Ob Dokumente auf dem eigenen Rechner, gemeinsame Dateien auf einem Server oder Daten einer Webanwendung: Speicher gehört zur Grundlage jeder IT-Infrastruktur. Dabei bedeutet Datenspeicherung weit mehr, als lediglich ausreichend Speicherplatz bereitzustellen. Entscheidend ist auch, wie Daten organisiert werden, wie Anwendungen darauf zugreifen und wie die Speicherressourcen miteinander verbunden sind.
Wer sich mit Storage beschäftigt, begegnet schnell Begriffen wie Block Storage, NAS, SAN oder softwaredefiniertem Speicher. Diese Begriffe stehen jedoch nicht alle auf derselben Ebene. Sie beschreiben unterschiedliche Eigenschaften eines Speichersystems. Dieser Beitrag ordnet sie ein und zeigt, wie sie zusammenhängen.
Storage ist mehr als eine Festplatte
Ein Speichersystem lässt sich aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Die Hardware stellt die physische Kapazität bereit. Darüber sorgen Software und Schnittstellen dafür, dass Betriebssysteme und Anwendungen diese Kapazität nutzen können. Bei softwaredefiniertem Speicher wird diese Trennung besonders deutlich: Eine Softwareebene verwaltet die Speicherressourcen unabhängig von einer bestimmten proprietären Hardwareplattform.
Für einen verständlichen Überblick helfen drei Fragen:
| Frage | Betrachtungsebene | Beispiele |
|---|---|---|
| Worauf liegen die Daten? | Physische Speichermedien | Festplatten, SSDs |
| Wie wird Speicher angebunden? | Bereitstellung und Infrastruktur | Direkt angeschlossener Speicher, NAS, SAN |
| In welcher Form greifen Anwendungen darauf zu? | Speicher- und Zugriffsmodell | Block, File, Object |
Diese Ebenen ergänzen sich. Ein NAS kann beispielsweise mehrere Laufwerke enthalten und deren Kapazität als gemeinsame Dateiablage im Netzwerk bereitstellen. „NAS“ und „File Storage“ sind deshalb keine konkurrierenden Begriffe: Der eine beschreibt die Bereitstellung, der andere die Art des Zugriffs.
Block, File und Object: Drei Modelle für den Datenzugriff
Die Unterscheidung zwischen Block, File und Object Storage beantwortet vor allem eine Frage: Was bekommt die Anwendung beziehungsweise das Betriebssystem vom Speichersystem bereitgestellt?
Block Storage: Speicher als Datenträger
Block Storage stellt adressierbare Speicherblöcke bereit. Das Betriebssystem kann einen solchen Speicherbereich als Datenträger verwenden und darauf beispielsweise ein Dateisystem anlegen. Auch die virtuellen Festplatten von virtuellen Maschinen beruhen häufig auf blockorientiertem Speicher.
Das Speichersystem stellt hier nicht unmittelbar einen gemeinsamen Dokumentenordner bereit. Es liefert zunächst die Grundlage, auf der die darüberliegende Software ihre Daten organisiert.
File Storage: Speicher als Dateiablage
File Storage organisiert Daten in Dateien und Verzeichnissen. Benutzer und Anwendungen arbeiten mit Dateinamen und Pfaden. Ein Dateiserver kann diese Struktur über das Netzwerk mehreren Geräten zur Verfügung stellen, beispielsweise über NFS oder SMB beziehungsweise dessen ältere Bezeichnung CIFS.
Dieses Modell passt zu gemeinsamen Projektordnern, Dokumentenablagen und Anwendungen, die eine klassische Dateisystemstruktur erwarten.
Object Storage: Speicher über eine Objektschnittstelle
Object Storage verwaltet Daten als Objekte statt als herkömmliche Verzeichnisstruktur. Anwendungen greifen über eine entsprechende Schnittstelle auf diese Objekte zu. Ein verbreitetes Beispiel ist eine S3-kompatible Schnittstelle. Typische Einsatzfelder sind Medienbestände, Archive und Backups.
Diese drei Modelle sind nicht zwingend an getrennte Systeme gebunden. Eine Plattform wie Ceph kann Block-, File- und Object-Storage auf einer gemeinsamen technischen Grundlage bereitstellen.
DAS, NAS und SAN: Wie Speicher bereitgestellt wird
Während Block, File und Object die Zugriffsmodelle beschreiben, geht es bei DAS, NAS und SAN um die Anbindung und Organisation der Speicherinfrastruktur.
