Das Protokoll iSCSI ermöglicht die block-basierte Datenübertragung über Ethernet. Jörg Andreas, Presales Engineer Central Europe bei Buffalo Technology erklärt, wie sich ein iSCSI-SAN mithilfe der TeraStation-Storage-Systeme einrichten lässt.
Grundlagen
iSCSI (internet Small Computer System Interface) ist ein Storage-over-TCP-Verfahren für Speichernetzwerke. Unterschieden wird das iSCSI-Target (der Server, der die Daten bereit stellt) und der iSCSI-Initiator, der auf einem System die Verbindung zu den Daten auf dem Target herstellt.
iSCSI spezifiziert die Übertragung und den Betrieb direkter Speicherprotokolle nativ über TCP. Bei diesem Verfahren werden SCSI-Daten vom Initiator in TCP/IP-Pakete verpackt und über IP-Netze transportiert.
iSCSI wird eingesetzt, um über eine virtuelle Punkt-zu-Punkt-Verbindung den Zugriff auf das Speichernetz zu ermöglichen, ohne dass eigene Speichergeräte aufgestellt werden müssen. Vorhandene Netzwerkkomponenten (Switch) können genutzt werden, da keine neue Hardware für die Knotenverbindungen nötig ist. Der Zugriff auf die Festplatten erfolgt blockbasierend, ist also auch für Datenbanken geeignet. Der Zugriff über iSCSI ist darüber hinaus transparent, erscheint auf Anwendungsebene also als Zugriff auf eine lokale Festplatte.
Initiator für Microsoft Windows
Das iSCSI-Target ist hier eine TeraStation iSCSI TS-ITGL/R5 oder eine TeraStation Rackmount iSCSI TS-RITGL/R5. Der iSCSI-Initiator wird für Windows-Betriebssysteme bereitgestellt von Microsoft und kann direkt bei Microsoft heruntergeladen werden:
Initiatoren für Linux
Für Linux-basierte Systeme stehen mehrere Quellen zur Verfügung, an oberster Stelle das Linux-iSCSI-Project, http://linux-iscsi.sourceforge.net/. In aktuellen Distributionen ist der iSCSI Initiator im Kernel implementiert und wird unter der Server Installation über if iscsi=true zur Verfügung gestellt.
Initiatoren für Mac OS X
Auch in Version 10.6 Mac OS X Snow Leopard verfügt das Apple-Betriebssystem nicht über einen integrierten iSCSI Initiator. Über den Anbieter ATTO kann ein iSCSI Initiator erworben werden: http://www.attotech.com/xtend.html. Ein weiterer Anbieter ist Studio Network Solutions, die unter folgendem Download-Link einen freien iSCSI Initiator abieten: http://www.studionetworksolutions.com/products/product_detail.php?pi=11
Webinterface der TeraStation
Werksseitig wird die TeraStation mit RAID5 und einem aktiven Volume über die gesamte Kapazität des RAID-Verbundes ausgeliefert.
Der Login in das Webinterface erfolgt über den Aufruf der IP-Adresse oder des Hostnamen. Beides wird auf dem Display des Geräts angezeigt. Von jedem Webbrowser aus kann das Interface aufgerufen werden, der Standardlogin ist Benutzername ‚admin’ mit Passwort ‚password’, beides klein geschrieben und ohne Anführungszeichen.
Startseite
Der iSCSI Service ist derzeit aktiv, so dass einige Einstellungen bzw. deren Änderung nicht möglich sind. Gleichzeitig kann man anhand der Client Information sehen, dass derzeit ein Rechner verbunden ist. Ein Stoppen des iSCSI Service würde die Verbindung dieses Rechners stoppen, ohne aber auf die Trennung der Verbindung hinzuweisen.
Grundlegende Einstellungen
Allgemeine Einstellungen wie Hostname, Zeitzone, NTP-Zeitabgleich, Anzeigesprache der Webinterfaces und Zugriffskontrolle werden hier definiert.
Für den Hostnamen der TeraStation sind bis zu 12 Zeichen alphanumerischer Text inklusive Bindestrich - und Unterstrich _ erlaubt. Ziffern und Symbole dürfen nicht als Anführungszeichen verwendet werden. Leerzeichen im Hostnamen sind nicht erlaubt.
