Die Wahl eines offenen Speicher-Betriebssystems

Es wird zunehmend üblich, auf herkömmliche, proprietäre Speichergeräte – sowohl NAS als auch SAN – zu verzichten und stattdessen Standardhardware von der Stange zu verwenden und ein Speicher-Betriebssystem darauf zu installieren, für das, was viele “Do it yourself”-Speicherserver nennen. Dies ist natürlich eine Fehlbezeichnung, denn niemand nennt einen normalen Dateiserver “Do it yourself”, nur weil man Windows selbst installiert hat. Um Speicher ranken sich viele Mythen und Legenden, und die Leute geraten oft in Panik, wenn sie daran denken, Windows zu installieren und es NAS zu nennen, anstatt es einen Dateiserver zu nennen. Wenn es Sie also besser fühlen lässt, verwenden Sie Begriffe wie Dateiserver oder Speicherserver anstelle von NAS und SAN – Problem gelöst. Dies ist Teil der “Open Storage”-Bewegung – der Verlagerung von Speichersystemen von proprietär zu standardisiert.

Die Wahl des richtigen Betriebssystems für einen Speicherserver ist wichtig und nicht immer ganz einfach. Ich arbeite intensiv in diesem Bereich, und die Leute fragen mich oft, was ich empfehle, und die Empfehlungen variieren je nach Szenario und wirken oft verwirrend. Aber die Faktoren sind eigentlich relativ einfach, wenn man nur die Einschränkungen kennt, die die Entscheidungen und Pfade im Entscheidungsbaum hervorbringen.

Bevor wir ein Betriebssystem wählen, müssen wir innehalten und überlegen, was unsere Anforderungen sein werden. Einige Bereiche, die berücksichtigt werden müssen, sind: Kapazität, Leistung, einfache Administration, Budget, Verbindungstechnologie, Kosten und Clustering. Es gibt außerdem zwei Hauptkategorien von Systemen, die wir betrachten werden: Standard-Betriebssystem oder Speicher-Appliance-Betriebssystem. Die Standard-Betriebssysteme sind Windows, Linux, Solaris und FreeBSD. Die Speicher-Appliance-Betriebssysteme sind FreeNAS, OpenFiler und NexentaStor. Es gibt in beiden Kategorien weitere, aber dies sind die derzeit wichtigsten Akteure.

Die erste zu treffende Entscheidung ist, ob Sie oder Ihre Organisation sich damit wohlfühlen, ein normales Betriebssystem in der Rolle eines Speicherservers zu unterstützen. Wenn Sie ein NAS in Betracht ziehen, fragen Sie sich einfach, ob Sie einen Dateiserver administrieren könnten. Die Administration eines blockbasierten Speicherservers (SAN) ist etwas komplexer oder zumindest ungewöhnlicher, sodass dies ein wenig Bedenken hervorrufen könnte, liegt aber wirklich auf einer Linie mit anderen Administrationsaufgaben. Wenn die Antwort ja lautet – dass die Verwendung normaler Betriebssystem-Werkzeuge und -Schnittstellen für Sie akzeptabel ist –, dann schließen Sie die Kategorie “Appliance” einfach von vornherein aus. Der Appliance-Ansatz fügt Komplexität hinzu und verlangsamt Entwicklungs- und Supportzyklen, sodass er, sofern nicht notwendig, unerwünscht ist.

Speicher-Appliance-Betriebssysteme existieren nur, um eine vorkonfektionierte, “einfach zu bedienende” Sicht auf den Betrieb eines Speicherservers zu bieten. Vom Konzept her ist das schön, aber es gibt echte Probleme mit dieser Methode. Die größten Probleme entstehen durch den Verpackungsprozess, der Sie einen Schritt von den Enterprise-OS-Anbietern selbst entfernt und damit Ihr System fragiler, weiter zurückliegend bei Updates und Funktionen und weniger sicher macht als die herkömmlichen OS-Pendants. Es lässt Sie außerdem für OEM-Support, wenn etwas schiefgeht, einem sehr kleinen Unternehmen ausgeliefert sein, anstatt einem großen Enterprise-Anbieter mit einer riesigen Nutzerbasis und Community. Der Appliance-Prozess entzieht den Systemen zwangsläufig auch Funktionen und Optionen. Am Ende verlieren Sie.

