Speichertechnologie

Gilt für: Exchange Server 2007 SP3, Exchange Server 2007 SP2, Exchange Server 2007 SP1, Exchange Server 2007

Letztes Änderungsdatum des Themas: 2011-05-19

Die Hauptaspekte bei der Wahl einer Speichertechnologie sind Zuverlässigkeit, Kapazität, Leistung, Komplexität, Verwaltbarkeit und Kosten. Microsoft Exchange Server 2007 ermöglicht ein breiteres Spektrum an Optionen für die Auswahl von Speichertechnologien, z. B. SATA (Serial ATA), SAS (Serial Attached SCSI), iSCSI (Internet SCSI) und Fibre Channel. In diesem Thema wir jede dieser Technologien im Hinblick auf Exchange 2007 erläutert. Außerdem enthält es Informationen dazu, wie Redundanz für Ihr Speicherdesign mithilfe von verschiedenen Arten von RAID (Redundant Array of Independent Disks) erreicht werden kann.

Anders als in früheren Versionen von Exchange Server wird NAS (Network Attached Storage) in Exchange 2007 nicht unterstützt. iSCSI wird als einziger netzwerkbasierter Speichertransport für Exchange 2007 unterstützt.

Unabhängig von der gewählten Lösung müssen alle mit Exchange 2007 verwendeten Speicherlösungen im Windows Server-Katalog der getesteten Produkte aufgeführt werden. Zusätzlich muss bei Einzelkopieclusterlösungen (SCC) die gesamte Lösung in der Kategorie für Clusterlösungen des Windows Server-Katalogs der getesteten Produkte aufgeführt sein, und für geografisch verteilte SCC-Lösungen muss die gesamte Lösung in der Kategorie für geografisch verteilte Clusterlösungen des Windows Server-Katalogs der getesteten Produkte aufgeführt sein.

Serial ATA

Serial ATA (SATA) ist eine neue serielle Schnittstelle für ATA- (Advanced Technology Attachment) und IDE-Laufwerke (Integrated Device Electronics), die herkömmlicherweise in Desktopcomputern vorhanden sind. SATA-Laufwerke sind meist langsamer als SCSI- (Small Computer System Interface) und Fibre Channel-Datenträger, bietet jedoch sehr viel Kapazität. Wenn Sie SATA-Datenträger in Betracht ziehen, sollten Sie die Empfehlungen des Herstellers zur Rotationsvibration sowie zur Wärmetoleranz überprüfen. Einige SATA-Datenträger wurden nicht für Datenträgerarrays konzipiert, und wenn zu viele Datenträger in geringem Abstand eingesetzt werden, führen die sich ergebende Wärme und die Vibrationen zu Datenträgerfehlern und einer Leistungsverringerung. Außerdem sollten Sie sicherstellen, dass der verwendete Controller ein Schreibcachearray-Controller ist, weil dessen Verhalten den Transaktionsdurchsatz pro Spindle verbessert.

Serial Attached SCSI

SAS-Speicherlösungen (Serial Attached SCSI) arbeiten mit Hochleistungsfestplatten der Enterprise-Klasse. Der Durchsatz vieler SAS-Arrays übersteigt den von SATA- und herkömmlichen SCSI-Laufwerken (bis zu 3 Gbit/s) bei weitem und kann dazu beitragen, Ihre SLA (Service Level Agreement, Vereinbarung zum Servicelevel) für Wartung und Sicherung (Streamingleistung) zu erfüllen. Viele SAS-Arrays können bei einfacher Verkabelung direkt an den Server angeschlossen werden. SAS-Datenträger mit kleinerem Formfaktor bieten kleinere Kapazitäten, sind jedoch überaus schnell und deshalb für Exchange Server-Bereitstellungen ideal, bei denen die höchsten Geschwindigkeiten bei kleineren Postfächern erforderlich sind. Wichtig ist, ein Gleichgewicht zwischen der Datenträgergeschwindigkeit und den E/A-Anforderungen zu finden. Bei vielen großen Postfachbereitstellungen sind SAS-Datenträger mit 10.000 RPM ggf. schnell genug, wenn ein Gleichgewicht zwischen Kapazitäts- und E/A-Anforderungen gefunden wird.

iSCSI (Internet SCSI)

iSCSI (Internet SCSI) ist die einzige von Exchange 2007 unterstützte Netzwerkspeicherlösung. Obgleich iSCSI einen Server über Ethernet mit dem Speicher verbindet, muss diese Verbindung als Ihre Speicherverbindung angegeben und Ihr iSCSI-Speichernetzwerk von sämtlichem anderen Netzwerkverkehr vollständig isoliert werden. Falls verfügbar, können Optionen wie Flusskontrolle, Servicequalität (Quality of Service, QoS) und Jumbo-Frames zur weiteren Verbesserung der Leistung genutzt werden. Der Microsoft iSCSI Initiator 2.0 oder höher unterstützt MPIO (Multipath I/O, Mehrpfad-E/A). In Microsoft-Testumgebungen wurden über 250 MB/s über drei Netzwerkkarten übertragen, was bestätigt, dass iSCSI eine geeignete Speichertransportlösung für Umgebungen ist, in denen ein hoher Durchsatz erforderlich ist.

