unstrukturierte Daten sind heute immer häufiger anzutreffen, da riesige Datenmengen aus unterschiedlichen Quellen wie Videos, Audiodateien, Fotos und medizinischen Bildern anfallen, die nicht wie strukturierte Daten konsolidiert und organisiert werden können. Wenn Ihr Unternehmen mit großen Mengen unstrukturierter Daten zu tun hat, ist NAS möglicherweise die bessere Wahl.

Wenn die Leistung im Vordergrund steht, ist SAN die bessere Option, obwohl DAS auch geeignet sein kann, wenn es keine anderen Anforderungen an den Netzwerkspeicher gibt. Das NAS-Dateisystem führt in der Regel zu einem geringeren Durchsatz und höheren Latenzzeiten, während SAN für Hochgeschwindigkeitsdatenverkehr gut geeignet ist. Skalierbarkeit ist ein weiterer Punkt, der für SAN spricht; die Architektur eines SAN ermöglicht die Erweiterung oder Reduzierung von Kapazität und Leistung. Obwohl NAS-Systeme der oberen Leistungsklasse für Unternehmen hoch skalierbar sein können, ist dies bei NAS-Geräten der Einstiegsklasse nicht der Fall.

Wie bereits erwähnt, gibt es zahlreiche Unterschiede zwischen NAS und SAN, wenn es um die Kosten geht. Ein SAN ist nicht nur von vornherein teurer als ein NAS, weil es teure Hardware und spezielle Dienste benötigt, sondern auch, weil Wartung und Verwaltung aufgrund seiner Komplexität sehr viel kostspieliger sind. Ein NAS-System wird einfach an das LAN angeschlossen, während ein SAN das Hinzufügen von Hardware und oft auch das Hinzuziehen eines Administrators erfordert, der auf Netzwerkverwaltung spezialisiert ist.

SAN und NAS in Kombination nutzen

An dieser Stelle denken Sie vielleicht über die Vorteile von DAS, SAN und NAS nach und fragen sich, warum Sie diese Systeme nicht zusammen verwenden können. Einige Unternehmen tun genau das. Anstatt über SAN oder NAS zu debattieren, verwenden diese Unternehmen eine Kombination der beiden Netzwerktypen; manchmal in demselben Multiprotokoll-Speicher-Array und oft zusammen mit DAS. Die Systeme können sich gegenseitig ergänzen und unterschiedliche Anforderungen innerhalb des Unternehmens erfüllen.

Um NAS zu einem SAN hinzuzufügen, kann ein NAS-Gateway verwendet werden, das beide Systeme unterstützt. Ein NAS-Gateway ist ein NAS-System, das Speichermedien extern anschließt, normalerweise über eine FC-Schnittstelle. Dadurch erhält das IP-Netzwerk Zugriff auf den Block-Level-Speicher des SAN, während Client-Anfragen über NFS- und SMB-Freigabeprotokolle verarbeitet werden. Viele gängige SAN-Arrays unterstützen mittlerweile auch Datei-Anfragen, ohne dass ein NAS-Gateway erforderlich ist.

Die Kombination von SAN- und NAS-Speichersystemen über ein NAS-Gateway bietet Skalierbarkeit und Leistung. Ein NAS-Gateway hält die Kosten bei der Konsolidierung der Speichersysteme niedrig und ist nicht durch die Speicherkapazität begrenzt wie eine herkömmliche Appliance.

Wofür eignen sich DAS, SAN und NAS?

Die Entscheidung zwischen DAS oder einem vernetzten Speicher wie SAN oder NAS hängt von der Art der in Ihrem Rechenzentrum gespeicherten Daten, der Datenverarbeitungsumgebung und den speziellen Anforderungen ab. Bei Block-I/O wird DAS oder SAN verwendet, bei Datei-I/O kommt NAS zum Einsatz. Beim Vergleich zwischen SAN und NAS ist zu beachten, dass NAS die Datei-I/O-Anforderung in Blockzugriff für die angeschlossenen Speichergeräte umwandelt. SANs sind die bevorzugte Wahl für strukturierte Daten, zum Beispiel Daten in einer relationalen Datenbank. NAS kann zwar strukturierte Daten verarbeiten, wird aber in der Regel für unstrukturierte Daten wie Dateien, E-Mails, soziale Medien, Bilder, Videos und Kommunikation sowie für alle Arten von Daten außerhalb relationaler Datenbanken verwendet.

Objekt-I/Os haben sich aufgrund der zahlreichen Verwendung bei Cloud-Speicher immer mehr durchgesetzt. Infolgedessen verschwimmt die klare Trennung zwischen SAN, das für Blockspeicher verwendet wird, und NAS für Dateispeicher.