Appliances sind insofern schön, als man eine bequeme Weboberfläche erhält, von der aus “jeder” Ihren Speicher administrieren kann. Zumindest in der Theorie. Aber in der Realität gibt es zwei Bedenken. Das erste ist, dass immer wieder die Notwendigkeit besteht, in das Betriebssystem selbst hinabzusteigen und ab und zu Dinge zu reparieren. Die maßgeschneiderte Weboberfläche der Appliance macht dies dramatisch schwieriger als üblich, sodass man genau in dem Moment, in dem man die Appliance-Natur des Systems am meisten braucht, sie nicht hat. Das zweite ist, dass es ein erschreckender Gedanke ist, etwas so Kritisches wie Speicher für “jeden” zugänglich zu machen, um daran zu arbeiten. Es gibt nur wenige Teile Ihrer Infrastruktur, bei denen Sie mehr Erfahrung, Planung und Sorgfalt walten lassen wollen als beim Speicher. Ein System schwerer bedienbar zu machen, ist nicht immer eine schlechte Sache.

Wenn Sie das Appliance-System benötigen, dann betrachten Sie in erster Linie FreeNAS und OpenFiler. NexentaStor bietet ein überzeugendes Produkt, aber es ist nicht in einer kostenlosen Version verfügbar, und die Kosten können erdrückend sein. Die frei herunterladbare Version scheint für die ersten 18 TB an Rohspeicher kostenlos zu sein, aber die Lizenz besagt etwas anderes, was dies selten zur populären Wahl macht. (Die Kosten von NexentaStor sind hoch genug, dass der Kauf eines vollständig unterstützten Solaris-Systems weniger kostspielig wäre und vollen Support vom ursprünglichen Anbieter bietet, anstatt von Nexenta, das im Grunde alte Versionen von Solaris und ZFS neu verpackt. Modernerer Code und Updates sind kostengünstiger von der ursprünglichen Quelle erhältlich.)

FreeNAS ist, abgesehen vom Clustering, die Speicherplattform der Wahl in einem Appliance-Paket. Es verfügt über das vielgepriesene ZFS-Dateisystem, das ihm eine Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit verleiht, die OpenFiler und anderen Linux-basierten Alternativen fehlt. Es verfügt außerdem über eine funktionierende iSCSI-Implementierung, sodass Sie FreeNAS gefahrlos entweder als NAS oder als SAN verwenden können. Der Support für FreeNAS scheint zuzunehmen, mit regelmäßigen neuen Entwicklungen und beibehaltenen Funktionen. FreeNAS bietet eine große Bandbreite an Funktionen und unterstützten Protokollen. Es wird angenommen, dass Clustering in Zukunft auch zu FreeNAS kommen wird, da dies kürzlich dem zugrunde liegenden FreeBSD-Betriebssystem hinzugefügt wurde. Sollte dies geschehen, wird FreeNAS die Notwendigkeit von OpenFiler auf dem Markt vollständig beseitigen. FreeNAS ist völlig kostenlos.

