Network Attached Storage (NAS)

Was ist Network Attached Storage (NAS)?

Network-Attached Storage (NAS) ist eine zentrale Speicherlösung für Dateien, die es verschiedenen Nutzern und Geräten ermöglicht, über ein lokales Netzwerk (LAN) auf einen gemeinsamen Datenspeicher zuzugreifen. Die Verbindung erfolgt dabei über Standard-Ethernet-Technologie.

Die Administration eines NAS-Systems erfolgt ausschließlich über eine Weboberfläche, da die Geräte selbst weder Tastatur noch Bildschirm besitzen. Im Netzwerk ist jedes NAS-System durch eine eigene IP-Adresse eindeutig identifizierbar und fungiert als eigenständiger Netzwerkknoten.

Zu den Hauptvorteilen von NAS-Systemen gehören:

• Benutzerfreundlicher Zugriff
• Große Speicherkapazitäten
• Kostengünstiger Betrieb
• Zentralisierte Datenspeicherung
• Cloud-Integration
• Unterstützung für Backup- und Archivierungsfunktionen

Im Bereich der Netzwerkspeicher unterscheidet man hauptsächlich zwischen NAS und Storage Area Networks (SANs). Während NAS-Systeme ideal für unstrukturierte Daten wie Audio, Video, Webinhalte, Textdateien und Office-Dokumente sind, eignen sich SANs besonders für strukturierte Daten wie Datenbanken und Enterprise-Anwendungen mit Blockspeicherung.

Wozu wird Network-Attached Storage eingesetzt?

Der Zweck von Network Attached Storage besteht darin, den Benutzern eine effizientere Zusammenarbeit und gemeinsame Nutzung von Daten zu ermöglichen. Er ist nützlich für verteilte Teams, die Fernzugriff benötigen oder in verschiedenen Zeitzonen arbeiten. Ein NAS wird an einen drahtlosen Router angeschlossen, so dass verteilte Mitarbeiter von jedem Desktop oder mobilen Gerät mit einer Netzwerkverbindung aus auf Dateien zugreifen können. Unternehmen nutzen eine NAS-Umgebung oft als Speicher-Filer oder als Grundlage für eine private Cloud ein.

Einige NAS-Produkte sind für den Einsatz in großen Unternehmen konzipiert. Andere sind für Heimbüros oder kleine Unternehmen gedacht. Die Geräte verfügen über mindestens zwei Laufwerkseinschübe, obwohl es auch Systeme mit nur einem Einschub für unkritische Daten gibt. NAS-Geräte für Unternehmen sind mit mehr High-End-Datenfunktionen zur Unterstützung der Speicherverwaltung ausgestattet und bieten mindestens vier Laufwerkseinschübe.

Bevor es NAS gab, mussten Unternehmen Hunderte oder sogar Tausende von Dateiservern konfigurieren und verwalten. Um die Speicherkapazität zu erweitern, werden NAS-Appliances mit mehr oder größeren Festplatten ausgestattet. Dies wird als Scale-up-NAS bezeichnet. Für Scale-Out-Storage werden die Appliances auch zu Clustern zusammengefasst.

Darüber hinaus arbeiten die meisten NAS-Anbieter mit Cloud-Speicheranbietern zusammen, um ihren Kunden die Flexibilität einer redundanten Datensicherung zu bieten.

Obwohl die Zusammenarbeit ein Vorzug von Network Attached Storage ist, kann sie auch problematisch sein. Netzwerkspeicher sind auf Festplattenlaufwerke (HDDs) angewiesen, um Daten bereitzustellen. I/O-Konflikte können auftreten, wenn zu viele Benutzer das System mit gleichzeitigen Anfragen überfordern. Neuere Systeme verwenden schnellere Solid-State-Laufwerke (SSDs) oder Flash-Speicher, entweder als eine Schicht neben HDDs oder in All-Flash-Konfigurationen.

NAS-Anwendungsfälle und Beispiele

Welcher Festplattentyp für ein NAS-Gerät ausgewählt wird, hängt von den zu verwendenden Anwendungen ab. Die gemeinsame Nutzung von Microsoft-Excel-Tabellen oder Word-Dokumenten mit Kollegen ist eine Routineaufgabe, ebenso wie die Durchführung regelmäßiger Backups. Umgekehrt erfordert die Verwendung von NAS zur Verarbeitung großer Mengen von Streaming-Media-Dateien Festplatten mit größerer Kapazität, mehr Memory und eine leistungsfähigere Netzwerkverarbeitung.