Wenn Sie sich für iSCSI-Speichertechnologie entscheiden, müssen Sie den iSCSI-Initiator unbedingt so konfigurieren, dass die verbundenen Laufwerke automatisch erneut eine Verbindung herstellen, nachdem der Server neu gestartet wurde. Konfigurieren Sie den iSCSI-Initiator zu diesem Zweck für dauerhafte Anmeldung und mit dauerhaften Volumes. Wenn die iSCSI-Laufwerke nach einem Neustart nicht dauerhaft sind, verliert Exchange Server den Zugriff auf diese Laufwerke.

Das Konfigurieren von Dauerhaftigkeit ist insbesondere dann wichtig, wenn iSCSI mit fortlaufender Clusterreplikation (Cluster Continuous Replication, CCR) und fortlaufender Standbyreplikation (Standby Continuous Replication, SCR) verwendet wird. Bei der Verwendung von CCR oder SCR wird außerdem dringend empfohlen, den Serverdienst für die die fortlaufende Replikationsquelle vom Microsoft iSCSI Initiator-Dienst abhängig zu machen. (Im Fall von CCR sollte dies aufgrund der Ziele aktiver und passiver Änderungen während der Lebenszeit des Clusters auf beiden Knoten geschehen.) Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Datenträgervolumes vorhanden sind und die für die fortlaufende Replikation erforderlichen Dateifreigaben ordnungsgemäß erstellt werden.

Sie können das iSCSI-Befehlszeilenschnittstellen-Tool (iSCSICLI) zum Konfigurieren eines dauerhaftes Anmeldeziels oder das Tool iSCSI Initiator Control Panel zum Umwandeln der Volumes in dauerhafte Volumes verwenden. Binden Sie außerdem mit dem Befehl der iSCSICLI-Befehlszeilenschnittstelle dauerhafte Volumes, oder verwenden Sie das Tool iSCSI Initiator Control Panel, um die Liste dauerhafter Volumes vom iSCSI-Dienst konfigurieren zu lassen.

Informationen zum iSCSICLI-Tool finden Sie im Benutzerhandbuch zu Microsoft iSCSI Software Initiator 2.x (englischsprachig). Ausführliche schrittweise Anleitungen zum Konfigurieren von iSCSI-Zielen und -Volumes für dauerhafte Anmeldung und Volumes sowie zum Konfigurieren des Serverdiensts in Abhängigkeit vom Microsoft iSCSI Initiator-Dienst finden Sie im Microsoft Knowledge Base-Artikel 870964 Dateifreigaben auf iSCSI-Geräten werden beim Neustart des Computers möglicherweise nicht erneut erstellt.

Fibre Channel

Fibre Channel ist eine Netzwerktechnologie, die auf dem Einsatz von Glasfaserkabeln in Speichernetzwerken (Storage Area Networks, SANs) basiert. Ein Fibre Channel-Netzwerk bietet im Gigabit-Bereich eine sehr hohe Leistung und eignet sich besonders für die Speicherkonsolidierung und -verwaltung. Wenn Sie mit einer Fibre Channel-Speicherlösung arbeiten, sollten Sie den Hersteller nach den optimalen Konfigurationseinstellungen für Einstellungen wie Queue Depth (Warteschlangentiefe), Queue Target (Warteschlangenziel) und Execution Throttle (Ausführungsdrossel) befragen.

RAID-Lösungen

Das Hinzufügen von Redundanz zu Ihrem Speicherentwurf ist wichtig für das Erzielen einer hohen Verfügbarkeit. Eine RAID-Speicherlösung (Redundant Array of Inexpensive Disks ) mit einem akkugesicherten Controller wird für alle Server mit Exchange ausdrücklich empfohlen. Es gibt zahlreiche RAID-Typen sowie viele systeminhärente Modifikationen an den bekannten RAID-Typen. Die vier gängigsten in Serverumgebungen verwendeten Typen sind jedoch RAID-1/0, RAID-5, RAID-6 und RAID-DP.

Die folgende Tabelle vergleicht RAID-1/0-, RAID-5- und RAID-6-Lösungen basierend auf Geschwindigkeit, Speicherplatzbelegung und Leistung während Wiederherstellungen und Fehlern.

