NAS vs. SAN: Storage-Architekturen im Vergleich

Die Datenmengen in Unternehmen wachsen schnell. Doch was ist zu tun, um sicherzustellen, dass Anwender und Systeme zuverlässig auf alle Informationen zugreifen können? Für die Ablage im Netzwerk haben sich mit NAS und SAN zwei Storage-Architekturen bewährt, die ganz unterschiedliche Stärken und Schwächen haben. Ein Beitrag von Rainer W. Kaese.

Digitale Abläufe lassen die Datenflut in Unternehmen rasant anschwellen, zumal neben Menschen und Anwendungen immer häufiger auch KI-basierte Bots, Sensoren und Maschinen neue Daten generieren. Deren Speicherung wird daher zunehmend zu einer Herausforderung – schließlich müssen nicht nur sämtliche Informationen zuverlässig und kosteneffizient abgelegt, sondern auch verfügbar gehalten werden, damit Menschen und Systeme mit ihnen arbeiten können. Scheitert der Zugriff, weil beispielsweise Speicher ausfallen oder Verbindungen überlastet sind, stehen viele Prozesse still – mit oft weitreichenden Auswirkungen auf Reputation und Umsätze.

Für die Ablage und Bereitstellung von Daten im Unternehmen haben sich zwei Architekturen etabliert: NAS (Network-Attached Storage) und SAN (Storage Area Network). Beide haben Stärken und Schwächen und eignen sich für unterschiedliche Anforderungen. Vereinfacht gesagt, ist ein NAS meist die bessere Option, wenn es um die Ablage von unstrukturierten Daten und die gemeinsame Nutzung von Dateien geht. Zudem ist ein NAS relativ kostengünstig und leicht zu verwalten. Ein SAN hingegen arbeitet nicht mit Dateien, sondern Datenblöcken fester Größe, die direkt angesprochen werden, was gut zu strukturierten Daten passt, die in Datenbanken gespeichert werden. Es liefert, nicht zuletzt da ein dediziertes Netzwerk eingerichtet werden muss, eine höhere und planbarere Leistung und ist daher für viele unternehmenskritische Anwendungen die bessere Wahl. Dafür ist ein SAN jedoch teurer als ein NAS und deutlich komplexer, weshalb die Verwaltung aufwendiger ist und umfangreichere Kenntnisse erfordert.

Da Unternehmen in der Regel mehr als einen Use Case haben, lohnt für eine fundierte Entscheidung aber der Blick auf die Details.

Vor- und Nachteile von NAS

Ein NAS ist ein Storage-System, das via LAN-Kabel unkompliziert ins Netzwerk integriert wird und über intuitive Management-Oberflächen vergleichsweise einfach einzurichten und zu verwalten ist. Daher dient es als zentraler Speicher für Dateien und Backups in zahlreichen Haushalten, Bürogemeinschaften, Arbeitsgruppen und kleinen Unternehmen, eignet sich aber ebenso für den Enterprise-Einsatz. In diesem Fall kommen statt kompakten Desktop-Geräten üblicherweise Rackmount-Systeme zum Zuge, die oft ein Dutzend oder mehr Laufwerke aufnehmen. In beiden Fällen stellt ein NAS hohe Kapazitäten zu günstigen Kosten bereit und lässt sich bei wachsendem Kapazitätsbedarf leicht erweitern: Desktop-Geräte durch weitere Laufwerke oder dedizierte Erweiterungseinheiten, die an das NAS angeschlossen werden und zusätzliche Laufwerksschächte bereitstellen (Scale-up); Rackmount-Systeme überdies durch das Hinzufügen vollwertiger NAS-Appliances (Scale-out), was im Endeffekt weitaus höhere Kapazitäten ermöglicht.

