Storage-Appliances für jeden Zweck:
Praxistest: Speichergeräte von klein bis groß

von Andreas Stolzenberger (ast@nwc.de), bre

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07.04.2009

Große Datenmengen brauchen in kleinen wie in großen Netzwerken den passenden Ablageort. Network Computing hat sich vier Geräte angesehen, die unterschiedliche Anforderungen abdecken: vom Storage-System für kleine Büros bis zum Midrange-Gerät von EMC.

(Fortsetzung des Artikels von Seite 3)

Noch vor wenigen Jahren war die Organisation der gemeinsamen Datei- und Druckdienste die einzige Aufgabe eines Servers. Jetzt verwalten die Maschinen Verzeichnisse, Mails und Unternehmensapplikationen.

Der eigentliche Massenspeicherdienst verliert zwar nicht an Bedeutung, fällt jedoch nicht mehr in die Zuständigkeit der »Full-Featured-Server«. Hier genügen Maschinen mit dem passend dimensioniertem Festplatten-Pool und einem für Block- oder Dateidienste optimierten System. Der klassische File-Server wandelt sich zur Speicher-Appliance.

Geräte dieser Klasse entlasten den Administrator spürbar. Er kann sich bei Konfiguration und Tuning voll und ganz auf seine Applikationsserver konzentrieren. Mit komplexen Systemparametern und Einstellungen der Speicher-Appliance kommt der Verwalter hingegen kaum noch in Berührung.

Network-Storage-Geräte können mehr, als nur gemeinsam nutzbare Dateifreigaben oder Block-Devices zu erzeugen. Moderne Hard- und Software-Appliances stellen auch Dienste für Datensicherungsaufgaben oder andere speichernahe Tätigkeiten bereit.

Das Einsatzgebiet dieser Geräte reicht vom Small- und Home-Office (Soho) bis ins Enterprise. Network Computing hat eine Reihe von Storage-Appliances in unterschiedlichen Größen im Einsatz. Dieser Artikel stellt die unterschiedlichen Systemklassen vor, vom Soho-Gerät bis zur Appliance für mittelständische Unternehmen, und klassifiziert die Einsatzbereiche und Anforderungen der jeweiligen Umgebung.

Small-Office, Home-Office

Auch eine kleine Büroumgebung kann eine große Menge an Daten erzeugen. Storage-Appliances erledigen in diesem Umfeld in erster Linie zwei Aufgaben: gemeinsame Datenhaltung und Backup.

Kleine Büros setzen in der Regel kein zentrales Benutzerverzeichnis ein. Deshalb muss ein NAS-Gerät selbst die Anwenderkonten verwalten. Als Dateidienste braucht ein Soho-NAS (Network-attached Storage) eigentlich nur SMB/CIFS, die Windows- und Mac-OS-X-Clients bedienen.

Linux/Unix-Benutzer geben dem schnelleren NFS den Vorzug. Doch gerade kleine NAS-Filer haben immer wieder Probleme mit Freigaben, auf die per NFS und CIFS gleichzeitig zugegriffen werden kann.

Viele kleine Umgebungen setzen gar keine zentrale Netzwerk-Datenhaltung mit CIFS-Freigabe ein. Vielmehr sichern sie die Daten auf den lokalen Windows-Arbeitsstationen und erlauben anderen Rechnern im LAN, darauf zuzugreifen. Hier dient eine Storage-Appliance als zentraler Backup-Speicher. Als zusätzlicher Dienst macht vor allem ein im NAS integrierter Mailserver für Soho-Umgebungen Sinn.

Soho-Hardware

Storage-Appliances für kleine Büros setzen in der Regel auf eine Embedded-CPU und einen simplen ATA-Controller mit ein bis fünf Laufwerken. Single-Disk-Geräte bieten keine Redundanz und sollten daher nicht für das Sichern von Unternehmensdaten eingesetzt werden.

Zwei-Platten-Arrays setzen Raid-1 ein und verlieren somit 50 Prozent der Bruttokapazität zugunsten einer redundanten Datenhaltung. Doch bei Preisen von rund 80 Euro für eine 1-TByte-Platte hält sich der finanzielle Verlust in Grenzen.

Vier- und Fünf-Platten-Arrays stellen nutzbare Kapazitäten von 1,5 bis 6 TByte bei ausreichender Redundanz zur Verfügung. Wegen der simplen Embedded-CPU der Geräte und des teils sehr knapp bemessenen Hauptspeichers fällt die Performance vieler Soho-NAS allerdings eher mager aus. Das liegt auch daran, dass die günstigen Geräte auf Hardware-Raid-Controller verzichten und die Raid-Berechnung über den integrierten schwachen Prozessor per Software erledigen.