Bei der privaten Nutzung wird ein NAS-System zur Speicherung und Bereitstellung von Multimediadateien und zur Automatisierung von Sicherungen verwendet. Heimanwendungen für Network Attached Storage sind folgende Zwecke:

• Verwaltung von Smart-TV-Speicher
• Verwaltung von Sicherheitssystemen und Sicherheitsupdates
• Verwaltung verbraucherbasierter IoT-Komponenten
• einen Medien-Streaming-Dienst einzurichten
• Torrent-Dateien zu verwalten
• einen persönlichen Cloud-Server hosten
• Erstellen, Testen und Entwickeln einer persönlichen Website

In Unternehmen wird NAS auf folgende Weise eingesetzt:

• als Sicherungsziel mit einem NAS-Array für Archivierung und Disaster Recovery
• zum Testen und Entwickeln webbasierter und serverseitiger Webanwendungen
• für das Hosting von Messaging-Anwendungen
• zum Hosten von serverbasierten Open-Source-Anwendungen, wie zum Beispiel Customer Relationship Management-, Human Resource Management- und Enterprise Resource Planning-Anwendungen
• für die Bereitstellung von E-Mails, Multimedia-Dateien, Datenbanken und Druckaufträgen

Hier ein Beispiel für die Nutzung dieser Technologie durch Unternehmen: Wenn eine Firma jeden Tag viele Bilder importiert, kann es diese Daten wegen der Latenz nicht in die Cloud streamen. Stattdessen verwendet es ein NAS der Unternehmensklasse, um die Bilder zu speichern, und Cloud-Caching, um Verbindungen zu den vor Ort gespeicherten Bildern aufrechtzuerhalten.

Höherwertige NAS-Produkte verfügen über genügend Festplatten, um RAID zu unterstützen. Dabei handelt es sich um eine Speicherkonfiguration, bei der mehrere Festplatten zu einer logischen Einheit zusammengefasst werden, um die Leistung, Hochverfügbarkeit und Redundanz zu steigern.

NAS-Komponenten und ihre Funktionsweise

Ein NAS-Gerät ist im Grunde ein dedizierter Storage-Server – ein spezialisierter Computer, der für die Unterstützung von Speicherfunktionen über das Netzwerk konzipiert und vorgesehen ist. Unabhängig von der Größe und dem Umfang des NAS besteht jedes NAS-Gerät in der Regel aus vier Hauptkomponenten:

• CPU. Das Herzstück eines jeden NAS ist ein Computer, der die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und den Arbeitsspeicher (Memory) umfasst. Die CPU ist für die Ausführung des NAS-Betriebssystems, das Lesen und Schreiben von Daten auf dem Speicher, die Handhabung des Benutzerzugriffs und sogar für die Integration mit Cloud-Speichern zuständig, sofern dies vorgesehen ist. Während typische Computer oder Server eine Allzweck-CPU verwenden, kann ein dediziertes Gerät wie ein NAS eine Spezial-CPU verwenden, die für hohe Leistung und geringen Stromverbrauch in NAS-Anwendungsfällen ausgelegt ist.
• Netzwerkschnittstelle. Kleine NAS-Geräte, die für den Einsatz auf dem Schreibtisch oder für Einzelbenutzer konzipiert sind, ermöglichen möglicherweise direkte Computerverbindungen, zum Beispiel über USB oder eine begrenzte drahtlose (Wi-Fi)-Konnektivität. Ein NAS für Unternehmen, das für die gemeinsame Nutzung von Daten und die Bereitstellung von Dateien vorgesehen ist, benötigt jedoch eine physische Netzwerkverbindung, zum Beispiel eine kabelgebundene Ethernet-Schnittstelle, über die das NAS eine eindeutige IP-Adresse erhält. Diese wird oft zusammen mit der CPU als Teil der NAS-Hardware betrachtet.
• Speicher. Jedes NAS muss über physischen Speicher verfügen, in der Regel in Form von Festplattenlaufwerken. Bei den Laufwerken kann es sich um herkömmliche magnetische Festplatten, SSDs oder andere nichtflüchtige Speichergeräte handeln, wobei häufig eine Mischung aus verschiedenen Speichergeräten unterstützt wird. Ein NAS kann eine logische Speicherorganisation für Redundanz und Leistung unterstützen, wie zum Beispiel Spiegelung und andere RAID-Implementierungen – die logische Organisation wird jedoch von der CPU, nicht von den Festplatten, übernommen.
• Betriebssystem. Genau wie bei einem herkömmlichen Computer organisiert und verwaltet das Betriebssystem die NAS-Hardware und stellt den Clients, einschließlich Benutzern und anderen Anwendungen, Speicher zur Verfügung. Einfache NAS-Geräte heben möglicherweise kein spezielles Betriebssystem hervor, aber anspruchsvollere NAS-Systeme können ein eigenständiges Betriebssystem verwenden, wie beispielsweise Netgear ReadyNAS, QNAP QTS, Zyxel FW oder TrueNAS Core.

