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Leitfaden zu Cloud NAS: Funktionsweise und Einsatzgebiete
Der Beitrag zeigt, wie Cloud NAS funktioniert, wo sich der Speicher einsetzen lässt und welche Option es gibt, auf unstrukturierte Daten und Dateien in der Public Cloud zuzugreifen.
Network Attached Storage (NAS) ist einer der am schnellsten wachsenden Segmente des Datenspeichermarktes. Für Unternehmen und andere große Organisationen bietet NAS eine effiziente Möglichkeit, immer größere Mengen an unstrukturierten Daten zu speichern, von Medieninhalten und Dokumenten bis hin zu KI-Schulungsmaterialien.
Für kleinere Unternehmen ist NAS eine Alternative zu internem Speicher auf Servern und bietet eine vertraute Anordnung von Dateien und Ordnern sowie weitgehend ähnliche Verwaltungs-Tools. Außerdem laufen sie über die gleichen Standard-Ethernet-Netzwerke wie bestehende PCs und Server. Im Kleinstunternehmensbereich kann ein NAS-System aufgrund seiner Einfachheit und geringen Kosten sogar einen Server ersetzen.
NAS-Systeme haben jedoch ihre Grenzen: Die Zugriffszeiten sind langsamer als bei direkt angeschlossenem (DAS) oder serverbasiertem Speicher, und sie sind oft langsamer als ein Storage Area Network (SAN), nicht zuletzt, weil sie Ethernet und nicht schnellere Übertragungswege wie Fibre Channel verwenden.
Der größte Nachteil herkömmlicher NAS ist jedoch, dass sie schwieriger zu skalieren sind. Sobald ein NAS-System seine Kapazitätsgrenze erreicht, müssen IT-Abteilungen die Festplatten aufrüsten oder ein völlig neues NAS kaufen. Dies führt zu hohen Kosten oder, wenn sie das alte NAS behalten, zu Speichersilos.
Dies veranlasste die Anbieter zur Entwicklung von Scale-out-NAS-Systemen, bei denen Benutzer ein Netz von NAS-Knoten aufbauen können, um einen einzigen Speicherpool zu bilden.
Was ist Network Attached Storage?
NAS ist ein Dateispeicher, der jedem Gerät in einem Netzwerk zur Verfügung gestellt werden kann. Im einfachsten Fall ist ein NAS-System ein eigenständiges, integriertes Gerät mit einer CPU, einem Netzwerk, Memory und einer Reihe von Einschüben für Festplatten, SSDs oder M.2-Laufwerke. Es verfügt über ein eigenes Betriebssystem und benötigt keine Verbindung zu einem Server oder Speicher-Controller, um zu funktionieren. Die meisten Verwaltungsaufgaben können über einen Webbrowser ausgeführt werden.
Das Herzstück des NAS ist sein Dateisystem. Das Dateisystem ermöglicht es dem NAS, für jeden PC-Benutzer oder Server im Netzwerk als freigegebenes Volume zu erscheinen. In der Regel unterstützen NAS-Systeme die Protokolle Network File System (NFS) und Server Message Block (SMB), um maximale Anwendungs- und Betriebssystemkompatibilität zu gewährleisten.
Ein NAS ist für unstrukturierte Daten (Dateien und Dokumente) optimiert, während DAS-Systeme und SANs für den Blockzugriff, zum Beispiel für Datenbanken, optimiert sind.
Es ist die Integration des Dateisystems, die ein NAS auszeichnet. Bei der Verwendung eines SAN befindet sich das Dateisystem an einem anderen Ort – beispielsweise auf Servern oder PCs – und die Daten werden im SAN in Blöcken gespeichert, auf die von diesen externen Dateisystemen aus zugegriffen wird.
Basiswissen zu Network Attached Storage
NAS-Geräte sind als kleine Einheit erhältlich, können aber auch sehr große Systeme sein. Kleine NAS-Geräte sind beliebt für Heimbüros und Kleinstunternehmen. Am anderen Ende der Skala bieten Unternehmensanbieter NAS-Produkte mit hohen Kapazitäten an. Der chinesische Hersteller Huawei offeriert beispielsweise sein OceanStor Dorado V6, das mit 32 Controllern, 6.400 Laufwerken und einer Kapazität von fast 300 PB arbeitet.
Bei den ersten NAS-Systemen für Unternehmen handelte es sich um Filer, die für die Bewältigung des wachsenden Volumens an unstrukturierten Daten konzipiert waren, die im Zuge der Umstellung auf digitale Prozesse in Unternehmen anfallen.
Filer von Anbietern wie NetApp und Dell EMC sammelten riesige Mengen an Dateien in Bereichen von medizinischer Bildgebung bis hin zur Medien- und Dokumentenspeicherung. Ohne Filer hätten diese Dokumente eine serverbasierte Speicherung überfordert.
Doch die heutige Landschaft ist weitaus komplexer. Immer mehr Anwendungen verwenden unstrukturierte Daten, und die Leistung der NAS-Hardware hat sich durch schnellere Ethernet-Versionen und die Umstellung auf Flash-Speicher erhöht.
