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Fünf Einsatzzwecke für NAS in der Cloud und On-Premises
Ursprünglich als Stand-alone-Speicher im Netz konzipiert, gibt es heute viele Einsatz-Szenarien für NAS – die wichtigsten heute gängigen NAS-Konzepte finden Sie in diesem Artikel.
NAS (Network Attached Storage, netzwerkgebundener Dateispeicher) ist ein von mehreren Accounts und Servern gemeinsam genutzter Speicher, bei dem auf die Daten als Dateien – im Gegensatz zum Beispiel zu Blöcken – zugegriffen wird. NAS ist dadurch definiert, dass es ein Dateisystem gibt und dass es den Zugriff auf die Medien dahinter verwaltet. Den Benutzern und Servern wird der Speicher im bekannten Laufwerksbuchstabenformat präsentiert.
Als NAS-Boxen designte Speichersysteme waren ursprünglich Stand-alone-Appliances mit den Festplatten, dem Motherboard für das Dateisystem und den entsprechenden Schnittstellen, wobei als Protokoll Ethernet über TCP/IP üblich war und ist.
Später wurde es mittels Scale-Out-NAS möglich, viele NAS-Knoten zu einem Cluster mit einem einzigen Dateisystem zu verbinden. In letzter Zeit sind auch Lösungen für die Bereitstellung von NAS als Teil von SDS (Software-Defined Storage) oder als Teil einer hyperkonvergenten Infrastruktur (HCI) entstanden. Es ist auch möglich, Dateizugriffsspeicher in der öffentlichen Cloud festzulegen. Damit ist NAS eine äußerst vielseitige Schicht zur Bereitstellung von Speicherplatz im lokalen Netzwerk und in der Cloud.
Eigenständige NAS-Appliances
Wer lediglich gemeinsam nutzbaren Speicherplatz mit Kapazitäten von mehreren Terabytes bis hin zu einigen dutzend Terabytes benötigt, für den kann ein eigenständiges NAS-Produkt die richtige Wahl sein. Dies kann für die allgemeine Dateispeicherung oder für speziellere Anwendungsfälle wie die Speicherung von Überwachungsmaterial sein.
Die Produktpalette reicht von Angeboten für Endverbraucher bis zu Systemen für das untere Ende des Marktes für KMU(kleine und mittlere Unternehmen). Namhafte Anbieter sind hier Synology, Buffalo und QNAP. Der Formfaktor dieser Systeme ist in der Regel eine Art Micro-Tower am unteren Ende oder Rackmount-fähige Systeme am oberen Ende der Angebotsvielfalt. Wer selbst Hand anlegen möchte, für den ist es theoretisch und praktisch machbar, ein eigenes System zu bauen. Dazu eigenet sich handelsübliche Speicher-Hardware mit Software von Anbietern wie FreeNAS und Xigmanas (früher NAS4Free). Beide basieren auf FreeBSD.
Die Beschränkung der eigenständigen NAS-Appliances besteht in der Skalierbarkeit. Was tun, wenn die Speicherkapazität der Appliance ausgeschöpft ist? Der einfache und logische Ansatz wäre, weitere Appliances zu beschaffen. Allerdings droht dann die Gefahr von Speicher-Silos: Daten sind dann nach unterschiedlichen Kriterien (Alter, Applikation, Typ) auf verschiedene Hardware-Instanzen verteilt; entsprechend schwierig wird es auf Dauer, den Zugriff auf alle Daten konsistent zu halten.
Scale-Out-NAS
Die Beschränkung einzelner lokaler NAS-Appliances, nämlich die Skalierbarkeit, hat zur Entwicklung von Scale-Out-NAS geführt. Bei Scale-Out-NAS teilen sich diskrete Appliances das gleiche Dateisystem, ein sogenanntes paralleles Dateisystem, zu dem neue Hardware-Instanzen hinzugefügt werden können.
Scale-Out-NAS ist weitgehend größeren KMUs und großen Unternehmen vorbehalten. Es umgeht das Problem der Bildung von NAS-Silos und ermöglicht die Schaffung größerer Volumina an gemeinsam genutzter Speicherkapazität. Aus diesen Gründen ist Scale-Out-NAS die erste Wahl für jeden, der es sich leisten kann.
Zu den wichtigsten Anbietern gehören die fünf großen Speicherhersteller: NetApp, Dell EMC, HPE, Hitachi Vantara und IBM. Hinzu kommen Spezialisten wie Cloudian, Qumulo und WekaIO. Letztere werden auch noch eine Rolle spielen, wenn wir uns die Hybrid- und Multi-Cloud-Optionen ansehen.
Die wichtigsten Anwendungsfälle sind alle Anwendungen und Szenarien, bei denen große Mengen an unstrukturierten Daten aufbewahrt werden müssen.
Verteilte Dateispeicherung
In den letzten Jahren haben wir den Aufstieg von Scale-Out-NAS-Produkten erlebt. Diese sind so konzipiert, dass sie potenziell in On-Premise- und Cloud-Implementierungen eingesetzt werden können. Beispiele hierfür sind Unternehmen wie Cloudian, Elastifile, Qumulo und WekaIO.
Hyperfile von Cloudian bietet einen mit POSIX- beziehungsweise Windows-konformen Dateizugriff. Dieser kann sowohl On-Premises als auch in der Cloud eingesetzt werden. Es funktioniert über die Hyperstore-Umgebung des Anbieters, die auf Objektspeicher basiert und einen hybriden Cloud-Betrieb über Microsoft-, Amazon- und Google-Cloud-Umgebungen hinweg bietet, wobei die Daten zwischen ihnen portabel sind, heißt es in den Herstellerangaben.