RAID-Lösungen im Vergleich

RAID-1/0

Bei RAID-1/0 erfolgt ein Striping (RAID-0) von Daten auf gespiegelten RAID-1-Sätzen. RAID-0-1 ist nicht identisch mit RAID-1/0 und wird für Exchange-Daten nicht empfohlen. Die Transaktionsleistung bei RAID-1/0 ist sehr gut, da jeder Datenträger im Spiegelsatz auf Leseanforderungen reagieren kann. Es müssen keine Paritätsinformationen berechnet werden, und daher werden die Datenträgerschreibvorgänge effizient verarbeitet. Jeder Datenträger im Spiegelsatz muss den gleichen Schreibvorgang ausführen.

Wenn in einem RAID-1/0-Array ein Datenträger ausfällt, wird die Schreibleistung nicht beeinträchtigt, da es weiterhin einen Datenträger im Spiegelsatz gibt, der Schreibanforderungen akzeptiert. Lesevorgänge werden geringfügig beeinträchtig, da nun nur ein physikalischer Datenträger auf Leseanforderungen reagieren kann. Nach Austausch des ausgefallenen Datenträgers wird der Spiegelsatz erneut erstellt, woraufhin die Daten kopiert oder wiederhergestellt werden müssen.

RAID-5

RAID-5 umfasst das Berechnen von Paritätsdaten, die zusammen mit Daten auf den noch funktionierenden Datenträgern zum Wiederherstellen der Daten auf einem ausgefallenen Datenträger verwendet werden können. Das Schreiben in ein RAID-5-Array verursacht bis zu vier E/A-Vorgänge für jede zu schreibende E/A, und die Paritätsberechnung kann Controller- oder Serverressourcen belegen. Die Transaktionsleistung bei RAID-5 kann dennoch gut sein, insbesondere wenn ein Speichercontroller zum Berechnen der Parität genutzt wird.

Fällt ein Datenträger in einem RAID-5-Array aus, sinkt die Leistung, während sich Wartezeiten verlängern. Dies liegt daran, dass die meisten Arrays die Paritätsinformationen gleichmäßig auf alle Datenträger im Array verteilen, die mit weiter vorhandenen Datenblöcken zum Wiederherstellen von Daten in Echtzeit kombiniert werden können. Sowohl Lese- als auch Schreibvorgänge müssen zum Wiederherstellen von Daten auf einem ausgefallenen Datenträger auf mehrere physikalische Datenträger zugreifen, wodurch sich bei einem Ausfall die Wartezeit erhöht und die Leistung eines RAID-5-Arrays nachlässt. Nach Austausch des ausgefallenen Datenträgers dienen die Paritätsdaten und verbliebenen Blöcke zur Wiederherstellung der verloren gegangenen Daten. Dieser langwierige Vorgang kann Stunden oder sogar Tage dauern. Sollte im vorläufigen Datenwiederherstellungsmodus oder bei der Wiederherstellung ein zweites Mitglied des RAID-5-Arrays ausfallen, geht das Array verloren. Diese Schwachstelle war der Anlass zur Entwicklung von RAID-6.

RAID-6

RAID-6 fügt einen weiteren Paritätsblock hinzu und bietet im Vergleich zu RAID-5 einen etwa doppelt so hohen Datenschutz, jedoch auf Kosten einer noch langsameren Schreibleistung. Da physikalische Datenträger immer größer werden und demzufolge die RAID-Wiederherstellungsdauer zunimmt, ist RAID-6 in manchen Fällen zur Verhinderung eines LUN-Ausfalls (Logical Unit Number) erforderlich, sollte ein nicht korrigierbarer Fehler während der Wiederherstellung auftreten oder ein zweiter Datenträger in der Arraygruppe während der Wiederherstellung ausfallen. Aufgrund der Datenträgerkapazität unterstützen einige Hersteller RAID-6 anstatt RAID-5.

RAID-DP

RAID-DP von NetApp ist eine proprietäre Implementierung von doppelter RAID-Parität zum Zweck des Datenschutzes. RAID-DP genügt der Definition der Storage Network Industry Association für RAID-6. RAID-DP ist außerdem eine Marke von NetApp.

