LUN-Management als zentrales Element der SAN-Konfiguration
Durch LUNs lassen sich Speicher-Arrays flexibel da einsetzen, wo sie benötigt werden und sind damit zentraler Bestandteil einer SAN-Konfiguration.
Dieser Artikel erklärt, was LUNs sind und welche Rolle sie bei SAN-Technologie spielen.
Festplattenlaufwerke sind das Fundament von Daten-Storage, doch Betriebssysteme können nicht direkt auf sie zugreifen. Die Magnetscheiben, Köpfe, Spuren und Sektoren einer physischen Festplatte müssen zunächst in logische Entsprechungen übersetzt werden, die das Betriebssystem dann als linearen Adressraum aus Blöcken fester Größe wahrnimmt. Durch die Übersetzung entsteht also eine logische Einheit, über die Betriebssysteme Dateien lesen und schreiben können.
Auch bei Storage-Netzwerken müssen auf der Grundlage der physischen Festplatten logische Einheiten definiert werden, damit Host-Server auf Speicherplatz in Storage Area Networks (SANs) zugreifen können. Hier wird jede logische Einheit als Logical Unit Number (LUN) bezeichnet.
LUN-Grundlagen
Eine LUN ist eine logische Einheit, die rein physischen Festplattenplatz zu logischem Storage-Platz zur Nutzung durch das Betriebssystem eines Host-Servers macht. Jeder Computernutzer dürfte die logischen Laufwerksbuchstaben kennen, die ihren Festplatten zugewiesen werden. So startet ein Rechner vielleicht von Laufwerk C: und bringt Dateien auf einem zweiten logischen Laufwerk mit der Bezeichnung D: unter. LUNs übernehmen dieselbe Aufgabe: Sie differenzieren zwischen unterschiedlichen Stücken an Plattenplatz eund sind der Teil der Adresse von Storage, das einem Host-Server präsentiert wird.
Erstellt werden LUNs als grundlegender Bestandteil des Prozesses der Storage-Provisionierung mit Hilfe von Softwarewerkzeugen, die meist Teil einer Storage-Plattform sind. Dabei gibt es kein 1:1-Verhältnis zwischen verfügbaren Laufwerken und LUNs: Auf einem einzigen Laufwerk lassen sich problemlos zahlreiche LUNs anlegen.
So lässt sich ein Laufwerk mit 500 Gigabyte in eine LUN mit 200 GB und eine mit 300 GB partitionieren, die für den Host-Server dann als einzelne Laufwerke erscheinen. Andersherum können Storage-Administratoren mit Software für LUN-Management auch aus mehreren LUNs ein größeres Volume machen. In der Praxis werden Festplatten für mehr Kapazität und Redundanz meist zunächst zu einer RAID-Gruppe verbunden (z.B. RAID 50), auf der dann die einzelnen LUNs erstellt werden.
LUNs werden oft als logische „Volumes“ bezeichnet, was die alte Verwendung von Buchstaben für Laufwerke wie C: oder F: auf PCs widerspiegelt. Experten warnen jedoch davor, die beiden Ausdrücke zu verwechseln: „Volume“ werde oft auch als Bezeichnung für das große Volume verwendet, das entsteht, wenn mehrere LUNs mittels Managementsoftware kombiniert werden. In diesem Zusammenhang kann ein Volume mehrere LUNs enthalten, was zu Verwirrung bei der Storage-Zuweisung führen kann. „Das „Volume“ ist ein Teil einer Volume-Gruppe, und die Volume-Gruppe besteht aus mehreren LUNs.
Einmal erstellt, können LUNs auch von mehreren Servern verwendet werden, etwa gleichzeitig von einem aktiven und einem Standby-Server. Wenn dann der aktive Server ausfällt, kann das Standby-Gerät sofort einspringen. Allerdings kann es katastrophal sein, wenn mehrere Server gleichzeitig auf dieselbe LUN zugreifen und es keine Vorkehrungen zur Koordination geänderter Blöcke gibt, um die Datenintegrität sicherzustellen. Für die Koordination ist Clustering-Software erforderlich, etwa ein Clustered Volume Manager, ein Cluster-Dateisystem, eine Cluster-Anwendung oder ein Netzwerk-Dateisystem wie NFS oder CIFS.
SAN-Zoning und -Masking
LUNs sind die Grundlage für die Realisierung von Storage, doch für die Provisionierung von SAN-Storage braucht es mehr als LUNs oder Volumes: Auch die SAN-Fabric selbst muss so konfiguriert sein, dass die Festplatten und ihre LUNs auf die entsprechenden Server abgestimmt sind. Die richtige Konfiguration hilft dabei, Storage-Traffic zu verwalten und die SAN-Sicherheit aufrechtzuerhalten, indem verhindert wird, dass jeder Server Zugriff auf jede LUN hat.
Mittels Zoning (Zonenbildung) können Geräte in einem Fibre Channel (FC)-Netzwerk einander erkennen. Wenn man die Sichtbarkeit von Endgeräten einschränkt, können Server (Hosts) jedoch nur noch diejenigen Storage-Geräte sehen und verwenden, die sich in derselben Zone befinden. Praktischer gesprochen: Zoning erlaubt bestimmten Servern, einen oder mehrere Ports auf einem Disk-Array zu sehen. Indem man bestimmte Ports fest einer Zone zuweist oder inkompatible Ports voneinander isoliert, lässt sich Bandbreite reservieren, um die Erfüllung von Service-Anforderungen sicherzustellen.