Als NTP-Zeitserver ist in diesem Beispiel der ptbtime1.ptb.de, der Stratum1 Zeitserver der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig, verwendet. Man kann natürlich jeden anderen NTP-Server wählen. Die Angabe des NTP-Servers kann sowohl als IP-Adresse als auch mittels DNS-Namens erfolgen. Der DNS-Namen ist besser geeignet, da sich die IP-Adressen durchaus ändern könnten.
Unter Zugriffskontrolle kann eine Benutzerauthentifizierung für den Zugriff auf das gesamte System eingestellt werden.
iSCSI HDD Connecting Tool bezieht sich auf das Buffalo-eigene iSCSI-Tool, nicht aber auf die eingangs erwähnten iSCSI Initiatoren.
Administrator-Passwort definieren
Hier kann das werksseitig voreingestellte Passwort des Benutzers admin geändert werden. Voreinstellung ist password.
Netzwerk
Da der iSCSI-Service nicht auf die Existenz eines SMB/CIFS oder NetBEUI angewiesen ist, existiert hier, anders als bei anderen Modellen der TeraStation Familie, nur eine Kurzfassung der Netzwerkeinstellungen. Vorgaben wie Arbeitsgruppe, Domäne oder ähnliches gibt es nicht im iSCSI-Umfeld.
Die iSCSI-TeraStations beherrschen sowohl die Nutzung von DHCP-IP-Adressen als auch statischer IP-Adressen. Bei statischer IP-Adresse kann darüber hinaus noch die Subnetzmaske geändert werden.
Unterstützt alle beteiligte Hardware im Gigabit Ethernet so genannte Jumbo Frames, kann auch die Framegröße der TeraStation justiert werden auf die Werte 1518 Byte (Standard), 4102 Byte, 7422 Byte oder 9694 Byte.
Datenträgerverwaltung
Laufwerkseigenschaften
Laufwerkseigenschaften liefert allgemeine Informationen zur derzeitigen Betriebsart des gewählten RAID-Modus so wie (weiter unten) zu den verbauten Festplatten.
RAID-Konfiguration
Um Änderungen an der bestehenden RAID-Konfiguration vornehmen zu können, muss der iSCSI-Service zuerst angehalten werden. Dies erfolgt durch Klick auf den Button links oben. Sind Clients verbunden, erscheint ein Warnhinweis:
Die Optionsgruppe RAID-Scan-Einstellung dient der automatischen Überprüfung eines laufenden RAID-Verbundes. Hier kann ausgewählt werden, wann eine RAID-Überprüfung automatisch starten soll. Im Beispiel hier erfolgt der RAID-Check jeden Samstag um 2 Uhr morgens.
Tritt ein systemkritischer Fehler auf, wird das RAID-System durch die aktivierte "Automatische Abschaltung" gestoppt, bis der Fehler behoben ist. Auslöser hierfür könnte z.B. eine defekte Festplatte sein.
Unter "System-Neustart" ist werksseitig voreingestellt, dass die TeraStation mit aktiviertem iSCSI-Service starten soll.
Datenträger löschen
Bei dieser Funktion handelt es sich nicht um ein einfaches Löschen der Daten, die auf dem System gespeichert sind. Diese Funktion startet einen mehrstufigen Prozess, der die Festplatten bzw. das eingestellte RAID mehrfach mit Nullen und Einsen beschreibt, um eine Wiederherstellung gespeicherter Daten durch Recovery-Tools unmöglich zu machen.
Achtung: Dieser Löschvorgang nimmt extrem viel Zeit in Anspruch. Bei einer TeraStation mit 1 Terabyte brutto kann dieser Löschvorgang bis zu 20 Stunden dauern.
Laufwerk einrichten
Die iSCSI-TeraStation kann bis zu zehn einzelne, so genannte Volumes verwalten. Jedes Volume stellt über den iSCSI Initiator eine Speicherkapazität zur Verfügung. In der Werksauslieferung ist der gesamte, über RAID 5 zusammengefasste, Speicherplatz als ein einziges Volume eingebunden.
