StorageX – das bessere Windows DFS

Verteiltes Dateisystem erleichtert Backup und Administration

31.08.2007 | Autor / Redakteur: Elmar Török / Rainer Graefen

Selbst bei der bayerischen evangelischen Landeskirche hat Tradition ihre Grenzen. Anstelle einer Eigenbaulösung nutzt die zentrale IT-Abteilung StorageX, eine Erweiterung für Microsofts Distributed File System. Die Software erleichtert den Umgang mit verteilten Daten und reduziert den Administrationsaufwand erheblich.

Tausend Server aber nur ein Root-Verzeichnis: der Traum vom unendlichen, virtuellen Speichersystem ist schon lange Wirklichkeit. Verteilte Dateisysteme gibt es seit den frühen Achtziger Jahren, doch wenn man bedenkt, welche Wirkung das Konzept in Zeiten von Terabyte-Festplatten und Gigabyte-Anwendungen haben könnte, erscheint es in den Unternehmen erstaunlich unterrepräsentiert. Dabei ist ein Distributed File System (DFS) sogar bei Microsofts Server-Betriebssystemen Standard.

DFS tauchte erstmals bei Windows NT4 auf und gehört seit Windows 2000 Server fest zum Lieferumfang. Mit Windows Server 2003 wurden Verbesserungen wie mehrere DFS-Roots auf einem Server eingeführt und auch bei Windows Server 2008 (Longhorn) ist DFS wieder mit von der Partie.

Bei der DFS-Verwaltung hapert es

Ein Grund für die zögerliche Akzeptanz von DFS könnte in der Verwaltbarkeit liegen. Die wurde bislang von vielen Anwendern als zu kompliziert beschrieben, keine gute Eigenschaft für einen Systemdienst, von dem das Wohl und Wehe aller Dateien im Netzwerk abhängt. Denn auch wenn sich DFS im Normalfall kaum bemerkbar macht, ist dessen Wirkung immens: Es erlaubt, die Dateisysteme aller Speicher zusammenzufassen. DFS führt eine weitere, logische Ebene ein. Alle Dateien werden als Teil eines einzigen Dateibaums dargestellt, der keinen offensichtlichen Bezug zum tatsächlichen Datenträger mehr hat.

Ein Dateibaum, viele Speichersysteme

Dank DFS gibt es also keine strikte Server/Share-Koppelung mehr. Der Speicher wird als großer Kapazitätspool dargestellt, welche Dateisysteme dahinter stehen, wird für den Anwender verdeckt. Eigentlich ein unglaublich hilfreiches Tool, um mit steigendem Speicherbedarf, neuen Servern und Verfügbarkeitsansprüchen umzugehen. Auch die Administration kann davon enorm profitieren: Die Marktforscher von Gartner gehen davon aus, dass 75 Prozent des IT-Budgets für Speicher und speicherbezogene Administration ausgegeben werden.

Von einer Technologie wie Windows DFS profitieren Firmen aller Größen gleichermaßen. Für große Unternehmen zahlt sich vor allem der Aspekt der flexibleren Nutzung der Speicherressourcen aus. Weil alle Datenträger Bestandteil des virtuellen Speicherraums sind, gibt es keine ungenutzten oder übervollen Festplatten und Arrays mehr.

Mit StorageX lässt sich DFS besser administrieren

Kleinere Firmen schätzen hingegen die Vereinheitlichung der Administration. Mit ihren beschränkten Ressourcen ist es schwierig, den Überblick über volle Server zu behalten, rechtzeitig auf größere Platten aufzurüsten und Speicherplatz zwischen den verschiedenen Anwendungen aufzuteilen. Das DFS-Prinzip ist also sinnvoll in sehr vielen Kundenumgebungen.

Den Nachteil der komplexen Administration heben Tools von Drittanbietern wie StorageX von Brocade wieder auf. Die Software setzt auf Microsofts DFS als Basis, erweitert die Lösung aber um eine umfassende Managementumgebung und unterstützt nicht nur Windows Server, sondern auch Direct-Attached-Storage (DAS), NAS-Appliances und SAN-Arrays von mehreren Herstellern.

