Disaster Recovery in verteilten Speicherumgebungen

Backup-Daten auf weiter Reise

10. April 2005, 22:55 Uhr   |  (Frank Möbius/wg) Frank Möbius ist Sales Manager Central & Eastern Europe bei Ciena.

In der Vergangenheit war es weder technisch noch wirtschaftlich sinnvoll, mehrere GBit an Daten über regionale Netze hinweg zu transportieren. Heute aber sind Techniken verfügbar, mit denen sich riesige Datenmengen kostengünstig über größere Entfernungen spiegeln lassen.

Der Begriff "Disaster Recovery" beschreibt eine Datensicherungsstrategie, die vorsieht,
gespeicherte Daten aus Gründen der Notfallvorsorge an einem anderen geografischen Ort zu spiegeln.
So lassen sich redundante Systeme aufbauen, mit denen der Zugriff auf die gespiegelten Daten sofort
möglich ist. Viele Unternehmen spiegeln Daten über Städte, Länder oder gar Kontinente hinweg.

Datenübertragungsprotokolle

Rechenzentren und SANs (Storage Area Networks) verwenden unterschiedliche
Datenübertragungsprotokolle. Server und Speichergeräte im Großrechnerbereich arbeiten in der Regel
mit Escon (Enterprise Systems Connection). Da Escon eine Verbindungskapazität von 200 MBit/s hat,
erfordert ein hoher Datendurchsatz an jedem Standort eine Vielzahl von Verbindungen. Die Variante
Ficon (Fibre Connection) bringt es inzwischen auf 1 GBit/s. Disk Arrays, Server und SAN-Switches
nutzen das Fibre-Channel-Protokoll mit 1 oder 2 GBit/s. In Zukunft sollen es hier bis zu 10 GBit/s
sein.

Der Zuwachs an Geschwindigkeit bei Fibre-Channel-Ports bringt Vorteile für die Anbindung
innerhalb des Rechenzentrums, führt aber bei Verbindungen zwischen Rechenzentren über größere
Entfernungen zu einem Kostenanstieg. Anwendungen zur Datenreplikation schöpfen jedoch nicht die
volle Übertragungsrate aus, was diesen Effekt mildert. Eine normale Anwendung für die synchrone
Datenspiegelung nutzt an einem Fibre-Channel-Port weniger als die Hälfte der verfügbaren
Bandbreite. Das bietet Potenzial für Techniken zur Datenübertragung zwischen mehreren
Rechenzentren.

Anbindungsoptionen

Für die Verbindung räumlich getrennter Rechenzentren oder SANs bieten sich mehrere Möglichkeiten
an:

WDM (Wavelength Division Multiplexing): Bei WDM teilen sich voneinander
unabhängige Protokolle ein "Dark-Fiber"-Glasfaserpaar.

SDH/Sonet (Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical Networking): Der
weit verbreitete Service von Carriern oder Service-Providern verbindet hohe Leistung mit niedrigen
Latenzzeiten. Er vermeidet Datenverluste und bietet die Sicherheit einer privaten Leitung.

ATM (Asynchronous Transfer Mode): Die Technik zur Übertragung von
Datenanwendungen über eine SDH/Sonet-Infrastruktur bietet eine QoS-Funktion (Quality of Service)
zur Verwaltung knapper Bandbreiten.

Ethernet/IP: IP-VPNs erlauben den Datentransport über eine gemeinsam genutzte
Infrastruktur. Der Transport funktioniert auch beim Verlust einzelner Datenpakete.

Disaster Recovery mit WDM

Die WDM-Technik arbeitet sehr effizient, weil damit mehrere unabhängige Signale über ein
einziges Glasfaserpaar übertragbar sind. Dafür sorgt die Aufteilung des Lichts in verschiedene
Wellenlängen: Jede Wellenlänge lässt sich hinzufügen, weglassen oder über eine Reihe von WDM-Knoten
transportieren. Das erlaubt den Einsatz mehrerer Hochgeschwindigkeitsprotokolle auf derselben
Glasfaser, ohne die Protokolle umwandeln oder komprimieren zu müssen. WDM unterstützt die
Protokolle mit voller Bandbreite – ohne Protokollübersetzung oder Verzögerungen bei der Ausführung
von Anwendungen. Es eignet sich daher hervorragend für Stadtnetze und Anwendungen wie
Backoffice-Software sowie Datenspiegelung und -sicherung auf Bändern. Bei all diesen Anwendungen
sind hohe Bandbreiten und minimale Latenzzeiten gefragt. Für die synchrone Datenspiegelung ist WDM
eindeutig erste Wahl.

WDM kennt die zwei Ausprägungen Coarse und Dense (CWDM, DWDM). CWDM erweitert die
Netzwerkbrandbreite, während es gleichzeitig die Anzahl der zwischen den Standorten genutzten
Glasfasern minimiert. Es unterstützt Entfernungen von bis zu 80 km mit 16 Wellenlängen. Jede
Wellenlänge bringt es auf eine Datenübertragungsrate von 2,5 GBit/s bei beliebigem Protokollmix.
Möglich sind Fibre Channel, Ficon, Escon und Gigabit Ethernet ebenso wie SDH/Sonet-Dienste.
Leistungsfähige CWDM-Plattformen ermöglichen die gemeinsame Übertragung unterschiedlicher Dienste
(Service Multiplexing), um so die Wellenlängen voll auszuschöpfen.