OpenFiler fehlt eine zuverlässige iSCSI-SAN-Implementierung (es sei denn, Sie zahlen ein Vermögen, um diesen Teil des Systems durch eine funktionierende Komponente zu ersetzen) und ist weitaus veralteter als seine Konkurrenten, bietet aber vollständige blockbasierte Echtzeit-Replikation, die es ihm ermöglicht, aus Zuverlässigkeitsgründen in einem Cluster-Modus zu arbeiten. Das Problem dabei ist, dass die praktische Weboberfläche der NAS-Appliance dieses Szenario nicht abdeckt, und wenn Sie dies tun möchten, müssen Sie sich auf der Kommandozeile die Hände schmutzig machen, sehr schmutzig in der Tat. Das ist etwas für Experten, und jeder, der überhaupt in der Lage ist, ein Projekt in Erwägung zu ziehen, OpenFiler in einen zuverlässigen Cluster zu verwandeln, wird sich ebenso wohl – und wahrscheinlich weitaus wohler – dabei fühlen, den gesamten Cluster von Grund auf auf seiner bevorzugten Linux-Distribution aufzubauen. OpenFiler ist auf dem eher unbeliebten und mittlerweile vollständig eingestellten rPath Linux aufgebaut, das das Conary-Paketsystem verwendet, wobei beide, gelinde gesagt, Nischenakteure in der Linux-Welt sind. Sie werden wenig rPath-Support von anderen Administratoren finden, und viele Pakete und Funktionen, auf die Sie vielleicht Zugriff wünschen, sind nicht verfügbar. Der einzige nennenswerte Vorteil von OpenFiler ist die Verfügbarkeit von DRBD für Clustering, was, wie oben erwähnt, unsinnig ist. Der Support für OpenFiler scheint nachzulassen, da neue Funktionen nicht existieren und tatsächlich Schlüsselfunktionen wie AFP gestrichen wurden, anstatt dass neue Funktionen hinzugefügt worden wären. OpenFiler ist kostenlos, aber Schlüsselfunktionen wie zuverlässiges iSCSI sind es nicht. Aktuelle Berichte von OpenFiler-Nutzern besagen, dass selbst nicht-iSCSI-Speicher in der neuesten Version instabil geworden ist und Datenverlust regelmäßig vorkommt. OpenFiler bleibt in der Wahrnehmung dieses Branchensegments sehr beliebt, sollte aber vollständig gemieden werden.

Wenn Sie Ihr Speicher-Betriebssystem nicht als Appliance benötigen, dann bleiben Ihnen mehr und bessere Optionen, aber ein weitaus komplexerer Entscheidungsbaum. Anders als der Markt der Appliance-Betriebssysteme, der voller Schlaglöcher ist (NexentaStor hat überraschende Kosten, OpenFiler scheint iSCSI zu unterstützen, verursacht aber Datenverlust, Funktionen werden aus neuen Versionen entfernt), sind alle vier hier erwähnten Betriebssysteme äußerst robust und funktionsreich. Drei von ihnen haben OEM-Anbieter-Support, was ein wichtiger entscheidender Faktor sein kann, und alle haben hervorragende Drittanbieter-Support-Optionen, die weitaus breiter sind als das, was für den Appliance-Markt verfügbar ist.

Die erste Entscheidung ist, ob Windows-exklusive Funktionen, insbesondere NTFS-ACLs, benötigt werden. Es ist üblich, dass neue NAS-Nutzer überrascht sind, wenn das SMB-Protokoll nicht die gesamte granulare Kontrolle über das Dateisystem bietet, die sie von Windows gewohnt sind. Das liegt daran, dass diese Kontrollen tatsächlich vom Dateisystem und nicht vom Netzwerkprotokoll gehandhabt werden, und Windows allein stellt diese über NTFS bereit. Wenn diese granulare Windows-Dateikontrolle also benötigt wird, ist Windows Ihre einzige Option.

Die anderen drei Kandidaten – Linux, Solaris und FreeBSD – teilen alle grundlegende Fähigkeiten, mit der bemerkenswerten Ausnahme des Clusterings. Alle haben gutes Software-RAID, alle haben leistungsfähige und robuste Dateisysteme, alle haben leistungsfähiges Logical Volume Management, und alle bieten eine Vielzahl von NAS- und SAN-Verbindungsoptionen. Viele Versionen von Linux und FreeBSD sind völlig kostenlos verfügbar. Solaris ist zwar zum Testen kostenlos, aber für den Produktiveinsatz nicht kostenlos erhältlich.