Kaum Überzeugungsarbeit notwendig

Kein Wunder also, dass Ralf Trossmann, Diakon und Bereichsleiter für Netzwerk-, Benutzerservice und Datenbanken der Evangelisch-Lutherischen Kirche in Bayern (ELKB) hellhörig wurde, als er Ende 2005 von StorageX erfuhr. Die ELKB ist eine von 23 Landeskirchen der Evangelischen Kirche in Deutschland (EKD). Sie hat ihren Sitz in München und ist wie alle Landeskirchen eine Körperschaft des öffentlichen Rechts.

Die kirchliche Behörde befindet sich in der Münchener Maxvorstadt, einzelne Abteilungen sind im Münchner Stadtgebiet ausgelagert. Ralf Trossmann leitet den Bereich der KIV (Kirchliche InformationsVerarbeitung), eine Abteilung, die als IT-Dienstleister im Bereich der ELKB Einrichtungen und Körperschaften in ganz Bayern betreut. Trossmann steht ein kleines Team von zwei weiteren Mitarbeitern zur Seite, die im Bereich München die „Mädchen für alles“ sind. Ob Netzwerkinfrastruktur, Server, Speicher, Backup oder WAN/VPN-Anbindung – es landet alles auf den Schreibtischen von Trossmann und seinen Leuten. Sogar die VoIP-Telefonanlage gehört seit letztem Jahr zu seinem Einsatzgebiet.

Um den vielfältigen Aufgaben mit derart wenig Manpower gerecht zu werden, müssen die Tools und Prozesse stimmen. „Wir investieren lieber etwas Geld in eine Lösung, die uns Administrations-Zeit und mittelfristig Kosten einspart. Nur so wird das für uns überhaupt bewältigbar“, sagt Ralf Trossmann. „Erleichtern wir uns die Arbeit nicht mit Tools, dann müssen wir eben mehr in Handarbeit erledigen. Im Endeffekt ist das teurer.“

Absolute Pfade sind ein Graus für IT-Administratoren

Der Nachteil des bisherigen Umgangs mit Speicher im Windows-Umfeld liegt auf der Hand. Normalerweise werden freigegebene Laufwerke über UNC-Pfade (Universal Naming Convention) nach dem Muster //servername/share/ angesprochen. Die sind absolut, referenzieren also eindeutig Server und Verzeichnis. Änderungen am Server ziehen auch Änderungen am Client nach sich. Selbst wenn dort die Laufwerke per Gruppenrichtlinie verteilt werden, so bedeutet ein neuer Server oder ein weiteres Share Aufwand für den Admin.

Ein DFS, noch dazu wenn es mit StorageX ergänzt wird, repräsentiert den Speicherplatz auf eine Weise, wie ihn Benutzer und Anwendungen sehen wollen, nicht, wie er tatsächlich vorhanden ist. Und weil sowohl die Server- als auch die Client-Komponente von DFS seit Windows 95 fester Bestandteil des Betriebssystems ist, verursacht die Installation und Konfiguration wenig Aufwand auf Seiten des Administrators und beeinträchtigt die Arbeit der Anwender kaum.

Lokaler Speicher erschwert die Speicherverwaltung

Besser hätte es für Ralf Trossmann nicht klingen können. Er ist Herr über ungefähr Hundert Server, die meisten davon virtuelle Maschinen (VM) auf zehn physikalischen Suse-Linux-Servern. Etwa 15 weitere Server beherbergen Anwendungen, die nicht virtualisiert werden können. In der Vergangenheit wurden als Speicher jeweils lokale, direct-attached RAID-Systeme genutzt.

Dabei gab es immer wieder ein Problem: Die lokalen Speicher liefen voll, mussten erweitert werden und verursachten lästigen Administrationsaufwand. Unter anderem für Uli Iske, Netzwerkadministrator und zuständig für die Speichersysteme. Iske suchte deshalb eine Lösung, mit der Speicherressourcen nahtlos verteilt werden konnten. Sie musste flexibel sein und auch andere Speicherarten integrieren, weil bereits eine Erweiterung der Speicherumgebung mit Filern von Network Appliance geplant war.