Transferraten von 10 MByte/s nicht akzeptabel

Im Labor Poing hatte das Test-Team schon mit Datentransfer-Werten von unter 10 MByte/s zu tun. Um einigermaßen ordentlich mit größeren Datenbeständen umgehen zu können, sollten die Geräte 20 MByte/s und mehr liefern.

Hinzu kommt, dass das NAS-System pro SMB-Client einen Thread öffnet. Lösungen mit schwacher CPU und wenig Speicher, die bei einzelnen Verbindungen noch eine akzeptable Bandbreite liefern, können im Betrieb mit mehreren Clients somit schnell an Performance einbüßen.

Repräsentativ für die Soho-Geräteklasse hat sich Network Computing zwei einfache NAS-Filer angesehen: den Acer »Altos Easy Store« und den »DS508« von Synology.

Acer Altos-Easy-Store

Bei der von Acer [1] angebotenen Soho-NAS-Appliance handelt es sich um eine OEM-Version des Intel [2]-SS4000-E. Das Gerät arbeitet mit vier SATA-Laufwerken. Der Embedded-CPU im Easy-Store stehen magere 256 MByte zur Seite. Dabei gilt es zu berücksichtigen, dass das Design des Geräts über ein Jahr alt ist. Für den Test erhielt Network Computing eine Version mit vier 500-GByte-Laufwerken.


Das Altos Easy Store ist leicht zu verwalten und kommt
mit einer Backup-Software. Leider ist die Hardware
etwas schwach auf der Brust.

Das Easy-Store verwaltet der Administrator über ein sehr übersichtliches und einfach gehaltenes Web-GUI. Das Gerät verfügt über eine interne Benutzerdatenbank, kann sich aber auch in ein Active-Directory einklinken.

Für Dateifreigaben stehen CIFS und NFS zur Verfügung. Als besonderes Feature integrieren Intel/Acer die Software »Disk Safe Express« von Falconstor [3]. Dabei handelt es sich um eine funktionsreduzierte Version der Speichermanagement-Software »IP-Stor«.

Image via iSCSI angelegt

Auf dem NAS legt Disk-Safe ein iSCSI-Target an. Die mitgelieferte Client-Software für Windows nutzt das Snapshot-Feature von Windows, um via iSCSI eine Image-Kopie der lokalen Disks auf dem Easy-Store zu speichern.

Der Scheduler von Disk-Safe gleicht Änderungen der lokalen Platte in vorgegebenen Intervallen mit der Sicherung ab. Im Disaster-Fall kann der Anwender nach dem Plattentausch den betroffenen Rechner via PXE/DHCP von Easy-Store starten und das Backup zurückspielen.

Das Easy-Store eignet sich eigentlich gut für kleine Unternehmen. Besonders die professionelle Disk-Mirroring-Software mit Disaster-Recovery-Option gefällt. Jedoch hat Intel die Appliance mit zu wenig Hardware ausgerüstet. Die Performance des Easy-Store liegt gerade einmal bei 8 bis 10 MByte/s.

Fazit

Funktionell gefällt das Acer Altos-Easy-Store, besonders was das leistungsfähige Image-Backup angeht. Leider reicht die Performance nicht aus, selbst wenn das Gerät »nur« im Soho zum Einsatz kommt.

Es bleibt zu hoffen, dass Acer und Intel eine überarbeitete Version des Easy-Store mit vergleichbarer Funktion, aber schnellerer Hardware auf den Markt bringen.

Synology DS508

Das Synology [4]-NAS läuft bereits seit längerem im Labor (siehe unseren Bericht [5]). Im Gegensatz zum Intel/Acer-Gerät stimmt bei diesem System die Performance.


Die Performance des Synology DS508 reicht für kleine Netze,
die mitgelieferten Applikationen zielen aber in erster Linie auf den Heimanwender.

Das DS508 nutzt ein Linux-Image, das sich mit zusätzlichen Softwarepaketen erweitern lässt. Es ist mit einem Power-PC-Prozessor und immerhin 512 MByte RAM bestückt.

Die Grundinstallation mit Modulen für MP3- und Foto-Archive zielt eher auf den Heim- als den Businessanwender. Ein professionelles Backup-Tool wie Falconstors Disk-Safe fehlt allerdings.