Wichtigste Kriterien für die Auswahl eines NAS-Systems

Obwohl die Speicherziele von NAS einfach zu sein scheinen, kann die Auswahl eines NAS-Geräts komplex sein. Abgesehen von preislichen Erwägungen sollten NAS-Anwender in Unternehmen bei der Produktauswahl eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, darunter die folgenden:

• Kapazität. Wie viel Speicherplatz kann das NAS bereitstellen? Hier gibt es zwei wichtige Aspekte: die Anzahl der Festplatten und die logische Organisation dieser Festplatten. Ein einfaches Beispiel: Wenn das NAS zwei 4-TB-Festplatten aufnehmen kann, kann die Kapazität des NAS 8 TB betragen. Wenn diese Festplatten jedoch als RAID 1 – Spiegelung – konfiguriert sind, kopieren sich die beiden Festplatten einfach gegenseitig; die nutzbare Gesamtkapazität würde also nur 4 TB betragen, aber der Speicher wäre redundant.
• Formfaktor. Wo soll das NAS installiert werden? Die beiden wichtigsten Formfaktoren sind Rackmount und Tower (Standalone). Ein Unternehmens-NAS kann einen 2U- oder 4U-Rackmount-Formfaktor für die Installation in einem vorhandenen Rechenzentrums-Rack verwenden. Ein Tower- oder eigenständiges NAS kann eine gute Wahl für den Einsatz in kleineren Abteilungsdatenschränken oder sogar auf oder Desktops sein.
• Leistung. Wie viele Benutzer kann das NAS unterstützen? Es ist eine bestimmte Menge an Netzwerk- und interner Rechenleistung erforderlich, um eine Speicheranforderung aus dem Netzwerk zu bearbeiten und diese Anforderung dann in tatsächliche Lese-/Schreib-Speicheraufgaben innerhalb des NAS umzusetzen. Ein stark ausgelastetes NAS erfordert ein höheres Maß an Leistung und internem Caching, um mehr Speicher-I/O bereitzustellen und mehr gleichzeitige Benutzer effizient zu unterstützen. Andernfalls müssen die Benutzer länger warten (Verzögerung), bis das NAS ihre Speicheranforderung bearbeitet hat.
• Konnektivität. Wie wird das NAS mit Benutzern und Anwendungen verbunden? Die meisten NAS-Geräte verfügen über einen oder mehrere herkömmliche Ethernet-Anschlüsse für die kabelgebundene Netzwerkkonnektivität. Eine leistungsstarke Netzwerkkonnektivität ist für viel genutzte NAS-Geräte in Unternehmensrechenzentren unerlässlich. NAS-Geräte, die für kleinere, weniger anspruchsvolle Umgebungen konzipiert sind, können mit einer Wi-Fi-Verbindung auskommen, während kleine NAS-Geräte für Endbenutzer möglicherweise einen USB-Anschluss für eine direkte PC-Verbindung bieten.
• Verlässlichkeit. Wie kann das NAS mit Problemen umgehen? Die Zuverlässigkeit umfasst drei Ebenen: die Zuverlässigkeit des NAS selbst, die Zuverlässigkeit der im NAS installierten Festplatten und die Zuverlässigkeit der auf den Festplatten gespeicherten Daten. Auf der NAS-Ebene sollte das Gerät selbst so konzipiert sein, dass es einen langen, ununterbrochenen Betrieb mit der erwarteten Spitzenleistung ermöglicht. Die Zuverlässigkeit der Festplatten hängt von den verwendeten Festplatten ab. Hochwertige SAS-Festplatten können eine hervorragende Fehlerkorrektur (ECC) und eine sehr gute MTBF bieten, doch sollte bei der Auswahl der Festplatten ein Austauschplan berücksichtigt werden. Schließlich kann das NAS RAID, Replikation und andere Mittel zur Aufrechterhaltung der Datenintegrität innerhalb des Geräts handhaben, aber diese Funktionen müssen aktiviert und konfiguriert werden.
• Sicherheit. Wie werden die Daten auf dem NAS geschützt? Achten Sie auf NAS-Geräte, die eine systemeigene Datenverschlüsselung und starke Netzwerkzugriffskontrollen bieten, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Benutzer und Anwendungen auf den Speicher zugreifen können.
• Benutzerfreundlichkeit und Funktionen. Wie einfach lässt sich das NAS-Gerät einrichten und in Betrieb nehmen? Achten Sie auf NAS-Geräte, die einfach einzurichten und zu konfigurieren sind, und berücksichtigen Sie die im NAS-Betriebssystem beziehungsweise in der NAS-Software enthaltenen Funktionen, zum Beispiel Snapshots, Datensicherungen, Datenreplikation, automatisches Daten-Tiering und RAID.