DFS, trotz zentralem Speichersystem

Doch warum DFS, wenn es ohnehin zentralen Speicher gibt? Zum einen, weil auch bei NAS- oder SAN-Storage ständig Shares neu dazu kommen und Kapazitäten erweitert werden. Zum anderen, weil zur ELKB in München auch drei Außenstellen gehören. Die sind mittlerweile über 100-Megabit-Standleitungen von Colt Telecom an die Zentrale angebunden - früher besaßen sie eigene Server.

Dort wurden natürlich auch von den Mitarbeitern Daten abgelegt – für die IT-Abteilung kaum erreichbar, wenn es um das Backup ging. Auch wenn die IT-Spezialisten versuchten den Aufwand mit automatischen Backups, Bandbibliotheken und Benachrichtigungsoptionen gering zu halten, war der Wunsch nach einer einfacheren Lösung präsent.

NAS und SAN verträgt sich gut

Schon Anfang 2005 begann die ELKB mittels eines FAS 920 Filers und eines Nearstore NAS-Systems von Network Appliance (NetApp), die Storage-Umgebung zu konsolidieren. Durchaus mit Erfolg, die einzelnen RAID-Arrays wurden nach und nach abgelöst.

Allerdings verursachten die Außenstellen mit ihren externen Servern und der notwendigen Datensicherung immer noch viel Aufwand. Aktiv nach Abhilfe suchten die IT-Mitarbeiter nicht, aber als Trossmann und Iske von einem Distributor auf der Systems 2005 zu einer Demo von Brocade StorageX eingeladen wurden, waren sie interessiert.

„StorageX wird von Brocade gern als ‚das bessere DFS’ beworben, das hat uns natürlich gereizt“, erinnert sich Iske. Und der Funktionsumfang schien genau das bereit zu halten, was bislang bei DFS gefehlt hatte und exakt die Aspekte der täglichen Arbeit erleichtern würde, mit denen die ELKB zu der Zeit kämpfte.

Ralf Trossmann erinnert sich: „Es war einfach das richtige Produkt zum richtigen Zeitpunkt, darum gab es auch eine sehr schnelle Entscheidung ohne große Tests im Vorfeld. Wir haben die Software gekauft, installiert und eingesetzt, alles innerhalb von vier Wochen.“

Dateiinhalte zur Zentrale kopieren, Wiederinbetriebnahme der Zweigstellen-Server

Als erstes wurde das Thema Außenstellen angegangen. Iske nahm die Server in den Büros in einen DFS-Root auf und sorgte dafür, dass deren Dateiinhalte auf den Speicherraum in der Zentrale kopiert wurden. Auch die Dateiattribute wurden komplett mitkopiert, sodass die Benutzer weder etwas von der Migration der Daten bemerkten, noch vom geänderten physikalischen Speicherort. StorageX erledigte diese Abläufe vollständig im Hintergrund.

Nachdem alle Server der Zweigstellen kopiert und in den gesamten Speicherraum integriert waren, schaltete das IT-Team die Rechner ab, und nahm sie im Rechenzentrum der Hauptstelle wieder in Betrieb. Das Problem der Datensicherung hatte sich auf einen Schlag erledigt, die Server konnten nun einfach in die zentrale Datensicherung integriert werden.

Sicherheit und Arbeitserleichterung

Die diversen DFS-Roots sind mit StorageX auf mehrere Server verteilt. Selbst wenn einer ausfällt, stellen die anderen Server mit nur minimaler Unterbrechung für die Anwender die virtuelle Dateiumgebung wieder zur Verfügung. Damit die Daten selbst geschützt sind, sorgen mittlerweile zwei neue NetApp Filer vom Typ 3020 mit je acht Terabyte Kapazität und eine Bandbibliothek für Redundanz und Backup.

Die ELKB hatte sich für NetApp entschieden, weil damit flexible Speicherkonfigurationen möglich waren. NAS und SAN kommen parallel zum Einsatz, mittlerweile wird sogar für ausgewählte Anwendungen iSCSI genutzt. Darum war die Fähigkeit von StorageX auch andere Speicherarten in das DFS zu integrieren ausschlaggebend für den Kauf.

