Was ist Storage?

Im IT-Umfeld kann der Begriff „Storage“ jede Art von Speicherlösung bezeichnen, mindestens jedoch einen Ort, an dem Daten temporär oder dauerhaft aufbewahrt werden. Das können flüchtige (RAM, L1- bis L3-Cache, VRAM) und nichtflüchtige Datenspeicher (HDD, SSD, Flash) sein oder sogar eigenständige Server-Hardware – sogenannte Storage-Server-Systeme.

Das letztgenannte Modell besteht aus permanenten Speichermedien für digitale Daten und technischen Komponenten wie Host-Schnittstellen (LAN, FC, iSCSI, SAS), RAID-Controller und Festplatten. Dabei können verschiedene Hardwaretechnologien und Größen für den Speicherplatz genutzt werden. Der Storage-Server verwaltet die Speicherkapazitäten in der Regel autonom.

Systemumgebungen für Storages

Bei Storages in PC-Systemen unterscheidet man allgemein zwischen Primär- und Sekundärspeicher. Im ersten Typ – auch Hauptspeicher genannt – sind die Programme und Daten eines Rechners abgelegt, auf die die CPU zugreifen muss. Es handelt sich dabei um flüchtige Speicher wie RAM, Cache oder Register. Der Sekundärspeicher ist hingegen ein permanenter Speicher, der Daten langfristig sichern kann.

Bezieht sich der Begriff Storage jedoch auch auf spezielle Serverlösungen, sind mit Primär- und Sekundärspeicher verschiedene Systemumgebungen gemeint. Dabei ist der Primärspeicher entweder direkt am Server angeschlossen oder er steht eigenständig über das Netzwerk zur Verfügung. In beiden Fällen handelt es sich um einen online verfügbaren Storage, der aus unterschiedlichen Hardwaretechnologien wie Flash-Speicher oder Festplattensystemen (SSD, RAID, NAS) bestehen kann.

Der Sekundärspeicher bei Storage-Servern – auch als Nearline-Storage bezeichnet – übernimmt die Datenspeicherung auf Wechselmedien und ist das langsamere Speichersystem. Der Zugriff darauf kann über eine Back-up-Software oder ein gesondertes Storage-Management gesteuert werden. Charakteristisch sind außerdem die kurzen Zugriffszeiten und die Möglichkeit zur Offline-Speicherung. Damit kombiniert der Sekundärspeicher die Eigenschaften des Sekundärspeichers und einer weiteren Storage-Systemumgebung: der Archivierung.

Die Archivierung lässt sich mit einem Offline-Storage realisieren, auf den nicht mehr benötigte Daten ausgelagert werden. Das dient dazu, den Onlinespeicher im täglichen Business zu entlasten, die Effizienz zu steigern und die Daten sicher zu archivieren.

Unterarten von Server-Storages

DAS (Direct Attached Storage)

Bei DAS-Systemen sind die Festplatten in einem separaten Gehäuse untergebracht und an einen einzelnen Host angeschlossen. Sie eignen sich, um bestehende Storage-Server unkompliziert, kostengünstig und schnell zu erweitern.

NAS (Network Attached Storage)

Sind unabhängige Speicherkapazitäten in einem Rechnernetzwerk gefragt, bieten sich NAS-Systeme an. Sie lassen sich mit relativ geringem Aufwand installieren und sind in unterschiedlichen Leistungsklassen verfügbar.

SAN (Storage Area Network)

Mit einem SAN-System lassen sich Festplattensubsysteme und Tape-Libraries an Server anbinden. Das ist vor allem im Bereich Datenverarbeitung relevant. Mit SAN können Unternehmen von Hochverfügbarkeit, Flexibilität und höchster I/O-Leistung profitieren.

Storage-Technologien

Um für jeden Speicherbedarf das richtige Medium anzubieten, wurden verschiedene Storage-Technologien entwickelt. Zu den gängigsten zählen:

• Block-Storage
• File-Storage
• Storage-Virtualisierung
• Unified-Storage
• Flash-Speicher

Block-Storage

Charakteristisch sind die blockbasierten Zugriffe dieser Speicher, die vor allem in SAN-Umgebungen genutzt werden. Sie bieten eine hohe I/O-Leistung und sind deshalb ideal für Applikationen wie Datenbanken und Virtualisierungen – also dort, wo eine hohe Transaktionsrate gefordert ist.