Warum ist die Wahl des richtigen NAS so wichtig?

Jeder Einsatz von Network Attached Storage ist eine Investition von Kapital und Zeit, und der von NAS angebotene Speicher ist eine wertvolle Ressource für die Benutzer – ob zu Hause, in einem kleinen Unternehmen oder im gesamten Unternehmen. Eine NAS-Investition erfordert daher eine sorgfältige Bewertung aller oben genannten Aspekte, bevor eine Kaufentscheidung getroffen wird. Die Wahl des falschen Netzwerkspeichers kann zu unerwünschten Ergebnissen führen, zum Beispiel zu den folgenden:

• Unzureichende Speicherkapazität. Obwohl eine NAS-Einrichtung in der Regel mit zusätzlichen Speichergeräten erweitert werden kann, ist es für Geschäftsanwender wichtig, die Auslastung und die Kapazitätsanforderungen über den gesamten NAS-Lebenszyklus hinweg vorherzusehen, um sicherzustellen, dass die erforderliche Kapazität zur Verfügung steht. Zu viel Kapazität führt zu verschwendetem Kapital, während zu wenig Kapazität ohne Erweiterung den Kauf weiterer NAS-Geräte erforderlich macht.
• Unzureichende Leistung. NAS müssen mehrere Clientsysteme, einschließlich Benutzer und andere Anwendungen, über ein Netzwerk bedienen. Das NAS muss in der Lage sein, den Netzwerkverkehr zu bewältigen und die interne I/O zu unterstützen, die zum Lesen/Schreiben von Daten auf den Speicher als Reaktion auf die Netzwerkanforderungen erforderlich ist. Eine unzureichende Leistung kann zu inakzeptablen Verzögerungen bei den Anwendungen und zu einer eingeschränkten Benutzerfreundlichkeit führen.
• Unzureichende Ausfallsicherheit. Ein einfaches NAS ist nicht viel mehr als die Speicherung von Daten auf einer entfernten Festplatte, aber Unternehmen, die auf Datenverfügbarkeit angewiesen sind – und sich vor Datenverlusten aufgrund von Faktoren wie Festplattenausfällen schützen müssen – müssen Ausfallsicherheitsfunktionen wie RAID auswählen und implementieren. Eine NAS-Bereitstellung, bei der diese Funktionen fehlen oder nicht implementiert sind, kann das Unternehmen in Bezug auf Umsatz und Compliance gefährden.
• Unzureichende Sicherheit. Jedes Unternehmen benötigt Datensicherheit, daher müssen NAS-Subsysteme eine angemessene Zugriffskontrolle sowie zusätzliche Sicherheitsfunktionen, wie zum Beispiel native Datenverschlüsselung, enthalten, um den Anforderungen des Unternehmens und der Compliance gerecht zu werden. NAS, bei denen diese Funktionen fehlen oder nicht implementiert sind, können das Unternehmen einem zusätzlichen Risiko aussetzen.