Hierbei ist die Verwendung des auf der TeraStation zusätzlich verfügbaren Logical Volume Manger, LVM, nicht notwendig. Der Screenshot hier zeigt die Grundkonfiguration einer 1 TB Version.
Mehrere Volumes einrichten
Volumes werden bei iSCSI-Clients als Laufwerke eingehängt. Um auf einer TeraStation mehrere Volumes für mehrere Clients zur Verfügung stellen zu können, muss der LVM aktiviert werden. Dieser Logical Volume Manager dient dazu, die Gesamtkapaztität des RAID-Verbundes aufzuteilen in einzelne, kleinere Volumes.
Um Einstellungen vornehmen zu können, müssen der iSCSI-Service gestoppt und das über die Gesamtkapazität angelegte Volume gelöscht werden. Danach können einzelne Volumes erstellt werden.
In diesem Beispiel wird ein Volume namens Volume-1 in einem insgesamt 676 GB großen RAID-Verbund mit einer Kapazität von 300 GB erzeugt. Im unteren Teil ist noch ein Stück der Zugriffskontrolle erkennbar, mit der einzelne Volumes versehen werden können.
Bis zu zehn Volumes können erzeugt werden.
Wartung
SMTP Email Benachrichtigung
Der Wartungs-Block des Webinterfaces beinhaltet einige Einstellungen zur leichteren Administration der Station, falls diese an einem entfernten Ort steht.
Mittels der E-Mail Benachrichtigung können Statusmails an bis zu fünf Empfänger versendet werden. Befindet sich der E-Mail Server außerhalb des eigenen Netzwerkes, kann die SMTP-Authentifizierung genutzt werden.
Syslog Transfer
Ist im (Firmen-)Netzwerk ein Syslog-Server zur Aufnahme der Statusmeldungen vorhanden, können sowohl Systemmeldungen der TeraStation als auch iSCSI-Statusmeldungen per Syslog Transfer an diesen Server übergeben werden.
Abschaltung
Solange der iSCSI Service aktiv ist, wird eine Abschaltung der TeraStation weder über den Ein/Aus Schalter auf der Vorderseite des Gerätes, noch über das Webinterface der TeraStation zugelassen. Dies dient der Sicherstellung aktiver Verbindungen der Clients.
Systemstatus
Logfiles und Protokoll
Microsoft iSCSI Initiator
Nach dem Herunterladen und Installieren des iSCSI Initiators wird dieser gestartet. Die folgenden Screenshots sind alle in englischer Sprache, da diese Software derzeit nur in Englisch verfügbar ist.
Der Initiator Node Name enthält denjenigen Rechner, von dem aus die Software gestartet wird. Nachfolgende Anweisungen gehen davon aus, dass keine tiefergehenden Funktionen oder spezielle Anmelde- und Verschlüsselungsprozeduren genutzt werden.
Ein Klick auf den zweiten Karteireiter ‚Discovery’ führt zur eigentlichen Konfiguration der Verbindung.
Im oberen Block ‚Target Portals’ wird per ‚Add’ Button die Eingabemaske der IP-Adresse der TeraStation geöffnet, der Port 3260 ist vordefiniert für die iSCSI-Verbindung:
Die Verbindung zur TeraStation ist nun definiert mit den voreingestellten Parametern.
Anmerkung:192.168.11.150 ist die werksseitig voreingestellte IP-Adresse aller LinkStations und TeraStations, falls im Netzwerk kein DHCP-Server vorhanden seien sollte.
Weitere Optionen und Einstellungsmöglichkeiten verstecken sich hinter dem Button "Advanced...". Hier können beispielsweise detailierte Angaben zu den benutzen Schnittstellen und zur IP-Adresse des Clients sowie Checksummen Prüfroutinen und erweiterte Authentifzierungsvorgaben gemacht werden. Wie schon in der Erläuterung zur Einrichtung der Volumes innerhalb der Weboberfläche der TeraStation angedeutet, stehen diese Optionen zur Benutzerauthentifizierung zur Verfügung.