DWDM geht einen Schritt weiter: Es verstärkt Licht über eine Distanz von 600 km und bietet 66
Wellenlängen in Punkt-zu-Punkt- oder Ring-Topologien. Dabei unterstützt jede Wellenlänge eine
Übertragungsrate von 2,5 GBit/s oder 10 GBit/s bei ebenfalls beliebigem Protokollmix. DWDM kommt
vor allem für Applikationen mit hohen Bandbreiten zum Einsatz. Wie CDWM-Equipment, so ermöglichen
auch DWDM-Plattformen die Bündelung von Diensten. Soweit technisch verfügbar und wirtschaftlich
sinnvoll, ist WDM als Technik zur Datenübertragung über größere Entfernungen empfehlenswert.

Disaster Recovery mit SDH/Sonet

SDH/Sonet war ursprünglich für die Übertragung von stark gebündeltem Sprachverkehr über lange
Distanzen gedacht. SDH ist weiter verbreitet als jede andere Übertragungstechnik. Niedrige
Latenzzeit, kein Datenverlust und die Sicherheit privater Leitungen machen es zu einer äußerst
empfehlenswerten Technik für Disaster Recovery. Das Problem bei SDH liegt darin, dass der Preis für
die Übertragung auf der verfügbaren Bandbreite für Sprachverkehr basiert. Eine Übertragung von über
150 MBit/s ist für viele Unternehmen aus Kostengründen nicht möglich.

Kürzlich entwickelte Storage Extension Platforms (Plattformen zur Erweiterung der
Datenspeichermöglichkeiten) senken die Disaster-Recovery-Kosten, indem sie die SDH-Bandbreiten
besser ausnutzen: Diese Plattformen entfernen Idle Frames und komprimieren Daten mithilfe
latenzarmer Techniken. Verfahren wie Dynamic Bandwidth Assignment (dynamische Bandbreitenzuteilung)
und Buffer-Credit-Flusskontrolle erhöhen die effektiv verfügbare Bandbreite von SDH-Geräten
nochmals. Mit entsprechenden Extension-Plattformen eignet sich SDH für
Disaster-Recovery-Anwendungen, wenn WDM-Lösungen aufgrund der Entfernung zu teuer ausfallen.

Disaster Recovery mit ATM

ATM fand bisher für die Übertragung von Geschäftsanwendungen über SDH/Sonet-Infrastrukturen
Verwendung, wenn keine besonderen QoS-Anforderungen vorlagen und die Übertragungswege nicht allzu
lang waren. Aufgrund relativ hoher Latenzzeiten und niedriger Übertragungsraten eignen sich
ATM-basierte Storage-Extension-Plattformen nicht für anspruchsvolle Anwendungen wie die
Datenspiegelung, vor allem nicht über größere Distanzen. Plattformen auf ATM-Basis drosseln den
Verkehr und komprimieren Protokolle wie Escon in ATM-Zellen, um sie dann über DS3-Leitungen zu
übertragen. Damit steht nicht mehr die gesamte Leitungsbandbreite zur Verfügung. Das wiederum
erhöht die Latenzzeiten und senkt die Reichweite. Weitere Einschränkungen sind der Platzbedarf und
die hohen Kosten der Technik. Durch aktuelle Entwicklungen im Bereich der SDH-basierten
Storage-Extension-Plattformen sind ATM-Lösungen nicht mehr zeitgemäß.

Disaster Recovery mit Ethernet/IP

Ethernet und IP kapseln native Fibre-Channel-Daten für den WAN-Transport. Da es in IP-Netzwerken
immer wieder zum Verlust von Datenpaketen kommt, eignen sie sich nur für asynchrone und relativ
langsame Anwendungen wie die Datensicherung auf Bändern. Nur diese Applikationen tolerieren
niedrige Übertragungsraten, unberechenbare Latenzzeiten und eine erneute Übertragung verlorener
Datenpakete. Deshalb empfiehlt sich gerouteter IP-Verkehr für die meisten
Disaster-Recovery-Anwendungen nicht: Plattenspiegelungen lassen sich mit der Mehrfachübertragung
von TCP/IP-Daten oder den schwankenden Latenzzeiten eines gerouteten Netzwerks nicht vereinbaren.
Ethernet/IP-WAN-Technologien sind für Disaster Recovery grundsätzlich nur zu empfehlen, wenn sie in
breitbandigen privaten Netzen bei direkter Punkt-zu-Punkt-Verbindung ohne Datenverlust zum Einsatz
kommen.

Fazit

Die Verbindung von Rechenzentren über große Entfernungen ist für viele Unternehmen heute
unverzichtbar. Die Übertragungsprotokolle im Rechenzentrum und die hohen Anforderungen an die
Latenzzeit bei der Plattenspiegelung lassen herkömmliche Übertragungsarten nur bedingt als geeignet
erscheinen. RZ-Leiter müssen ihre Anforderungen an Durchsatzraten und Latenzzeiten definieren.
Service-Provider wiederum müssen Anbindungslösungen liefern, die diesen neuen Anforderungen gerecht
werden. Storage-Extension-Anbieter haben neue Techniken und Plattformen entwickelt, die auf die
Anforderungen der Rechenzentren ausgelegt sind und den Service-Providern die Nutzung ihrer
vorhandenen Netze ermöglichen. Diese Lösungen sind heute allgemein verfügbar und haben sich bereits
bewährt.

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