NAS-Produktkategorien

NAS-Geräte werden anhand der Anzahl der Laufwerke, der Laufwerksunterstützung, der Laufwerkskapazität und der Skalierbarkeit in drei Kategorien eingeteilt.

High-End oder Unternehmensklasse

Das obere Ende des Marktes wird von Unternehmen beherrscht, die große Mengen an Dateidaten, einschließlich Images virtueller Maschinen (VM), speichern und gemeinsam nutzen müssen. NAS-Geräte für Unternehmen können so skaliert werden, dass sie Speicher im Petabyte-Bereich bereitstellen, Tausende von Clientsystemen bedienen und schnellen Zugriff sowie Clustering-Funktionen bieten. Das Clustering-Konzept behebt die mit herkömmlichen NAS verbundenen Nachteile.

So stellt beispielsweise ein einziges Gerät, das den primären Speicherplatz eines Unternehmens vorhält, einen potenziellen Single Point of Failure (SPoF)dar. Durch die Verteilung geschäftskritischer Anwendungen und Dateidaten auf mehrere Boxen und die Einhaltung geplanter Backups wird dieses Risiko verringert. Redundanz wird in der Regel durch eine Form der Duplizierung erreicht – das Kopieren von Daten auf mehr als ein Speichergerät oder Speichersubsystem.

Geclusterte NAS-Systeme reduzieren den NAS-Wildwuchs. Ein verteiltes Dateisystem wird gleichzeitig auf mehreren NAS-Geräten ausgeführt. Dieser Ansatz ermöglicht den Zugriff auf alle Dateien im Cluster, unabhängig vom physischen Knoten, auf dem sie sich befinden.

Mittelständischer Markt

Der mittelständische NAS-Markt adressiert Unternehmen mit Hunderten von Clientsystemen, die mehrere Hundert Terabyte an Daten benötigen. Diese Geräte können jedoch nicht geclustert werden, was zu Dateisystem-Silos führen kann, wenn mehrere NAS-Geräte benötigt werden.

Low-End oder Desktop

NAS-Geräte der unteren Leistungsklasse richten sich an Heimanwender und kleine Unternehmen, die einen lokalen, gemeinsam genutzten Speicher für einige wenige Clientsysteme bis hin zu mehreren Terabyte benötigen. Dieser Markt verlagert sich in Richtung eines Cloud-NAS-Servicemodells mit Produkten wie SoftNAS Cloud NAS von Buurst und Software-definiertem Speicher (SDS) von herkömmlichen Speicheranbietern.

NAS-Implementierungen für Unternehmen

In der folgenden Tabelle werden fünf verschiedene Möglichkeiten der NAS-Bereitstellung beschrieben und die Vor- und Nachteile jedes Ansatzes aufgeführt. Jede Bereitstellung kann problemlos von einem einzigen Netzwerkmanager verwaltet werden.

Zu den verschiedenen Bereitstellungsansätzen gehören die folgenden Optionen:

• NAS-Gateways. Diese eignen sich am besten für Großunternehmen, die über ein SAN verfügen.
• Integriertes NAS. Dieser Ansatz eignet sich für Benutzer jeder Größe ohne SAN.
• Geclusterte Dateisysteme. Für Benutzer großer Rechen-Cluster, die einen Hochleistungszugriff auf Dateidaten benötigen, sind diese Cluster-Dateisysteme optimal geeignet.
• Parallele Dateisysteme. Diese eignen sich ebenfalls für große Compute-Cluster-Benutzer, die einen hochleistungsfähigen Zugriff auf Dateidaten benötigen, oder für jede Organisation, die einen parallelen Zugriff auf Dateidaten benötigt.
• NAS-Aggregate. Diese sind ideal für Multibox- und Multi-Vendor-Umgebungen.

Clustered NAS

Ein Clustered NAS-System basiert auf einer verteilten Speicherarchitektur, bei der mehrere NAS-Knoten zu einem einheitlichen System verbunden sind. Jeder Knoten verfügt über eigene Hardware-Komponenten wie Speicherlaufwerke, Prozessoren und Arbeitsspeicher, die häufig in RAID-Arrays organisiert sind. Das System nutzt ein verteiltes Dateisystem, das parallel auf allen Knoten läuft und einen transparenten Zugriff auf sämtliche Daten ermöglicht – unabhängig von deren physischem Speicherort.