Linux/Unix-Profis freuen sich dafür über den vorinstallierten Rsync-Daemon. Neuerdings offeriert Synology einen Mailserver für die NAS-Geräte. Ambitionierte Linux-Anwender können nahezu jedes beliebige Paket auf dem DS508 installieren, sofern es in einer Power-PC-Variante vorliegt.

Fazit

Das Synology DS508 eignet sich gut als zentraler Datenspeicher im Small-Office, weil die Performance stimmt. Über Software Module lässt sich der Funktionsumfang erweitern. Dagegen fehlt ein professionelles Backup-Programm.

Software-Storage-Appliances auf Standard-Servern

Viele kleine und mittelgroße Unternehmen verfügen über ausreichendes IT-Know-how, um Serversysteme selbst zu bauen und zu konfigurieren. Zudem gibt es viele Händler mit eigener Werkstatt, die für ihre Kunden die passenden Systeme zusammenstellen.

Als Hardwarebasis genügt ein handelsüblicher Dual-Core-Server mit 1 bis 4 GByte Arbeitsspeicher, einem SAS- oder SATA-Raid-Controller und ein paar Laufwerken im Schnellwechselrahmen. Entsprechende Rack-Barebones gibt es im Fachhandel und bei OEM-Herstellern wie Supermicro, Pyramid oder Intel ab etwa 1000 Euro zuzüglich Controller und Laufwerke.

Fehlt nur noch ein Storage-Appliance-Software-Paket. Hier hat der Fachmann die Wahl zwischen mehreren Produkten.

Windows-Storage-Server-2003

Die Storage-Variante des Windows-Server-2003 von Microsoft [6] gibt es nicht im Handel. Sie bleibt OEM-Kunden vorbehalten. Die Storage-Appliance-Version fügt dem normalen Windows-Server eine einfache Web-Admin-GUI und das iSCSI-Target hinzu.

Trotz GUI lässt sich das System jedoch am besten über den Windows-Desktop, via Remote-Desktop, und die Management-Console einrichten. Der Windows-Storage-Server gliedert sich nahtlos in bestehende Active-Directory-Strukturen ein und kann daher auch problemlos das Microsoft-DFS (Distributed File-System) verwenden.

Diese Lösung eignet sich für Unternehmen mit einer homogenen Windows-Infrastruktur, deren Administratoren nichts anderes als Windows verwalten wollen. In Sachen Performance kann der 2003er Storage-Server von Microsoft jedoch keinen Blumentopf gewinnen. Auf gleicher Hardware sind auf Linux/Unix basierende Software-Appliances in der Regel doppelt so schnell.

Vorkonfigurierte Storage-Appliances mit Windows-Storage-Server finden sich im Portfolio nahezu jedes Server-Herstellers.

Eine Bewertung kann Network Computing zum Windows-Storage-Server derzeit nicht abgeben, weil im Labor momentan kein Testgerät mit diesem System arbeitet. Die letzte Microsoft-Storage-Appliance (HP Storageworks 400 AIO) hat das Laborteam schon vor Monaten mit FC-Adaptern ausgestattet und auf Open-E-DSS umgerüstet.

Open-E DSS

Eine sehr leistungsfähige Storage-Server-Software stammt von Open-E [7]. Der Data-Storage-Server (DSS) startet von USB oder CD-ROM und verwandelt den zugrunde liegenden Rechner in ein vollwertiges NAS/SAN-Gerät. Die Software arbeitet mit den gängigen SAS/S-ATA-Raid-Controllern, kann aber auch Disks mit Software-Raid nutzen.


Das GUI von Open-E DSS 5, mit dem sich Volumes und die Datenreplizierung
verwalten lassen.

Open-E unterstützt die gängigen File-Protokolle wie SMB/CIFS und NFS. Zu diesem Zweck greift die Software auf ein simples, aber funktionierendes Windows-User-zu-Linux/Unix-ID-Mapping zurück. Das verhindert Rechtekonflikte, wenn ein User wechselweise via CIFS und NFS auf gesharte Dateien zugreift. Neben dem lokalen Verzeichnis kann sich die Appliance in bestehende ADS- oder LDAP-Verzeichnisse einklinken.

Das Programm integriert die Clients von EMC [8]-Retrospect, CA [9]-Arcserve und Veritas [10]-Backup-Exec in die Appliance. So kann der Verwalter den NAS-Filer in bestehende Backup-Netzwerke einbinden.