Auf die Skalierung über Tausende von Compute-Nodes ausgelegt und für Datei-, Block- und Objektspeicher geeignet ist die Software ECFS (Elastifile Cloud File System). ECFS ist darauf ausgelegt, heterogene Umgebungen, einschließlich öffentlicher und privater Cloud-Umgebungen, unter einem einzigen globalen Namensraum zu unterstützen.
Die Qumulo File Fabric (QF2) ist eine skalierbare Software, die auf Commodity-Hardware oder in der Public Cloud eingesetzt werden kann. Durch die Möglichkeit, Dateifreigaben zwischen physischen Standorten zu replizieren, werden plattformübergreifende Funktionen bereitgestellt.
Das skalierbare POSIX-konforme parallele Dateisystem von WekaIO heißt Matrix. Matrix läuft über einen Cluster von Commodity-Storage-Servern oder kann in der öffentlichen Cloud bereitgestellt und auf Standard-Compute-Instanzen mit lokalem SSD-Blockspeicher ausgeführt werden. Es wird auch behauptet, dass ein hybrider Betrieb möglich ist, mit der Fähigkeit, öffentliche Cloud-Dienste als Tier zu nutzen.
Cloud-Dateispeicher
Die drei bekannten Hyperscaler – Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure und Google Cloud Platform (GCP) – bieten native NAS-Speicherdienste an. Alle drei bieten auch leistungsfähigeren File Storage auf Basis der Speichersysteme von NetApp an. Microsoft unterscheidet sich von AWS zudem dadurch, dass es Caching für Dateispeicher anbietet. Mit dem Caching zielt die Azure-Cloud darauf ab, die Latenzzeiten beim Zugriff auf eine Reihe von Dateien in nur einem Namespace zu reduzieren und so eine Anzahl an Service-Leveln anbieten zu können.
Zu den von AWS und Microsoft vorgeschlagenen Anwendungsfällen gehören Big-Data-Analysen, Web-Serving und Content-Management, Anwendungsentwicklung und -test, Medien-Workflows, Datenbank-Backups und Container-Speicher. Google ist beim Suggerieren von Use-Cases etwas bescheidener und nennt unter anderem Video-Rendering, Anwendungs-Workloads, Web-Content-Management und Home-Directories.
NAS in der Cloud
Hier geht es um NAS-Produkte von Speicheranbietern, die in der Cloud verfügbar sind. Ein neues Schwergewicht ist Dell EMC, das eine Google Cloud-Version seines Isilon-Scale-Out-NAS mit OneFS-Cloud-Speicher für Produktions-Workloads auf den Markt gebracht hat. Dieser Schritt ermöglicht es Kunden, produktive Anwendungsfälle auf Isilon-Speicher in GCP auszulagern, wobei bis zu 50 Petabyte Kapazität in einem einzigen Namespace verfügbar sind.
Auch andere Mainstream-Storage-Anbieter offerieren Instanzen ihrer Dateisysteme in den drei großen Public Clouds – AWS, Azure und GCP. NetApp hat Cloud Volumes, während IBM sein paralleles Dateisystem Spectrum Scale in der AWS-Welt anbietet.
Cloud-NAS-Gateways
Eine weitere Möglichkeit, die Cloud für die Dateispeicherung zu nutzen, bieten die auf Software und Infrastruktur basierenden Angebote wie Nasuni, Ctera und Panzura, die den Zugriff über Software- oder Hardware-Gateways anbieten.
Nasuni war mit einem virtuellen Appliance-Cloud-Gateway ein Pionier in diesem Bereich. Das Gateway hat aktive Daten vor Ort zwischengespeichert und weniger häufig genutzte Dateien in öffentlichen Clouds abgelegt. Das Cloud-native UniFSfile-Dateisystem von Nasuni bietet einen einzigen Namensraum für unstrukturierte Daten. Nasuni wird über Filer vor Ort bereitgestellt, die Daten in die AWS-Cloud auslagern.
Die HC-Reihe von Ctera hingegen sind sogenannte Edge-Filer, die als lokale Kapazität fungieren, die sich mit anderen Ctera-Knoten global und mit Cloud-Speicherkapazitäten synchronisieren können. Ctera zielt auf die Nutzung von Cloud Bursting und die Zusammenarbeit über geografische Grenzen hinweg. Der Zugriff kann von Desktop- und Remote-/Mobilgeräten über Ctera Drive, Application Programming Interfaces (APIs)/Web-Zugang und eine mobile App erfolgen, wobei die Daten im Ctera Global File System gehalten werden. Von dort aus können die Benutzer über Ctera-Instanzen darauf zugreifen oder sie werden automatisch mit S3-Cloud-Speichersystemen synchronisiert.
Panzura wird auf einem Server an jedem Standort eingesetzt, wo eine lokale Kopie vorgehalten wird. Google Cloud Storage ist dabei der Hauptspeicherort für die Daten. Der Schwerpunkt von Panzura liegt auf der standortübergreifenden Zusammenarbeit, die über ein On-Premise-Gateway und ein globales File-Locking-System mit Cloud-Storage bereitgestellt wird.
Aus Network Attached Storage, der Appliance für die kleine Arbeitsgruppe oder eine Handvoll Workstations, ist also ein flexibles Konzept zur gemeinsamen Nutzung von Speicherkapazitäten geworden.