Die Daten und Metadaten werden dabei über alle Speicherknoten und die zugrundeliegenden Festplatten verteilt. Diese Verteilung (Striping) gewährleistet, dass jeder Knoten im Cluster auf das gesamte Netzwerkdateisystem zugreifen kann. Moderne Clustered NAS-Systeme können auf beachtliche Größen skaliert werden – beispielsweise unterstützen NetApp FAS-Systeme bis zu 24 Knoten in einem Cluster (12 Hochverfügbarkeitspaare) mit einer Rohkapazität von bis zu 176 Petabyte.

Das System arbeitet mit Standard-Netzwerkprotokollen wie TCP/IP für die Kommunikation zwischen den Knoten. Eine besondere Stärke liegt in der automatischen Lastverteilung und der integrierten Ausfallsicherheit: Fällt ein Knoten aus, übernehmen die anderen Knoten dessen Aufgaben, wodurch Datenverluste verhindert werden. Die gesamte Infrastruktur erscheint für Benutzer und Anwendungen als ein einziges System mit einem gemeinsamen Zugriffspunkt, was die Administration erheblich vereinfacht.

NAS-Dateifreigabeprotokolle

Die Basisfunktionalität von Network-Attached-Storage-Geräten hat sich erweitert und unterstützt auch die Virtualisierung. High-End-NAS-Produkte können zudem Datendeduplizierung, Flash-Speicher, Multiprotokollzugriff und Datenreplikation unterstützen.

Einige NAS-Geräte laufen mit einem Standardbetriebssystem wie Microsoft Windows, während andere mit einem herstellereigenen Betriebssystem arbeiten. IP ist das gebräuchlichste Datentransportprotokoll, aber einige NAS-Produkte der mittleren Preisklasse unterstützen möglicherweise noch weitere Protokolle, zum Beispiel die folgenden:

• Network File System (NFS)
• Internetwork Packet Exchange (IPX)
• NetBIOS Extended User Interface
• Server Message Block (SMB)
• Common Internet File System (CIFS)

Darüber hinaus können High-End-NAS-Geräte Gigabit-Ethernet für eine noch schnellere Datenübertragung über das Netzwerk unterstützen.

Einige größere Unternehmen stellen aus Kapazitätsgründen auf Objektspeicher um. Es wird jedoch erwartet, dass NAS-Geräte auch weiterhin für kleine und mittlere Unternehmen nützlich sein werden.

Scale-up und Scale-out NAS vs. Objektspeicher

Scale-up und Scale-out sind zwei Varianten von NAS, die die Art und Weiser der Skalierbarkeit beschreiben. Objektspeicher ist eine Alternative zu NAS für den Umgang mit unstrukturierten Daten.

Scale-up NAS

In einer NAS-Implementierung ist der NAS-Kopf die Hardware, die die Kontrollfunktionen ausführt. Er ermöglicht den Zugriff auf den Backend-Speicher über eine Internetverbindung. Diese Konfiguration wird als Scale-up-Architektur bezeichnet. Bei einem System mit zwei Controllern kann die Kapazität durch das Hinzufügen von Laufwerksfächern erweitert werden, je nach Skalierbarkeit der Controller.

Scale-out NAS

Bei Scale-out-Systemen installiert der Speicheradministrator größere Köpfe und mehr Festplatten, um die Speicherkapazität zu erhöhen. Die Skalierung bietet die Flexibilität, sich an die Geschäftsanforderungen eines Unternehmens anzupassen. Scale-Out-Systeme für Unternehmen können Milliarden von Dateien speichern, ohne dass die Leistung bei der Suche nach Metadaten beeinträchtigt wird.

Objektspeicher

Einige Branchenexperten spekulieren, dass die Objektspeicherung das Scale-out-NAS ablösen wird. Es ist jedoch möglich, dass die beiden Technologien auch weiterhin nebeneinander funktionieren werden. Sowohl die Scale-Out- als auch die Objektspeichermethoden befassen sich mit der Skalierung, jedoch auf unterschiedliche Weise.

NAS-Dateien werden zentral über das Portable Operating System Interface (POSIX) verwaltet. Dies bietet Datensicherheit und gewährleistet, dass mehrere Anwendungen ein Scale-out-Gerät gemeinsam nutzen können, ohne befürchten zu müssen, dass eine Anwendung eine Datei überschreibt, auf die andere Benutzer zugreifen.