Das größte Unterscheidungsmerkmal zwischen diesen drei OS-Optionen ist Clustering. Linux hat schon seit langem DRBD, und dies ist eine robuste Technologie für das Clustering von Dateisystemen. FreeBSD hat kürzlich (ab 9.0) HAST hinzugefügt, das demselben Zweck dient. In der Theorie hat FreeBSD also die gleichen Clustering-Optionen wie Linux, aber dies ist viel neuer und weitaus weniger bekannt. Solaris fehlt im Basis-Betriebssystem das Clustering von Dateisystemen und erfordert derzeit kommerzielle Erweiterungen, um dies zu bewältigen.

Solaris und FreeBSD teilen sich das leistungsfähige und praxiserprobte ZFS-Dateisystem. ZFS ist äußerst leistungsfähig und flexibel und ist seit langem das zentrale Verkaufsargument dieser Plattformen. Die Unterstützung von Linux für Dateisysteme ist verworrener. Nahezu jede Linux-Distribution (uns geht es hier hauptsächlich um RHEL/CentOS, Oracle Unbreakable Linux, Suse/OpenSuse und Ubuntu) unterstützt EXT4, das leistungsfähig und schnell ist, dem aber einige der wirklich schönen ZFS-Funktionen fehlen. Allerdings übernimmt Linux rasch BtrFS, das sehr konkurrenzfähig zu ZFS ist, aber noch in den Anfängen steckt und derzeit nur in den Distributionen von Suse und Oracle Linux verfügbar ist. Wir erwarten, es bald auch von den anderen für den Produktiveinsatz zu sehen, aber zum jetzigen Zeitpunkt ist es noch experimentell.

Abgesehen vom Clustering wird die Wahl des Betriebssystems unter diesen dreien wahrscheinlich in erster Linie auf Erfahrung und Vertrautheit hinauslaufen. Solaris ist allgemein dafür bekannt, den besten Durchsatz zu bieten, und FreeBSD den schlechtesten. Aber alle drei liegen recht nah beieinander. Sobald BtrFS auf Linux weithin verfügbar und stabil ist, wird Linux wahrscheinlich zur De-facto-Wahl werden, wie es in der Vergangenheit der Fall war.

Ohne äußere Einflüsse lautet meine Empfehlung für die Speicherplattform FreeBSD und dann Linux, wobei Solaris auf der Grundlage ausgeschlossen wird, dass nur selten jemand nach kommerziellem Support sucht und es daher automatisch ausscheidet. Dies beruht fast vollständig auf der Verfügbarkeit von Copy-on-Write-Dateisystemen und unter der Annahme, dass kein Clustering erfolgt, was nicht üblich ist. Wird Clustering benötigt, dann zuerst Linux, dann FreeBSD, und Solaris scheidet erneut aus.

Linux und FreeBSD nähern sich in ihrer Funktionalität rasch einander an. Während BtrFS auf Linux und HAST auf FreeBSD reifen, scheinen sie sich in der Mitte zu treffen, wobei die Wahl kaum mehr als eine Glückssache ist.

Es gibt keine einzige, einfache Antwort. Bei der Wahl eines Speicher-Betriebssystems geht es ganz darum, unzählige Faktoren gegeneinander abzuwägen – von Leistung, Ressourcen, Funktionen, Support, Stabilität und so weiter. Es gibt einige Faktoren, die genutzt werden können, um viele Kandidaten auszuschließen, und diese harten Abgrenzungen zu kennen, ist entscheidend. Genau zu wissen, wie Sie das System zu nutzen gedenken und welche Faktoren Ihnen wichtig sind, ist beim Aussortieren der verfügbaren Optionen wichtig.

Selbst wenn Sie eine Plattform ausgewählt haben, gibt es viele Entscheidungen zu treffen. Einige Plattformen enthalten mehrere Dateisysteme. Es gibt SAN und NAS. Es gibt mehrere SAN- und NAS-Protokolle. Es gibt Network Bonding (oder Teaming in der Windows-Welt). Es gibt Multipathing. Es gibt Snapshots, Volumes, RAID. Die Liste lässt sich endlos fortsetzen.