File-Storage

Diese Speicher arbeiten mit dateibasierten Zugriffen und werden als reine Dateiserver eingesetzt. Sie lassen sich einfach und schnell bereitstellen und in vorhandene Systeme einbinden. Überall dort, wo hohe Datenübertragungsraten mit geringem Kostenaufwand gefragt sind, kommen File-Storages infrage.

Storage-Virtualisierung

Der Festplattenspeicher erscheint bei dieser Variante ausschließlich virtuell. Das hat den Vorteil, dass die Speicherkapazitäten nicht zwingend anhand der physischen Grenzen – pro Festplatte oder Speichereinheit – aufgeteilt werden müssen. Es wird zwischen drei Varianten unterschieden:

• arraybasiert
• softwarebasiert
• netzwerkbasiert

Beim Array stehen die Festplatten über einen Pool zur Verfügung, der auch über RAID hinausgehen kann. Auf Industriestandardservern wird hingegen meist Software zur Storage-Virtualisierung genutzt. Und bei der netzwerkbasierten Variante liefern Switches die Intelligenz.

Unified-Storage

Dateien und Anwendungen lassen sich beim Unified-Storage von einer einzelnen Hardwarekomponente aus ausführen. Das block- und dateibasierte Speichern erlaubt volle Flexibilität und eine gute Betriebskonsolidierung.

Flash-Speicher

Diese Storages zählen zu den nichtflüchtigen Speichern und speichern Daten mit niedrigem Energieverbrauch. Im Vergleich zu Festplatten sind sie weniger störanfällig und robuster, da nicht mit mechanischen Bauteilen gearbeitet wird. Zugriffszeiten von weniger als 1 ms, geringste Latenzen im Bereich von µs und Transferraten bis zu 12 GB/s sind bei modernen SSDs mittlerweile Standard.

Qualitätsmessung für Storages

Die Qualität von Storages lässt sich anhand verschiedener Kriterien messen. Dazu zählen beispielsweise:

• Zuverlässigkeit
• Transfergeschwindigkeit
• Zugriffszeiten

Für Speicherlösungen in Unternehmen ist Zuverlässigkeit ein entscheidendes Auswahlkriterium, da die Storages 24/7 arbeiten. Nur so lassen sich Betriebsausfälle minimieren und mögliche Kosten für Neuanschaffungen senken. Im IT-Bereich wird die Zuverlässigkeit eines Speicherlaufwerks mit dem MTBF-Wert beziffert. Er gibt an, wie viel Zeit durchschnittlich bis zu einem Laufwerksfehler vergeht. Das können bei professionellen Storages mehrere Millionen Stunden sein.

Lese- und Schreiboperationen auf Storages sind notwendig, um Daten nutzen und speichern zu können. Wie schnell diese Aufgaben ausgeführt werden, gibt die Transfergeschwindigkeit an – wahlweise in MB/s oder GB/s.

Die Zugriffszeiten sind für alle Storagelösungen relevant, aber besonders für den Transfer von extrem vielen, kleinen Datensätzen. Denn je kürzer die Zugriffszeit, umso schneller können die gewünschten Daten genutzt werden. Wie viel Zeit von der Anfrage des Nutzers bis zur Freigabe des Datenblocks vergeht, wird in Millisekunden (ms) oder Nanosekunden (ns) angegeben.

Schnelle Reaktionszeiten werden immer wichtiger. Deshalb stehen heute oftmals die Latenzzeiten von Storages im Fokus. Bei Systemen mit drehenden Medien, wie Festplatten, liegen diese noch im Bereich von Millisekunden. In modernen All-Flash-Speicherlösungen, die ausschließlich mit SSD- oder NVMe-Speichermedien arbeiten, lassen sich Latenzen im Mikrosekundenbereich realisieren.