Kostenfreie Backup-Software

Das Image enthält außerdem die freie Netzwerk-Backup-Software Bacula [11]. Der Administrator kann damit Sicherungen lokaler Freigaben auf virtuellen und physischen Tapes erstellen und den DSS in bestehende Bacula-Verbände integrieren.

Neben den Dateifreigaben beherrscht der DSS auch Blockfunktionen für iSCSI. Ein Qlogic-FC-Adapter der Serie 23xx oder 24xx ermöglicht es, den DSS als FC-Target (Fibre Channel) einzusetzen.

Die FC-Konfigurationsoptionen beschränken sich allerdings auf das Nötigste. Die WWNs der angebundenen Maschinen muss der Verwalter nach wie vor von Hand in das Admin-GUI eintippen.

Zu allen Block- und File-Quellen kann der Verwalter Snapshots generieren und für Sicherungszwecke verwenden. Leider kann der DSS nach wie vor seine virtuellen FC-LUNs nicht über iSCSI freigeben und umgekehrt.

Wer nicht den vollen DSS-Funktionsumfang benötigt, kann bei Open-E auch Software-Appliances mit reinen NAS oder iSCSI-SAN-Funktionen erwerben.

Fazit

Open-E DSS ist eine einfache, aber leistungsstarke und solide Software-Appliance für Speichersysteme der gehobenen Einsteiger- und unteren Mittelklasse. Lösungen mit DSS arbeiten als NAS-Filer in Netzwerken mit Hunderten von Benutzern sowie als iSCSI/FC-Block-Devices für kleinere Clusterverbände.

Klassische Einsatzgebiete sind gespiegelte Mail- oder Groupware-Server (Exchange) und kleinere Vmware-ESX-Cluster. Network Computing setzt im Labor mehrere DSS-Speichersysteme ein. Diese liefern FC-LUNs für den ESX-Cluster, den VTL-Server und NFS/CIFS-Freigaben für das komplette Testnetzwerk.

Mittelklasse-Appliances

Sobald Unternehmen die Struktur ihrer Abteilungen oder Subunternehmen in der IT-Infrastruktur darstellen, können simple NAS-Appliances nur noch schwer mithalten. Die Administratoren hat zwar die Möglichkeit, für jede Abteilung einen eigenen Fileserver aufzusetzen. Das würde aber das Management erschweren und Disk-Ressourcen vergeuden.

In diesem Fall schaffen leistungsfähige Storage-Appliances mit virtualisierten NAS-Ressourcen Abhilfe. Mit einem oder mehreren Storage-Pools generieren diese Geräte nicht nur einen Filer mit verschiedenen Freigaben, sondern diverse virtuelle Fileserver. Sie lassen sich auf mehrere IP-Adressen und LAN-Adapter verteilen und können zur Not mit voneinander getrennten Benutzerverzeichnissen arbeiten.

Diese Architektur vermeidet Bandbreitenengpässe und führt die Ressourcen dennoch auf einem zentralen Block-Speicher zusammen.

In diesem Marktsegment positioniert sich eigentlich die Firma Netapp als eines der führenden Unternehmen. Ob deren Geräte diesem Anspruch gerecht werden, kann Network Computing weder bestätigen noch widerlegen. Der Hersteller weigert sich seit Jahren, Filer für Tests in die Real-World- Labs zu entsenden.

Keine Berührungsängste hat hingegen EMC [8]. Der Speicherspezialist stellte Network Computing eine Celerra-NX4 zum Test zur Verfügung.

EMC Celerra NX4

Ein Celerra-Setup von EMC besteht aus drei Basiskomponenten. Der SAN-Storage stellt den anderen Komponenten die Disk-Kapazität zur Verfügung. Zwei oder mehrere so genannte Data-Mover virtualisieren die Fileserver.

Die Grundausstattung arbeitet mit einem aktiven und einem Standby-Data-Mover für die Redundanz. Als dritte Komponente kümmert sich ein Management-Controller um die zentrale Verwaltung aller Komponenten und Einstellungen.


Virtueller Fileserver bis zum Abwinken: Die Celerra NX4 bedient große und segmentierte Netzwerke.

EMC bietet Celerra-Appliances unterschiedlicher Größe an, wobei alle Geräte mit derselben Verwaltungs-Software arbeiten. Zum Test im Labor Poing entsandte EMC die kleinste aller Celerras, das Modell NX4.

Diese Maschine integriert eine Clariion-AX4 als SAN-Storage. Dazu gibt es zwei Data-Mover und die Management-Appliance. Für den Test lieferte EMC das System fertig verkabelt mit einer grundlegenden Basiskonfiguration.