DAS: Direkt angeschlossener Speicher
DAS steht für „Direct Attached Storage“. Der Speicher ist einem Rechner oder Server direkt zugeordnet, statt über ein Speichernetzwerk bereitgestellt zu werden. Ein typisches Beispiel sind die lokalen Laufwerke eines Servers.
DAS beschreibt damit zunächst die Verbindung zum Rechner. Es sagt noch nicht aus, welche Dienste dieser Rechner anschließend mit den gespeicherten Daten anbietet.
NAS: Dateien über das Netzwerk
NAS bedeutet „Network Attached Storage“. Ein NAS stellt Dateien über das Netzwerk bereit. Die zugreifenden Geräte nutzen eine bereits vom Server verwaltete Datei- und Verzeichnisstruktur.
Ein anschauliches Beispiel ist ein zentraler Dateiserver für mehrere Arbeitsplätze. Jeder berechtigte Rechner kann auf die freigegebenen Ordner zugreifen, ohne die zugrunde liegenden Laufwerke selbst verwalten zu müssen.
SAN: Blockspeicher über ein Speichernetzwerk
SAN steht für „Storage Area Network“. Es handelt sich um eine auf Speicherzugriffe ausgerichtete Netzwerkinfrastruktur, über die Server typischerweise blockbasierten Speicher erhalten. Dafür kommen beispielsweise Fibre Channel oder iSCSI zum Einsatz.
Der Unterschied zum NAS liegt damit nicht einfach in der Größe: Ein NAS liefert Dateien, ein SAN stellt typischerweise Speicher-Volumes bereit, auf denen die angebundenen Systeme ihre Datenstrukturen verwalten.
Softwaredefinierter Speicher: Die Verwaltung wird flexibler
Bei softwaredefiniertem Speicher, kurz SDS, wird die Speicherverwaltung von einer bestimmten Hardwareplattform entkoppelt. Eine Softwareebene steuert, wie Speicherressourcen organisiert und Anwendungen bereitgestellt werden.
SDS ist deshalb kein vierter Zugriffsmodus neben Block, File und Object. Vielmehr kann eine softwaredefinierte Plattform genau diese Schnittstellen anbieten. Ceph zeigt dieses Prinzip: Eine verteilte Speicherplattform stellt unterschiedliche Speicherdienste auf gemeinsamer Infrastruktur bereit.
Das ist besonders interessant, wenn eine Umgebung unterschiedliche Anforderungen erfüllen muss – beispielsweise Speicher für virtuelle Maschinen, gemeinsame Dateisysteme und eine Objektschnittstelle für Anwendungen.
Ein Beispiel: Eine Infrastruktur, mehrere Speicherformen
Stellen wir uns eine Umgebung mit Virtualisierung, einer gemeinsamen Dokumentenablage und einem Archiv vor. Eine mögliche Aufteilung wäre:
- Die virtuellen Maschinen verwenden blockbasierte Volumes.
- Die Dokumentenablage stellt Dateien über einen Dateidienst bereit.
- Das Archiv speichert Inhalte über eine Objektschnittstelle.
Solche Aufgaben lassen sich mit unterschiedlichen Systemen umsetzen. Sie können aber auch auf einer gemeinsamen Speicherplattform zusammenlaufen, die alle drei Zugriffsmodelle unterstützt.
Die entscheidende Erkenntnis: Die Bezeichnungen schließen sich nicht gegenseitig aus. Ein System kann gleichzeitig softwaredefiniert sein, über das Netzwerk bereitgestellt werden und Block Storage anbieten. Jede Bezeichnung beantwortet eine andere Frage.
Fazit: Erst die Ebene verstehen, dann die Lösung auswählen
Eine sinnvolle Storage-Planung beginnt nicht mit einem Produktnamen, sondern mit der Anwendung: Braucht sie einen Datenträger, eine gemeinsame Dateiablage oder eine Objektschnittstelle? Anschließend lässt sich festlegen, wie dieser Speicher angebunden und verwaltet werden soll. Die Trennung zwischen Zugriffsmodell und Infrastruktur hilft dabei, Anforderungen sauber einzuordnen.
Block, File und Object beschreiben also den Umgang mit Daten. DAS, NAS und SAN beschreiben deren Bereitstellung beziehungsweise Anbindung. Softwaredefinierter Speicher beschreibt wiederum einen Architekturansatz für die Verwaltung. Wer diese Ebenen auseinanderhält, kann moderne Speichersysteme wesentlich leichter verstehen.