Ein Klick auf den Karteireiter ‚Targets’ zeigt die per iSCSI Initiator gefundenen und verfügbaren Volumes auf der iSCSI-TeraStation an.
In diesem Beispiel hier ist es das auf der TeraStation vorhandene Volume namens Volume-1. In der Werksauslieferung wird nur ein Volume angezeigt. Der Status der Verbindung ist derzeit noch ‚Inactive’, da noch keine Verbindung zum eigentlichen Volume hergestellt wurde. Dies erfolgt über den Button ‚Log On….’
Wird der Haken gesetzt bei ‚Automatically restore...’, wird aus dem Target ein ‚Persistent Target’, welches bei Neustarten oder Hochfahren des Rechners automatisch eingehängt wird. ‚OK’ stellt die Verbindung zum Volume her:
Ein Klick auf OK übernimmt und etabliert die Verbindung zum iSCSI-Volumen:
Im Prinzip reicht diese Verbindung nun aus, um das entfernte Volume der iSCSI-TeraStation nutzen zu können. Um es "neustartsicher" zu machen, sollte das automatische Wiederverbinden aktiviert werden.
Die Einrichtung der iSCSI Initiator Schnittstelle ist hiermit im Prinzip beendet.
Weitere Informationen werden angezeigt, falls die Verbindung zuvor als "Persistant Target" eingerichtet wurde. Durch Anwählen von "Automatically restore this connection when the system boots" wird die Verbindung zum iSCSI-Volumen als dauerhafte, persistente Verbindung und damit "reboot sichere" Verbindung eingerichtet.
Einbinden des iSCSI-Volume in die Datenträgerverwaltung
Das gewünschte Volume der TeraStation ist per iSCSI Initiator verbunden worden. Weitere Schritte zum Einbinden des Volumes als logisches Laufwerk in das Betriebssystem Windows erfolgen nun direkt über die Datenträgerverwaltung selbst. Diese erreicht man per Rechtsklick auf das Symbol des Arbeitsplatzes und dort auf ‚Verwalten’ oder per Systemsteuerung ?Verwaltung ? Computerverwaltung.
Grundsätzlich erkennt die Datenträgerverwaltung das neue Volume, zeigt es aber weder auf der linken Seite als logisches Laufwerk noch auf der rechten Seite als nutzbare Kapazität an.
Im Folgenden muss der Datenträger, hier im Beispiel Datenträger 2, zuerst initialisiert werden und dann mit dem NTFS-Dateisystem formatiert werden.
Rechtsklick mit der Maus in das Feld des ‚Datenträger 2’ bringt das Kontextmenü zur Initialisierung.
Je nach Betriebssystem kann nun ein Assistent starten, der die Initialisierung per geführtem Frage/Antwort-System durchgeht.
Ist die Initialisierung des Datenträgers erfolgt, steht per Rechtsklick auf das nicht zugeordnete Laufwerk nun die Partitionierung zur Verfügung.
Da diese Partitionierung in mehreren Schritten erfolgt, aber nicht weiter zu beachtende Angaben enthält, wird der eigentliche Vorgang hier nicht komplett wiedergegeben.
Im Beispiel hier ist das komplette Volume als primäre Partition mit NTFS-Standardeinstellungen als Laufwerk I formatiert und eingebunden worden.
Nun verfügt der Rechner über eine weitere, vom Betriebssystem als interne Festplatte anerkannte Kapazität, die hier als Laufwerk I eingebunden ist.
Fragt man den per iSCSI Initiator eingebundenen und als logisches Laufwerk vorhandenen Datenträger ab, erhält man das klassische Bild einer lokalen Festplatten, die mit NTFS formatiert ist:
Softwareseitiges Stripeset dynamischer Datenträger
Eine weitere Besonderheit der iSCSI-Volumes und ihrer Eigenschaft, als logische Laufwerke zur Verfügung zu stehen, ist die Möglickeit, mehrere davon per Windows eigenem Software RAID einbinden zu können.
Das folgenden Beispiel soll veranschaulichen, wie man beispielsweise mehrere TeraStations und deren Kapazitäten zu einem RAID System im eigentlichen Rechner oder Server zusammenfassen kann, um mit Hilfe des LVM, des Logical Volume Managers, eine Gesamtkapazität an Speicherplatz einbinden zu können, die mit normalen Mitteln nicht erreichbar wäre.