Damit Daten beim Ausfall eines Laufwerks verfügbar bleiben und Mitarbeiter und Anwendungen weiter auf sie zugreifen können, sollten Unternehmen die Laufwerke als RAID-Verbund konfigurieren. Dann werden die Daten gespiegelt (RAID 1), also doppelt vorgehalten, oder zusammen mit Paritätsinformationen, die eine Wiederherstellung verlorener Daten erlauben, über die Laufwerke verteilt gespeichert (unter anderem RAID 5 und 6). Es sind jedoch auch größere Verbünde aus diesen RAIDs möglich (etwa RAID 10, 50 und 60). Wichtig hierbei: Ein RAID ersetzt kein Backup, da ein NAS auch als Ganzes ausfallen, Malware den Datenbestand unbrauchbar machen oder ein Mitarbeiter wichtige Daten versehentlich löschen kann. Das RAID erhöht lediglich die Verfügbarkeit und Performance – wie sehr, hängt vom RAID-Level ab.

Ein RAID 10 mit vier Festplatten liefert 500 bis 700 MB/s und damit schon deutlich mehr als Gigabit Ethernet (GbE) übertragen kann – nämlich nur rund 100 MB/s. Unternehmen mit älteren Netzwerken können die Übertragungsraten der meisten NAS-Systeme somit gar nicht ausnutzen. Bei vier bis zehn Festplatten wird mindestens 10 GbE benötigt, und ab 50 HDDs ist 100 GbE eigentlich Pflicht, wenn das Netzwerk nicht zum Flaschenhals werden soll. Darüber hinaus müssen Unternehmen bedenken, dass sich ein NAS im selben Netzwerk wie Clients und Server befindet und größere Datentransfers die Benutzer und Anwendungen ausbremsen können.

Vor- und Nachteile von SAN

Dass das Netzwerk die Geschwindigkeiten limitiert oder Datenübertragungen von und zum Storage anderen Traffic im LAN beeinträchtigen, steht bei einem SAN nicht zu befürchten. Hier sind die Storage-Systeme über ein eigenes Netzwerk mit den Servern verbunden, um eine hohe und konsistente Performance sicherzustellen. Traditionell erfolgt die Vernetzung über Fibre Channel (FC), was spezielle Kenntnisse bei der Einrichtung und Verwaltung voraussetzt und zusätzliche Investitionen erfordert. Als kostengünstigere und einfacher zu betreibende Alternative sind jedoch iSCSI-SANs mit herkömmlicher Ethernet-Hardware inzwischen ebenfalls üblich. Diese können vom Durchsatz und der Latenz nicht mit FC-SANs mithalten und kommen eher dort zum Einsatz, wo es nicht auf maximale Leistung und kürzest mögliche Antwortzeiten ankommt.

Bei den Storage-Systemen in einem SAN handelt es sich in der Regel um Disk- und Flash-Arrays, die zu einem virtuellen Speicherpool zusammengefasst und zentral verwaltet werden. Server benötigen – analog zur Netzwerkkarte für den Zugang zum LAN – einen Host Bus Adapter (HBA), um via FC darauf zuzugreifen. Die Speicherpools bieten viel Flexibilität bei der Bereitstellung von Speicherkapazitäten für Anwendungen und lassen sich leicht durch die Hinzunahme weiterer Arrays erweitern. RAID-Konfigurationen, Daten-Replikationen, die Verbindung über mehrere Routen (Multi-Pathing) und Load-Balancing können die Datenverfügbarkeit und Performance erheblich verbessern. Das alles ist aber nichts für kleine Implementierungen – bei nur wenigen Anwendungen beziehungsweise Servern, die parallel auf den Storage zugreifen, kann ein SAN seine Vorteile in punkto Performance, Zuverlässigkeit und Flexibilität kaum ausspielen.

NAS oder SAN?

Letztlich hängt die Entscheidung für NAS oder SAN von den individuellen Anforderungen und dem verfügbaren Budget ab. NAS ist preiswerter und ideal als Speicher für die Fileshares von Mitarbeitern, Medienarchive, Backup-Ziel, Auffangbecken für unstrukturierte Daten aus dem IoT und Storage für Anwendungen ohne große Leistungsanforderungen geeignet. SAN ist teurer und bei leistungshungrigen und geschäftskritischen Anwendungen wie Datenbanken, Virtualisierung, ERP und CRM zu bevorzugen. Fehlt es intern am Wissen oder den personellen Ressourcen für die Einrichtung eines SANs oder dessen Management im Tagesgeschäft, wird zudem ein externer Dienstleister benötigt.