Die Filer sind hochverfügbar ausgelegt, alle Festplatten als RAID-Arrays konfiguriert. Zusätzlich wurden die Controller geclustert. Fällt ein NAS-Kopf aus, kann der andere die Daten des defekten Pendants hosten. Die Daten der Anwender werden auf einem Filer gesammelt und von dort mit Snapmirror auf den zweiten Filer gespiegelt.

Genauso verfährt das IT-Team mit den virtuellen Maschinen. Die Images liegen auf den Filern, die Arrays sind an den Servern zwei Mal gemountet. Fällt ein System aus, kann auf das zweite umgeschaltet und die Virtual Machine von dort gebootet werden. Nachts sorgt die Bandbibliothek mit dem Tivoli-Storage Manager (TSM) noch für weitere Sicherheit.

Zum Kennenlernen erst einmal einen Schritt nach dem anderen machen

Die Einführung der Software, lief in etwa genauso schnell ab, wie die Kaufentscheidung. Spezialisten von Brocade halfen zwei Tage lang bei der Installation und unterstützten die Administratoren bei der Erstkonfiguration. Da erst ein Konzept für das Design des DFS ausgearbeitet wurde, entschloss sich die ELKB zunächst, alle Daten auf das zentrale NAS-System zu replizieren. Zusätzlich wurde ein DFS-Baum aufgebaut, mit dem die Möglichkeit besteht, das DFS-Konzept zu testen und eventuell Verbesserungen vorzunehmen.

Natürlich liegt bei einer Software, die so tief in das Dateisystem eingreift, auch die folgende Frage auf der Hand: Gab es Schwierigkeiten mit StorageX, die bei der Einführung nicht absehbar waren? „Jetzt nicht mehr“, erwidert der IT-Bereichsleiter. „Seit wir Version 6 einsetzen hat sich der Durchsatz bei der Replikation deutlich verbessert, jetzt gibt es an der Software wirklich nichts mehr auszusetzen.“

Automatik ohne Kontrollverlust will gelernt sein

Trotz umfangreicher Automatikfunktionen von StorageX – so können bei Serverausfällen und dem Erreichen von Schwellwerten diverse Aktionen ausgelöst werden, die ein weitgehend autarkes Handling von Problemen ermöglichen – nutzt die IT-Abteilung StorageX vor allem als Werkzeug. Die Automatismen sind weitgehend abgeschaltet, Änderungen am System werden per Hand eingeleitet.

„Wir haben uns noch nicht sehr intensiv mit den Mechanismen hinter den diversen Wizards von StorageX beschäftigt, den automatisch ablaufenden Entscheidungskriterien trauen wir darum noch nicht ganz über den Weg“, sagt Uli Iske. Weitaus intensiver nutzen die IT-Mitarbeiter die diversen Managementfunktionen von StorageX.

Die Entwickler haben ein umfassendes DFS-Management eingebaut, die Konsole stellt einen Single Point of Management für mehrere Root-DFS-Systeme dar. Grafische Tools erleichtern die Übersicht und das Monitoring. Das Management ist sogar web-basiert möglich. Die Reporting-Engine soll in Zukunft häufiger zum Einsatz kommen: Das IT-Team will herausfinden, ob sich File Lifecycle Management für die Systemumgebung der ELKB lohnt.

Ziele erreicht, Umgebung konsolidiert

Auch wenn die primären und sekundären Ziele zu 100 Prozent erreicht wurden, muss sich Ralf Trossmann hin und wieder nach den Kosten für die Lösung fragen lassen. Sicher, das Backup ist nun zentralisiert, die Verfügbarkeit der Dateien deutlich höher als vorher. Und auch die Erweiterung mit neuem Speicherplatz hat nun keine Auswirkungen mehr auf die Operater-Produktivität.

Trotzdem hätte man diese Ziele auch durch „Hausmittel“ lösen können. „Ja, die Software ist nicht billig“, gibt auch Trossmann zu. „Aber für uns ist sie trotzdem das Richtige. Wir hätten bestimmt eine Lösung basteln können, doch DFS kannten wir bereits und haben schon vorher versucht, den Dienst für unsere Bedürfnisse anzupassen. Der Aufwand, den man da reinsteckt, bekommt man danach nicht als Ersparnis raus. Ich wollte die professionelle Lösung, und das hat sich auch gelohnt.“

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