Rein theoretisch beherrscht der LVM von Windows bis zu 32 Datenträger, die als Stripeset eingebunden werden können. Nehmen wir weiter an, wir hätten die gleiche Anzahl iSCSI TeraStations mit jeweils 4 Terabyte im RAID 0 verfügbar. Daraus würde sich ergeben, dass nun per iSCSI Initiator 32 x 4 TB = 128 Terabyte Festplattenplatz eingebunden werden könnten. Dies würde nun über Gigabit Ethernet erfolgen, da man ansonsten den Platz für 128 Einzelfestplatten im eigenen Rechner benötigen würde.
Das ist allerdings nur ein theoretischer Maximalwert. Eine Konstruktion mit 32 TeraStations im RAID-0-Verbund, die intern auch noch als RAID 0 betrieben werden, brächte ein enorm hohes Datenausfallrisiko mit sich. Wäre nämlich nur eine der 128 Festplatten defekt, könnte man auf den kompletten Datenbestand nicht mehr zugreifen.
Konvertierung in dynamische Datenträger
Werden nun mindestens zwei Volumes per iSCSI Initiator eingebunden, erscheint beim Aufrufen der Datenträgerverwaltung automatisch der "Assistent zum Initialisieren und Konvertieren von Datenträgern":
Mehr Informationen zu dynamischen Datenträgern findet man bei Microsoft TechNet unter http://technet2.microsoft.com/windowsserver/de/library/354e5163-f388-4354-984c-ea4e4206694c1031.mspx?mfr=true
oder, etwas leichter verständlich, unter "FAQ - Dynamische Datenträger": http://www24.brinkster.com/thorsten123/faq/partitionieren/win2000/dynDaten.htm
Nach dem Starten des Assisstenten werden die gefundenen Volumes aufgelistet und angezeigt:
Nach Auswahl der in das spätere Stripeset einzubindenden Volumes, müssen diese noch ausgewählt werden zur nun anstehende Konvertierung in dynamische Datenträger:
Der Assistent endet mit einer Zusammenfassung, "Fertig stellen" konvertiert.
Erzeugen eines Stripesetvolumes
Windows XP Professional ist in der Lage, ein softwareseitig gesteuertes Stripeset, ein RAID 0, erzeugen und verwenden zu können. Nach der Konvertierung der iSCSI-Volumes in dynamische Datenträger erfolgen die weiteren Schritte per Datenträgerverwaltung:
Anders als im Screenshot von Seite 11 sieht man nun die beiden Datenträger 2 und 3 als "Dynamisch" bezeichnet und nicht mehr, wie zuvor ein einzelner, als "Basis".
Ein Rechtsklick auf den Datenträger 2 zeigt nun auch einen anderen Kontextinhalt, nun als "Neues Volume..." bezeichnet:
Auch hier startet wieder ein Assistent, der durch die Erstellung eines neuen Volumes führt. Die folgenden Screenshots sind nicht im Einzelnen erläutert, da deren Inhalt selbsterklärend ist.
Ziel der Einrichtung des neuen Volumes ist es, am Ende ein Stripeset, ein RAID 0, über zwei per iSCSI Initiator eingebundene Volumen im Netzwerk zu haben.
Nachdem der Assistent zum Erstellen neuer Volumes seine Arbeit erledigt hat, findet sich nun in der Datenträgerverwaltung ein anderes Bild. Beide Kapazitäten sind als Stripesetvolume eingebunden und verfügen nun über insgesamt die doppelte Kapazität, erkennbar in der oberen Hälfte des rechten Bereiches. Die Formatierung erfolgt im Hintergrund:
Innerhalb eines Microsoft Windows XP Professional sind nur einfache, übergreifende oder Stripesetvolumes möglich.
Nur den Betriebssystemen Microsoft Windows 2000 Server, Advanced Server und Datacenter Server ist es möglich, auch RAID 5 oder gespiegelte Volumes erzeugen zu können. (haf)