Was ist NAS (Network-Attached Storage)?

Unter NAS (Network-Attached Storage) versteht man eine Storage-Architektur auf Dateiebene, die gespeicherte Daten für Netzwerkgeräte einfacher zugänglich macht. NAS ist neben SAN (Storage Area Network) und DAS (Direct-Attached Storage) eine von drei wichtigen Storage-Architekturen. Netzwerke mit NAS bieten einen zentralen Zugriffspunkt für Storage mit integrierten Sicherheits-, Verwaltungs- und Fehlertoleranzfunktionen.

NAS kann als containerfähige Storage-Option eingerichtet werden – im Wesentlichen ein Setup, bei dem Storage einem Container oder einer Container-Gruppe zugänglich gemacht wird. Container sind sehr flexibel und ermöglichen eine enorme Skalierung bei der Bereitstellung von Anwendungen und Storage. 

Hardware

Auf dedizierter Hardware ist vorkonfigurierte Storage-Software installiert. Bei dieser Hardware, die auch als NAS-Box, NAS-Einheit, NAS-Server oder NAS-Head bezeichnet wird, handelt es sich im Grunde um einen Server mit Storage-Datenträgern oder -Laufwerken, Prozessoren und RAM.

Software

Die Hauptunterschiede zwischen NAS und allgemeinem Server-Storage aber liegen bei der Software. NAS-Software wird auf einem schlanken Betriebssystem bereitgestellt, das in der Regel in die Hardware eingebettet ist. Allgemeine Server verfügen über komplette Betriebssysteme, die in jeder Sekunde Tausende von Anfragen senden und empfangen, von denen vielleicht nur ein Bruchteil mit Storage zusammenhängt. Eine NAS-Box hingegen sendet und empfängt nur Anfragen zu Data Storage und File Sharing.

Protokolle

Eine NAS-Box wird mit Datenübertragungsprotokollen formatiert. Das sind Standardmethoden für das Senden von Daten zwischen Geräten. Clients können über einen Switch auf diese Protokolle zugreifen. Dabei handelt es sich um einen zentralen Server, der alle notwendigen Verbindungen herstellt und Anfragen steuert. Über Datenübertragungsprotokolle können Sie praktisch genauso auf die Dateien anderer Computer zugreifen wie auf Ihre eigenen.

Netzwerke sind in der Lage, mehrere Datenübertragungsprotokolle auszuführen. Zwei von ihnen aber trifft man bei den meisten an: IP (Internet Protocol) und TCP (Transmission Control Protocol). Mit TCP werden die Daten vor ihrer Übertragung per IP in Paketen gebündelt. Man kann sich TCP-Pakete als komprimierte ZIP-Dateien und IPs als E-Mail-Adressen vorstellen. Beispiel: Wenn Ihre Großeltern nicht in Social Media aktiv sind und keinen Zugang zu Ihrer persönlichen Cloud haben, müssen Sie Ihre Urlaubsfotos wohl oder übel per E-Mail schicken. Anstatt sie allerdings einzeln zu schicken, können Sie sie in ZIP-Dateien zusammenfassen, bevor Sie sie senden. Auf ähnliche Weise kombiniert TCP Dateien in Pakete, bevor sie mit IPs über ein Netzwerk gesendet werden.

Die mit den Protokollen übertragenen Dateien können formatiert werden als:

• NFS (Network File System): Dieses Protokoll wird regelmäßig für Linux- und UNIX-Systeme verwendet. Als anbieterunabhängiges Protokoll funktioniert NFS mit beliebiger Hardware sowie mit allen Betriebssystemen oder Netzwerkarchitekturen.
• SMB (Server Message Blocks): Die meisten Systeme, die SMB verwenden, führen Microsoft Windows aus. Deshalb ist es auch als „Microsoft Windows Network" bekannt. Vorreiter des SMB war das CFIS-Protokoll (Common Internet File Sharing). Deshalb findet man ab und an auch die Bezeichnung CIFS/SMB-Protokoll.
• AFP (Apple Filing Protocol): Ein proprietäres Protokoll für Apple-Geräte mit macOS.