Die Objektspeicherung ist eine Methode für leicht skalierbare Speicherung in Web-Scale-Umgebungen. Sie eignet sich für unstrukturierte Daten, die sich nicht leicht komprimieren lassen, insbesondere für große Videodateien.

Die Objektspeicherung verwendet weder POSIX noch ein Dateisystem. Stattdessen werden alle Objekte in einem flachen Adressraum dargestellt. Zur Beschreibung jedes Objekts werden Metadaten hinzugefügt, die eine schnelle Identifizierung in einem flachen Adressraum ermöglichen.

NAS und DAS im Vergleich

Direct-Attached Storage (DAS) bezieht sich auf einen dedizierten Server oder ein Speichergerät, das nicht an ein Netzwerk angeschlossen ist. Die interne Festplatte eines Computers ist das einfachste Beispiel für DAS. Um auf DAS-Dateien zugreifen zu können, muss der Benutzer oder Computer Zugriff auf den physischen Speicher haben.

DAS hat eine bessere Leistung als NAS, insbesondere bei rechenintensiven Softwareprogrammen. Dies ist auf den dedizierten Festplattenzugriff zurückzuführen, wobei die Latenzzeit des Netzwerkverkehrs vermieden wird. In seiner einfachsten Form ist DAS nicht mehr als die Laufwerke, die in einem Server eingesetzt werden.

Bei DAS muss der Speicher auf jedem Gerät separat verwaltet werden, was eine zusätzliche Komplexitätsebene darstellt. Im Gegensatz zu NAS eignet sich DAS nicht für die gemeinsame Nutzung durch mehrere Benutzer.

NAS vs. SAN

Was sind die Unterschiede zwischen SAN und NAS? Ein SAN organisiert die Speicherressourcen in einem unabhängigen, leistungsstarken Netzwerk. Network Attached Storage bearbeitet I/O-Anfragen für einzelne Dateien, während ein SAN die I/O-Anfragen für zusammenhängende Datenblöcke verwaltet.

Der NAS-Datenverkehr wird über TCP/IP, zum Beispiel Ethernet, geleitet. SAN hingegen leitet den Netzwerkverkehr über das speziell für Speichernetzwerke entwickelte Fibre-Channel-Protokoll (FC). SANs können auch das Ethernet-basierte iSCSI-Protokoll anstelle von FC verwenden.

Obwohl NAS ein einzelnes Gerät sein kann, bietet SAN einen vollständigen Zugriff auf die Festplatten eines Servers auf Blockebene. Anders ausgedrückt: Ein Clientbetriebssystem betrachtet NAS als Dateisystem, während ein SAN für die Festplatte wie das Clientbetriebssystem erscheint.

SAN/NAS-Konvergenz

Bis vor kurzem haben technologische Barrieren die Welt der Datei- und Blockspeicher voneinander getrennt. Jeder Bereich hatte seine eigene Verwaltungsdomäne und seine eigenen Stärken und Schwächen. Die vorherrschende Meinung der Speichermanager war, dass Blockspeicher Premium und Dateispeicher günstig sind. Der Grund für diese Auffassung war die Verbreitung von geschäftskritischen Datenbanken, die auf SANs untergebracht waren.

Mit dem Aufkommen von Unified Storage versuchten die Anbieter, die Dateispeicherung in großem Maßstab durch SAN/NAS-Konvergenz zu verbessern. Dabei werden block- und dateibasierte Daten auf einem Speicher-Array konsolidiert. Die Konvergenz unterstützt SAN-Block-I/Os und NAS-Datei-I/Os in denselben Switches.

Aber das Versprechen der SAN/NAS-Konvergenz geht weit über eine einfache Frage des Speicheransatzes hinaus. Entwickler haben schon lange erkannt, dass SAN und NAS eher komplementäre als konkurrierende Speichertechnologien sind, und die Kombination von SAN und NAS in einem einzigen Speichersystem kann den Anwendern eine Reihe von Vorteilen bieten, darunter die folgenden

• Beseitigung von Inseln – und der Komplexität – von separaten SAN- oder NAS-Speichern.
• Verbesserte Speicherskalierbarkeit und eine gemeinsame Verwaltungsplattform für SAN und NAS.
• Verbesserter Zugriff auf Dateiebene und Virtualisierung für SAN.
• Unterstützung von Optimierungen für gemischte Datei- und Blockdaten.
• Verringerung der Kosten für separate SAN/NAS-Speicher und -Verwaltung.