Scale-Out-NAS-Systeme, bei denen mehrere Knoten als ein einziges, sehr großes (virtuelles) Volume oder ein einziger Namespace betrieben werden, haben auch einige der Einschränkungen herkömmlicher Standalone-NAS überwunden. Es ist jetzt möglich, einem NAS-System schnell Speicherplatz hinzuzufügen, ohne dass Anwendungen oder Benutzer davon etwas mitbekommen. IT-Teams können Knoten und Speicher je nach Bedarf hinzufügen. Ein globaler Namensraumermöglicht es Unternehmen außerdem, Speicher über verschiedene Standorte zu verteilen, einschließlich der Public Cloud.
Zwei weitere Varianten der NAS-Technologie sind ebenfalls eine Überlegung wert. Erstens bringt die hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) für Unternehmen Rechen-, Speicher- und Netzwerkfunktionen zusammen. In einigen Anwendungsfällen kann eine HCI-Umgebung NAS- und SAN-Systeme ersetzen. Am anderen Ende des Spektrums können Open-Source-Dienstprogramme wie FreeNAS redundante Server oder sogar Desktop-PCs in kostengünstige NAS-Geräte für kleinere Büros oder den Heimgebrauch verwandeln.
Bei Filern und frühen NAS-Systemen lag der Schwerpunkt auf der Kapazität und nicht auf der Leistung. Auch heute noch gibt es Argumente für NAS bei sehr großen Kapazitäten. Nur wenige andere Systeme können die gleichen niedrigen Kosten pro Gigabyte Daten bieten. Doch zu den herkömmlichen, kapazitätsorientierten Anwendungsfällen wie Backups, Archivierung – auch aus Compliance-Gründen – und Handhabung von Dokumenten mit relativ geringem Wert sind anspruchsvollere Anwendungen wie die Speicherung von KI/ML-Trainingsdaten und fortschrittlichen Analysedatensätzen hinzugekommen. Dieser Trend hat auch dazu geführt, dass NAS mit Objektspeicherfunktionen und HCI-Merkmalenausgestattet werden.
Was ist Cloud NAS, und wie kann man darauf zugreifen?
Ein Cloud NAS nutzt Public-Cloud-Storage für den Dateizugriff, in der Regel über SMB oder NFS. ONTAP von NetApp, das NFS nutzt, wird ebenfalls weitgehend unterstützt.
Der Anschluss eines Benutzergeräts, oder wahrscheinlicher eines Servers, an ein Cloud-NAS sollte so einfach sein wie der Anschluss an lokale NAS-Hardware. Die Unterschiede liegen vor allem in der Kapazität, den Kosten, der Leistung und dem Grad der Intelligenz der Cloud-Systeme.
Für Cloud-NAS gibt es keine wirklichen Kapazitätsgrenzen, obwohl die Anbieter für praktische Verwaltungszwecke eine Obergrenze festlegen können. Google Cloud Platform zum Beispiel begrenzt einen einzelnen Namespace auf 50 PB.
Die wichtigste Leistungsgrenze von Cloud NAS ist die WAN-Verbindung zum Dienstanbieter. Wenn Anwendungen hohe Geschwindigkeiten und geringe Latenzzeiten benötigen, müssen Unternehmen in Hochgeschwindigkeits-Glasfaserverbindungen investieren. Alternativ könnten sie Anwendungen in die Cloud verlagern, wenn der Anbieter Compute unterstützt. Im eigenen Rechenzentrum installierte Systeme sind jedoch derzeit noch immer schneller und wesentlich kostengünstiger.
Bei Kostenvergleichen müssen Kunden berücksichtigen, dass NAS-Hardware am eigenen Standort eine Vorabinvestition erfordert. Außerdem müssen Unternehmen oft mehr kaufen, als sie benötigen, und eine Überkapazität vorhalten, um die Kosten und Unterbrechungen bei physischen Upgrades zu minimieren.
Dies ist bei der Cloud kein Problem, da sie nach Verbrauch abgerechnet wird, aber CIOs wollen dies kontrollieren. Langfristige Datenspeicherung in der Cloud kann teuer werden, wenn Benutzer Dokumente ablegen und vergessen.
Anwendungsfälle für Cloud NAS
Aus diesem Grund verkaufen die großen Cloud-Anbieter und Anbieter wie NetApp und IBM Produkte, die speziell auf den Backup- und Archivierungsmarkt ausgerichtet sind. Diese haben eine günstigere Kostenstruktur als reguläre Cloud-NAS-Volumes.
Die Anbieter offerieren auch verschiedene Stufen an Cloud NAS, die auf der Leistung basieren. Weniger wichtige Arbeitslasten oder weniger häufig genutzte Daten können auf billigere Volumes verlagert werden. In allen Fällen müssen Käufer jedoch die Bandbreiten- und Egress-Kosten für den Zugriff auf oder das Herunterladen von Daten berücksichtigen.
Es gibt jedoch Anwendungsfälle, in denen Cloud NAS die beste Lösung ist. Dazu gehören Fälle, in denen ein Unternehmen seinen Speicherplatz schnell erweitern muss, ohne Anwendungen neu schreiben oder in die Cloud portieren zu müssen, oder in denen die Kosten weniger ins Gewicht fallen, wie zum Beispiel bei einem kurzfristigen Projekt, oder wenn es darum geht, kleinen Büros oder Außendienstmitarbeitern Fernspeicherung, Zusammenarbeit und Datensicherungzu ermöglichen.