Im Gegensatz zu traditionellem RAID-6 verwendet RAID-DP diagonale Parität mithilfe zweier dedizierter Paritätsdatenträger in der RAID-Gruppe. RAID-DP ähnelt hinsichtlich der Zuverlässigkeitskennzahlen und der Fähigkeit, den Verlust von zwei Datenträgern zu kompensieren, auch anderen RAID-6-Implementierungen. Der Ausfall eines dritten Datenträgers führt jedoch zu Datenverlusten. Während aktuelle RAID-6-Implementierungen E/A-Leistungseinbußen als Ergebnis der Einführung eines zusätzlichen Paritätsblocks verzeichnen, ist RAID-DP hinsichtlich der Verringerung von Lese-E/As durch die Art und Weise optimiert, wie der NetApp-Controller Paritätsschreibvorgänge verarbeitet. Im Gegensatz zu anderen Speichercontrollern, die Änderungen an den ursprünglichen Speicherort schreiben, schreibt der NetApp-Controller neue Daten immer in neue Blöcke und bewirkt auf diese Weise, dass zufällige Schreibvorgänge sequenziell erscheinen. Sie sollten unbedingt die bewährten Methoden von NetApp hinsichtlich der Größe des Arrays befolgen, damit ein konsistentes Leistungsniveau für Exchange-Implementierungen sichergestellt wird.

Auswählen eines RAID-Typs

Bei der Auswahl eines RAID-Typs muss ein Gleichgewicht zwischen Kapazität, Transaktions-E/A und Fehler- oder Neuerstellungsleistungsmerkmalen gefunden werden. Die Postfachgröße besitzt z. B. große Auswirkungen auf die Kapazität, während sich Datenträger mit kleinerem Formfaktor negativ auf die Leistung auswirken. Der auszuwählende RAID-Typ hängt außerdem von den zu speichernden Daten und dem verwendeten Controller ab. Transaktionsprotokolle sind die wichtigsten Datensätze, und für die Serverleistung ist eine kurze Schreiblatenzzeit erforderlich. Wenn ein Speichercontroller verwendet wird, der RAID nicht erkennt, sollten die Transaktionsprotokolle auf RAID-1- oder RAID-1/0-Arrays mit einem akkuunterstützten Schreibcache gespeichert werden. Weitere Informationen über die Bedeutung schneller Speicher mit geringer Wartezeit für die Transaktionsprotokolle finden Sie unter Optimieren von Speichersystemen für Exchange Server 2003. Wenn ein Speichercontroller verwendet wird, der RAID nicht erkennt, ist RAID-1/0 ebenfalls die optimale Konfiguration für Datenbanken und funktioniert gut mit Datenträgern mit großer Kapazität.

In Exchange Server 2003 bot RAID-5 die beste Kapazitätsausnutzung, wenngleich die schwächere Leistung dieser Lösung selten die Nutzung des zusätzlichen Speicherplatzes zuließ. Die Folge war, dass in vielen Exchange 2003-Bereitstellungen mehr physikalische Datenträger erforderlich waren, um die Anforderungen an die Transaktionsleistung von RAID-5 im Vergleich zu RAID-1/0 zu erfüllen.

In Exchange 2007 verursacht der Übergang zur Erhöhung der Datenbankschreibvorgänge entsprechend einem Prozentsatz der Datenbank-E/A, dass RAID-5-LUNs eine schlechtere Leistung als in Exchange 2003 bieten. Wenn jedoch die Empfehlungen zum Erzielen einer Reduzierung der transaktionellen E/A befolgt werden, kann RAID-5 dennoch eine gute Lösung sein. RAID-5 eignet sich beim Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Datenträgern mit niedrigerer Kapazität. Bei Lösungen mit großen Postfächern kann RAID-5 ggf. mehr Transaktionsleistung als benötigt bereitstellen, um die Kapazitätsanforderungen mit im Vergleich zu RAID-1/0 weniger physikalischen Datenträgern zu erfüllen.

Sowohl für RAID-5 als auch für RAID-6 kann die Wiederherstellungsleistung entscheidende Auswirkungen auf den Speicherdurchsatz haben. In Abhängigkeit vom Speicherarray und der Konfiguration kann diese Auswirkung den Speicherdurchsatz halbieren. Das Planen von Neuerstellungen außerhalb der Produktionszeiten kann diesen Leistungseinbruch ausgleichen, was sich aber auf die Zuverlässigkeit auswirkt. In einer CCR-Umgebung können Sie die Reduzierung des Durchsatzes für die Benutzer verhindern, indem Sie den Postfachserver auf den passiven Knoten verschieben, wodurch dieser zum aktiven Knoten wird. Wenn beide Optionen nicht verfügbar sind, sollte ein zusätzlicher E/A-Durchsatz in der Architektur angelegt werden, um sich den Bedingungen bei der RAID-5- oder RAID-6-Neuerstellung während der Produktionszeiten anzupassen. Dieser zusätzliche E/A-Durchsatz kann dem Doppelten der E/A-Anforderungen für den Status Nicht fehlgeschlagen entsprechen.