Das Konzept der Hyperkonvergenz tauchte erstmals 2014 auf und wurde von den Marktführern Nutanix und SimpliVity entwickelt, die jetzt zu Hewlett Packard Enterprise (HPE) gehören. Hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) bündelt die Ressourcen für Computing, Netzwerk, SDS und Virtualisierung in einer einzigen Appliance.

HCI-Systeme fassen verschiedene Speichermedien zusammen und stellen sie einem Hypervisor als NAS-Mount-Punkt zur Verfügung. Sie tun dies, obwohl die zugrunde liegende gemeinsame Ressource blockbasierter Speicher ist. Ein Nachteil von HCI ist jedoch, dass nur die grundlegendsten Dateidienste bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass ein Rechenzentrum möglicherweise immer noch ein separates Netzwerk mit angeschlossenem Dateispeicher implementieren muss.

Converged Infrastructure (CI) bündelt Server, Netzwerke, Speicher und Virtualisierungsressourcen auf Hardware, die der Anbieter bereits integriert und validiert hat. Im Gegensatz zu HCI, bei dem die Geräte in einem Gehäuse konsolidiert werden, werden bei CI separate Geräte verwendet. Dadurch erhalten Kunden eine größere Flexibilität beim Aufbau ihrer Speicherarchitektur. Unternehmen, die das Speichermanagement vereinfachen möchten, entscheiden sich möglicherweise für CI- oder HCI-Systeme, um eine NAS- oder SAN-Umgebung zu ersetzen.

Die heutigen Konvergenz- und HCI-Angebote kombinieren nicht nur SAN- und NAS-Speicher, sondern konsolidieren auch Compute- (Server) und Netzwerkgeräte in derselben Geräte-Suite und optimieren so die Bereitstellung und den Ausbau des gesamten Rechenzentrums.

Cloud-basierter Dateispeicher

Zusätzlich zu NAS-Geräten ergänzen oder ersetzen einige Rechenzentren physische NAS-Geräte durch Cloud-basierten Dateispeicher. Amazon Elastic File System ist der skalierbare Speicher in Amazon Elastic Compute Cloud. In ähnlicher Weise stellt der Azure Files Service von Microsoft verwaltete Dateifreigaben auf der Basis von SMB und CIFS bereit, die von lokalen und Cloud-basierten Bereitstellungen genutzt werden können.

Im Idealfall ermöglicht die Cloud-basierte Dateispeicherung einem Benutzer oder einem Unternehmen die Speicherung und den Zugriff auf Daten aus dem Cloud-Speicher mit der gleichen Einfachheit und dem gleichen Komfort wie ein lokales NAS-Gerät im Rechenzentrum oder auf dem Desktop. Für Cloud-Dateispeicher gibt es viele verschiedene Anwendungsfälle, darunter Web-Serving, Content-Management, Datenanalyse, Datensicherung und -archivierung, Streaming-Inhalte und Softwareentwicklung. Gleichzeitig muss der Cloud-Anbieter wichtige Speichereigenschaften wie hohe Verfügbarkeit, gute Leistung, hohe Sicherheit, umfassende Verwaltung und geringe Kosten offerieren. Im Folgenden finden Sie einige gängige Optionen für Cloud-Dateispeicher:

• Barracuda Cloud Backup
• Dropbox
• Google Drive
• IDrive
• Microsoft OneDrive

NAS-Gateways sind heute nicht mehr so häufig anzutreffen. NAS-Gateways ermöglichten den Zugriff auf extern angeschlossenen Speicher, der entweder mit einem Hochleistungsnetzwerk über FC oder einfach mit einer Reihe von Festplatten in angeschlossenen Servern verbunden war. NAS-Gateways werden zwar immer noch verwendet, aber immer seltener; die Kunden nutzen eher ein Cloud-Storage-Gateway, Objektspeicher oder Scale-out-NAS.

Ein Cloud-Gateway sitzt am Rande des Netzwerks des Rechenzentrums eines Unternehmens und schaltet Anwendungen zwischen lokalem Speicher und der Public Cloud um.