Vielzahl von Optionen

Das Java-GUI erschlägt den Administrator anfangs mit einer Fülle von Optionen. Nach einer Eingewöhnungsphase findet sich der Verwalter dann aber mit der Vielzahl der aufeinander gestapelten Virtualisierungsoptionen zurecht.

Jeder Data-Mover verfügt über vier 1-GBit/s-Ethernet-Interfaces. Diese lassen sich in verschiedenen physischen Netzwerken einsetzen. Alternativ kann der Administrator die physischen Interfaces über Failover oder Link-Aggregation zu virtuellen NICs zusammenfassen.

Auf diese lassen sich dann nochmals virtuelle LANs mit eigenen IP-Adressen oder unterschiedlichen VLANs packen. So stehen dem Administrator alle nur erdenklichen LAN-Optionen zur Verfügung, um virtuelle Server in unterschiedlichen Netzwerksegmenten zu platzieren.

Auf die virtuellen LAN-IPs bindet der Verwalter dann virtuelle Data-Mover, die Zugriff auf einen Plattenpool oder Teile davon erhalten. Auf dem virtuellen DM wiederum generiert der Administrator die virtuellen CIFS- oder NFS-Server mit deren Freigaben.

Drei Emulationen

Für die CIFS-Server stehen drei Emulationen zur Auswahl: NT4, Windows-2000/2003-ADS und Standalone. Die letzten beiden Typen nutzen den vollen CIFS-Protokollumfang, wobei ein Standalone-Server mit lokal zu definierenden Benutzerkonten arbeitet.

Der Typ ADS verlangt den Anschluss an ein Directory. Der Servertyp NT4 nutzt eine ältere CIFS-Version mit reduziertem Funktionsumfang und ist kompatibel zu älteren Clients.

Das umfangreiche und daher nicht immer ganz übersichtliche GUI gibt dem Verwalter Zugriff auf fast alle einstellbaren Optionen, und das sind bei der NX4 recht viele. Wem das noch immer nicht genügt, steht der Weg über das CLI zur Verfügung. Dort lassen sich erweiterte Features wie UID-zu-Windows-User-Mapping für gemeinsame NFS/CIFS-Freigaben einrichten.

Neben den NFS/CIFS-Filern kann das Celerra-System auch iSCSI-Targets erzeugen und Blockressourcen auf den virtuellen LAN-Interfaces zur Verfügung stellen. Ferner gibt es NAS-Management-Tools wie einen Data-Migrator, der Freigaben von einem Filer auf einen anderen verschieben kann.

In einer der kommenden Ausgaben wird Network Computing ausführlicher über die weiteren Funktionen der Celerra-NX4 berichten. EMC hat ein großes Software-Update angekündigt, das die Funktionalität der Storage-Appliance wesentlich aufwertet.

Dazu zählt unter anderem auch ein Modul zur Data-Deduplication, welches die Disk-Ressourcen effizienter auslastet.

Fazit

Die Celerra NX4 eignet sich für mittlere und große Unternehmen, die mehrere im Frontend von einander getrennt arbeitende Dateiserver im Backend zentral auf einer Plattform verwalten möchten. Bereits die zum Test vorliegende Grundkonfiguration offeriert dazu eine ausreichende Performance und Ausfallsicherheit.

Gesamtresümee

Für IT-Installationen nahezu jeder Größenordnung stehen passende Storage-Appliances zur Verfügung. Obwohl die Grundfunktionen eigentlich gleich erscheinen, unterscheiden sich die Implementierungen stark voneinander.

Wie auch bei Servern spielen Funktionen zur Virtualisierung eine immer größere Rolle. Die Kapazität ist dabei eigentlich kein großes Thema, im Gegenteil: Was kleine NAS-Filer mit vier 1,5-TByte-Laufwerken erreichen, schaffen manche großen Systeme nicht mit zwölf 146-GByte-SAS-Laufwerken.

Dafür liefern die professionellen Systeme weitaus höhere I/O-Leistungen und kommen mit großen Benutzerzahlen zurecht.

[1] http://www.acer.de/
[2] http://www.intel.de/
[3] http://www.falconstor.com/
[4] http://www.synology.de/
[5] network-computing-test-netzwerkspeicher-synology-ds508/
[6] http://www.microsoft.de/
[7] http://de.open-e.com/products/
[8] http://www.emc.com/
[9] http://www.ca.com/
[10] http://www.veritas.com/
[11] http://www.bacula.org/de
[12] http://www.emc.com/

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