• Skalierung der Kapazität: Die Erweiterung der Storage-Kapazität von NAS gestaltet sich ebenso einfach wie das Hinzufügen von Festplatten. Sie müssen Ihre aktuellen Server weder aufrüsten noch ersetzen, und der neue Storage kann ohne Herunterfahren des Netzwerks verfügbar gemacht werden.
• Performance: Da NAS ausschließlich der Dateibereitstellung dient, bleiben Ihre restlichen Netzwerkgeräte frei für andere Aufgaben. Und da NAS auf spezifische Use Cases ausgelegt ist (wie Big Data oder Multimedia-Storage), wird dem Kunden dazu eine höhere Performance garantiert.
• Einfache Einrichtung: NAS-Architekturen werden oft mit einfachen Skripts oder selbst als Geräte mit einem vorinstallierten schlanken Betriebssystem bereitgestellt. Dadurch lässt sich der Zeitaufwand zur Einrichtung und Verwaltung deutlich reduzieren.
• Zugänglichkeit: Alle Netzwerkgeräte haben Zugriff auf NAS.
• Fehlertoleranz: NAS kann zur Unterstützung von replizierten Disks, RAID (Redundant Array of Independent Disks) oder Erasure Coding formatiert werden, um die Integrität der Daten zu gewährleisten.

NAS an sich ist keine Cloud. Clouds sind IT-Umgebungen, in denen skalierbare Ressourcen in einem Netzwerk abstrahiert, in Pools zusammengefasst und verteilt werden. NAS kann ein wichtiger Bestandteil von Cloud-Umgebungen sein, insbesondere dann, wenn Cloud-Anbieter Storage für Clients im Rahmen einer IaaS-Vereinbarung (Infrastructure-as-a-Service) bereitstellen.

SAN (Storage Area Network)

Mit einem SAN wird sogenannter Block Storage bereitgestellt. Beim Block Storage werden Storage Volumes wie Festplatten, virtualisierte Storage-Knoten oder Cloud-Storage-Pools in kleinere, als Blöcke bekannte Volumes aufgeteilt, die wiederum mit verschiedenen Protokollen formatiert werden können. So kann z. B. ein Block für NFS, einer für AFP und einer für SMB formatiert werden. Dadurch erhalten die Nutzer zwar mehr Flexibilität, doch die Navigation der Blöcke wird erschwert, weil mit Block Storage Daten mithilfe von willkürlichen Klassifizierungen gebündelt werden.

DAS (Direct-Attached Storage)

Dieser Storage-Typ ist direkt mit einem einzelnen Computer verknüpft. Durch die fehlende Vernetzung ist kein einfacher Zugriff über andere Geräte möglich. DAS ist der Vorläufer von NAS. DAS-Geräte werden einzeln verwaltet, während die NAS-Box alles verwaltet. Das häufigste Beispiel für DAS ist die Festplatte eines einzelnen PCs. Damit ein anderer Computer auf Dateien auf diesem Laufwerk zugreifen kann, muss es physisch vom Original-PC getrennt und an den neuen Rechner angeschlossen werden. Alternativ kann auch eine Verbindung zwischen zwei Geräten hergestellt werden. An diesem Punkt verschwimmen die Grenzen zwischen DAS und NAS.

SDS (Software Defined Storage)

SDS (Software Defined Storage) ist eine Storage-Management-Software, die unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware ausgeführt wird. Das heißt, man kann SDS auf einer NAS-Box installieren und die Hardware an spezifische Workloads anpassen. Mit installiertem SDS kann die Storage-Hardware so geclustert werden, dass mehrere Server als einzelnes System und für einen bestimmten Zweck fungieren können. So könnte man z. B. einen Server-Cluster für Benutzerverzeichnisse und NFS/CIFS-Ordner und einen weiteren für Block Storage für Fotos und Multimedia konfigurieren. Manche NAS/SDS-Lösungen lassen sich sogar konsolidieren und ermöglichen die Bereitstellung von 1 Petabyte Daten binnen 30 Minuten oder weniger.

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