Array
Ein Disk-Array, auch Speicher-Array genannt, ist ein Datenspeichersystem, das für die blockbasierte Speicherung, die dateibasierte Speicherung oder die Speicherung von Objekten verwendet wird. Der Begriff wird verwendet, um dedizierte Speicherhardware zu beschreiben, die rotierende Festplattenlaufwerke (HDDs) oder Solid-State-Laufwerke (SSDs) enthält.
Arrays kombinieren eine Reihe von Laufwerken zu einem System, das bis zu Petabytes (PB) an Daten unter einem zentralen Verwaltungssystem speichern kann. Festplatten-Arrays wurden entwickelt, um Speicher von Servern zu trennen, so dass Systeme in große, monolithische Konfigurationen für block- oder dateibasierte Speicherung eingebaut werden können.
Ein Disk-Array ermöglicht die Skalierung und Verwaltung der Speicherkapazität weitaus effizienter als die Kapazität einer Sammlung von Servern. Arrays haben komplizierte Redundanzfunktionen eingebaut, wie zum RAID-Controller, und der Speicher kann mit Logical Unit Numbers (LUNs) konfiguriert werden.
Platten-Arrays bilden Schlüsselkomponenten von Speichernetzwerken, wie beispielsweise Storage Area Networks (SANs) für Blockspeicher und Network-Attached Storage (NAS) für Dateispeicher. In diesen Netzwerken kann der Speicher getrennt vom lokalen Netzwerk (LAN) oder WAN (Wide Area Network), das andere Geräte innerhalb einer Organisation verbindet, verwaltet werden.
Das Disk-Array ist das Rückgrat der modernen Geschäftsspeicherumgebung. Arrays haben sich zu verschiedenen Designs für Unternehmen, mittlere und kleine Geschäftsumgebungen entwickelt und bieten Datenschutz, vorausschauende Analysen und Hochverfügbarkeitsfunktionen (HA).
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Sie enthalten auch Controller - die Gehirne des Systems -, die eine Abstraktionsebene zwischen dem Betriebssystem (OS) und den physischen Laufwerken bieten. Ein Controller hat die Fähigkeit, auf Datenkopien über physische Geräte hinweg zuzugreifen und kann die Form einer PCI- (Peripheral Component Interconnect) oder PCI-Express-Karte (PCIe) haben, die für die Unterstützung eines bestimmten Laufwerksformats, wie Serial Advanced Technology Attachment (SATA) oder Serial-Attached SCSI (SAS), ausgelegt ist. Neuere Flash-Systeme unterstützen auch NVMe-Laufwerke.
Ein Disk-Array umfasst normalerweise ein Regalgehäuse in einem Schrank, das die Laufwerke und Controller aufnimmt. Die Laufwerke werden in Pools gruppiert, die in Volumes mit einem definierten RAID-Level und einer definierten Speicherkapazität unterteilt sind. Anwendungen und Dateisysteme speichern Daten in Volumes. Jedes Volume ist mit einem Server verbunden.
Speicher-Arrays und Flash-Speicher
Flash- oder SSD-Speicher-Arrays ersetzen in vielen Unternehmen HDD-Systeme. Flash-Laufwerke bieten eine schnellere Leistung als HDDs und übersteigen oft die Kapazität, die auf einer einzigen rotierenden Platte gespeichert werden kann.
Ein Flash-Array kann Daten von SSDs viel schneller lesen als Plattenlaufwerke und wird zunehmend zur Steigerung der Anwendungsleistung eingesetzt. Speicher-Arrays können als All-Flash-Speicher, reines Festplattensystem oder als Hybride aus beiden Medientypen bestehen. Aber selbst Unternehmen, die für ihre wichtigsten Daten All-Flash-Speicher verwenden, behalten HDD-Systeme für weniger leistungsempfindliche Daten, wie beispielsweise Backups oder archivierte Daten. Das liegt daran, dass HDDs billiger als SSDs sind. Flash-Arrays behalten die gleiche Gesamtarchitektur wie Festplatten-Arrays bei, einschließlich der Konnektivität zu Servern über Switches und Adapter.