Während die Storage-Anbieter von Block- oder Datei- zu Objekt-I/Os übergehen, wollen die Benutzer weiterhin auf die Daten so zugreifen, wie sie es gewohnt sind: Blockspeicher für SAN oder Dateispeicher für NAS. Die Hersteller bieten Systeme mit Frontends oder Emulatoren an, die ein NAS- oder SAN-Erlebnis bieten, während das Backend auf Objektspeicher basiert.

Datei vs. Block vs. Objekt

File Storage liest und schreibt Daten auf dieselbe Weise wie es ein Benutzer auf einem dedizierten Laufwerk auf einem lokalen Computer tut: unter Verwendung einer hierarchischen Struktur mit Dateien innerhalb von Ordnern, die sich wiederum in weiteren Ordnern befinden können. NAS-Systeme verwenden in der Regel diesen Ansatz, der die folgenden wichtigen Vorteile bietet:

• In Verbindung mit NFS und SMB kann ein Benutzer Dateien oder ganze Ordner kopieren und einfügen.
• Die IT-Abteilung kann diese Systeme problemlos verwalten.

Block-Speicher behandelt jede Datei oder jeden Ordner als verschiedene Blöcke kleinerer Datenbits und verteilt mehrere Kopien jedes Blocks auf die Laufwerke und Geräte in einem SAN-System. Die Vorteile dieses Ansatzes sind unter anderem

• Größere Datenzuverlässigkeit. Auf die Daten kann auch dann noch zugegriffen werden, wenn ein Laufwerk oder mehrere Laufwerke ausfallen.
• Schnellerer Zugriff. Dateien können aus den Blöcken, die dem Benutzer am nächsten sind, wieder zusammengesetzt werden und müssen nicht eine Hierarchie von Ordnern durchlaufen.

Object Storage behandelt jede Datei als ein Objekt, aber es gibt keine Hierarchie von verschachtelten Ordnern wie beim Blockspeicher. Beim Objektspeicher werden alle Dateien oder Objekte in einem einzigen, riesigen Datenpool oder einer flachen Datenbank gespeichert. Die Dateien werden anhand der Metadaten gefunden, die mit der Datei verbunden sind oder vom Objektspeicher-Betriebssystem hinzugefügt werden.

Objektspeicher war bisher die langsamste der drei Architekturen und wird hauptsächlich für die Speicherung von Dateien in der Cloud verwendet. Jüngste Fortschritte bei der Art des Zugriffs auf Metadaten und die zunehmende Verwendung von Flash-Laufwerken haben jedoch den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Objekt-, Datei- und Blockspeicher verringert.

Unified Networked Storage 

Das Aufkommen von Unified Storage hat die Flexibilität geschaffen, Block- und Dateispeicher auf demselben Array zu betreiben. Diese Multiprotokollsysteme konsolidieren SAN-Blockdaten und NAS-Dateidaten auf einer Speicherplattform. Anwender können entweder mit SAN oder NAS beginnen und später Unterstützung und Konnektivität hinzufügen. Es stehen auch Speicher-Arrays zur Verfügung, die sowohl SAN als auch NAS unterstützen.

Unified Storage kann sowohl Dateiprotokolle wie SMB und NFS als auch Blockprotokolle wie FC und iSCSI verwenden. Ein Vorteil dieser Systeme ist, dass sie weniger Hardware benötigen als herkömmliche Speicher. Neuere Unified-Storage-Angebote umfassen zudem Cloud-Storage und Speichervirtualisierung.

Der NVMe-Vorteil

NVMe-Protokolls über Fabric (NVMe-oF) entwickelt sich zu einer immer häufiger eingesetzten Technologie für Speicherumgebungen.

Das NVMe-Protokoll ist die schnellste Möglichkeit, ein Flash-Speichergerät über den PCIe-Bus mit der Hauptplatine eines Computers zu verbinden. Es ist leistungsstärker als eine über SATA angeschlossene SSD. NVMe over Fabrics erweitert diese schnelle NVMe-Verbindung über die Fabric, die in einem SAN-System eingesetzt wird.

NVMe kann nicht für die Datenübertragung zwischen einem Remote-Benutzer und dem Speicher-Array verwendet werden, daher muss eine Nachrichtenschicht (Messaging Layer) verwendet werden. Dieser Layer lässt NVMe wie ein mit Ethernet verbundenes NAS-System erscheinen, das das TCP/IP-Protokoll von Ethernet für die Datenübertragung verwendet. Die Entwickler von NVMe-oF arbeiten jedoch an der Verwendung von RDMA, um sicherzustellen, dass die Nachrichtenübertragungsschicht weniger Auswirkungen auf die Geschwindigkeit hat.