Zoning ist eine wichtige Komponente von SAN-Sicherheit und hochverfügbaren SANs. Es lässt sich in hartes und weiches Zoning unterteilen. Bei hartem Zoning ist jedes Gerät einer Zone zugeordnet, was stets so bleibt. Bei weichem Zoning kann die Zuordnung vom Netzwerk-Administrator verändert werden.
LUN-Masking (Maskierung) gibt diesem Konzept mehr Feinkörnigkeit. Denn dass Sie einen Server und eine Festplatte in dieselbe Zone einordnen, heißt noch nicht, dass der Server alle LUNs auf dieser Festplatte sehen soll. Nach dem Zoning des SANs können LUNs deshalb so maskiert werden, dass jeder Host-Server nur bestimmte davon sehen kann.
Angenommen, eine Festplatte hat zwei LUNs: LUN_A und LUN_B. Wenn wir zwei Server in die Zone dieser Festplatte aufnehmen würden, könnten beide Server beide LUNs sehen. Mit LUN-Masking aber lässt sich erreichen, dass einer der Server nur LUN_A sieht und der andere nur LUN-B. Port-basiertes LUN-Masking erlaubt eine Steuerung auf der Ebene von Ports am Storage-Array, so dass jegliche Festplatten an einem Port für jegliche Server an diesem Port verfügbar sind. Server-basiertes LUN-Masking ermöglicht ein etwas feineres Vorgehen: Ein Server sieht dann nur die ihm zugewiesenen LUNs, unabhängig davon, welche weiteren Festplatten und Server angeschlossen sind.
LUN-Skalierung und Performance
LUNs basieren auf Festplatten, also hängt auch ihre Performance und Zuverlässigkeit von diesen ab. So wird eine LUN auf einer Fibre-Channel-Platte mit 15.000 Umdrehungen pro Minute deutlich mehr leisten als eine LUN derselben Größe auf einem SATA-Laufwerk mit 7200 Umdrehungen. Dies gilt auch für LUNs auf der Grundlage von RAID-Arrays: Bei einer RAID-0-Gruppe kann die Performance ganz anders aussehen als bei RAID 5 mit Paritätsschutz oder RAID 6 mit doppelter Paritätsprüfung. Die richtige Konfiguration der RAID-Gruppen kann also erhebliche Folgen für die LUN-Performance haben.
In einer Organisation können hunderte oder sogar tausende unterschiedlicher LUNs genutzt werden. Damit hat die Entscheidung über die Storage-Ressourcen für Storage-Administratoren enorme Bedeutung: Sie müssen Anwendungen nicht nur genügend Kapazität in Gigabyte zur Verfügung stellen, sondern die LUNs dafür müssen auch von Platten-Storage mit den passenden Eigenschaften stammen.
So könnte eine LUN für eine geschäftskritische Datenbankanwendung von einer RAID-0-Gruppe mit Tier-1-Storage stammen, während eine LUN für eine virtuelle Band-Bibliothek wohl mit einer RAID-6-Gruppe und Tier-2- oder Tier-3-Storage auskommen würde.
Werkzeuge für LUN-Management
Auf einem Enterprise-Array können bis zu 10.000 LUNs untergebracht sein, also sind Software-Werkzeuge für effiziente Erstellung, Änderungen und Berichte unverzichtbar. Die Auswahl an solchen Management-Hilfen ist groß. Fast jeder Storage-Anbieter liefert als Ergänzung zu seinen Produkten, von Geräten für Direct-Attached Storage (DAS) bis zu Enterprise-Arrays, auch irgendeine Management-Software.
Meist entscheiden sich Administratoren hier für anbieterspezifische oder heterogene Werkzeuge. Ein Rechenzentrum mit nur einem Storage-Array oder ein Anwender mit Geräten nur eines Herstellers sollte gut mit dem Werkzeug für LUN-Management zurechtkommen, das mit dem Storage-System geliefert wurde. Anwender von Technik unterschiedlicher Anbieter aber sollten über heterogene Werkzeuge, die LUN-Management über unterschiedliche Storage-Plattformen hinweg ermöglichen, zumindest nachdenken. Entscheidet man sich für ein spezielles Produkt eines Anbieters, so kann es die eigenen LUNs gut verwaten, muss aber nicht unbedingt mit denen anderer Hersteller integrierbar sein.
Ein Werkzeug für LUN-Management sollte zudem den gesamten Prozess der Storage-Provisionierung unterstützen. An Funktionen sollte es Zuweisung zu bestimmten Array-Ports und die Maskierung bestimmter Host Bus Adapter unterstützen, zusammen mit umfassendem Reporting. Auch die Wiederverwendung von frei gewordenem Storage sollte möglich sein. Einige Produkte für LUN-Management unterstützen auch autonome Provisionierung, doch manche Storage-Administratoren haben Bedenken gegenüber solcher Automatisierung: Die Kapazitätsplanung wird schwierig, wenn man keinen Einfluss mehr auf die Provisionierung hat. Durch Automation könnten zudem strenge Prozesse für Änderungskontrollen in IT-Organisationen ausgehebelt werden.
LUNs werden größer
Überall nehmen die Storage-Mengen zu. Deswegen sind Funktionen für mehr Effizienz wie etwa Automatisierung wichtig im LUN-Management. Ebenso haben Virtualisierung und virtuelle Umgebungen das LUN-Management verändert. So können virtuelle Maschinen auf große Storage-Blöcke (500 Gigabyte, 1 Terabyte oder noch mehr) zugreifen und LUNs nutzen.