Ein Speicher-Array auf Enterprise-Ebene ist für Konfigurationen mit Hunderten von Servern ausgelegt. Es kann die Server-Rechenleistung verarbeiten, um große Datenmengen pro Sekunde zu verarbeiten. Ein mittelgroßes oder Low-End-Speicher-Array ist eine abgespeckte Version für Umgebungen mit nur wenigen Servern.
Frühe Platten-Arrays erfordern spezialisierte Komponenten, wie zum Beispiel FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) oder ASICs, um die Leistungsanforderungen von Speichernetzwerken zu erfüllen. Die CPUs in den meisten heute verwendeten x86-Servern sind jedoch leistungsfähig genug, um die in SANs erforderlichen Datenschutzfunktionen ohne Leistungseinbußen zu bewältigen.
Im Vergleich: SAN vs NAS
SAN und NAS sind die Haupttypen von Disk Arrays. SANs sind hauptsächlich für die Blockspeicherung konzipiert, auch bekannt als strukturierte Daten innerhalb von Datenbanken. NAS-Systeme werden hauptsächlich für die Speicherung von Dateien (Files) oder unstrukturierten Daten verwendet.
Neben SANs und NAS umfassen andere Arten von Platten-Arrays auch Direct-Attached Storage (DAS) sowie nur reine Platten- (JBOD) und Flash-Arrays (JBOF), die ohne Intelligenz ausgestattet sind. DAS-, JBOD- und JBOF-Arrays fehlt die ausgeklügelte Verwaltung von SAN- und NAS-Arrays.
Netzwerkspeicher - SANs und NAS - bestehen aus Speicher-Arrays, die über Fabric wie Fibre Channel (FC) oder Ethernet mit den Anwendungsservern verbunden sind. FC wurde speziell für SANs entwickelt. Ethernet ist die gebräuchlichste Art der Netzwerkkonnektivität und wird für NAS verwendet. SANs, die nicht die Leistung und Zuverlässigkeit von FC benötigen, können Ethernet über das iSCSI-Protokoll verwenden.
Geschichte
Der IBM 350 Plattenspeicher wurde 1956 als Teil des IBM 305 Random Access Memory Accounting (RAMAC)-Großrechnersystems veröffentlicht. Andere Teile des 350er-Systems umfassten eine Verarbeitungseinheit, einen Drucker, einen Kartenlocher, eine Konsole und ein Netzteil.
Die Entwicklung von RAID-Techniken ab den 1970er Jahren und Speichernetzwerktechnologien trugen dazu bei, die Popularität von Festplatten-Arrays zu fördern.
RAID-Level verwenden Techniken wie Spiegelung, Striping und Parität, um die auf den Arrays gespeicherten Daten zu schützen, wenn die Festplatten ausfallen. Betriebssysteme sehen RAID-Arrays als ein einziges Laufwerk. RAID-Level schützen Plattenarrays auf verschiedene Weise und gleichen den Grad der Datensicherheit mit den Kosten aus.
Die Netzwerkspeicherung begann in den späten 1980er Jahren und entwickelte sich in den 1990er und frühen 2000er Jahren rasch weiter. Im Jahr 1988 begann die Entwicklung des FC-Protokolls, das zu SANs führte. Das Platten-SAN wurde bald zu einem Grundbestandteil der Unternehmensspeicher. Auspex Systems brachte 1989 die ersten NAS-Systeme auf den Markt. Network Appliance (NetApp) folgte vier Jahre später und wurde bald zum dominierenden NAS-Anbieter.
Obwohl Disk-Arrays immer noch ein wichtiger Teil der IT-Struktur sind, hat seine Popularität in den letzten Jahren etwas abgenommen. Alternativen, wie Flash-Arrays, hyperkonvergente Infrastruktur und andere softwaredefinierte Speicher (SDS), die auf Commodity-Servern basieren, sind inzwischen weit verbreitet.
Dell ist dank der Übernahme von EMC im Jahr 2016 für über 60 Milliarden Dollar der führende Anbieter von Disk-Arrays. Dell EMC vertreibt eine Vielzahl von SAN- und NAS-Festplattenarraysystemen. NetApp gehört weiterhin zu den führenden Anbietern, zusammen mit Hewlett Packard Enterprise (HPE), Hitachi Vantara, IBM, Infinidat, Kaminario, Panasas, Pure Storage und Qumulo.
