Schnittstellen und Bussysteme

Das Prinzip des magnetischen Speichermediums wurde bereits in den Fünfzigern von dem US-amerikanischen Unternehmen IBM aus der Taufe gehoben. Seit die Hard Disk in den 80-Jahren den Massenmarkt erobert hat, wuchs die Kapazität von Festplattenlaufwerken rasant an: Mittlerweile gibt es einzelne Consumer-HDDs, die mit einem Fassungsvermögen von bis zu 20 Terabyte punkten können. Bei den SSD wurde sogar schon die Marke von 100 Terabyte geknackt. Im Laufe der Jahre wurden zudem verschiedene Schnittstellen entwickelt, über welche sich ein Massenspeicher mit der Recheneinheit verbinden lässt:

SATA-Festplatten

Die Abkürzung SATA steht für den Begriff „Serial Advanced Technology Attachment“. Ein wesentlicher Unterschied zu anderen Schnittstellen ist, dass bei SATA-Festplatten die gespeicherten Daten seriell – also Bit für Bit – übertragen werden. Anfang der 2000er-Jahre wurde diese Technik im Heimanwendungsbereich immer populärer, weil im Gegensatz zur herkömmlichen IDE-Festplatte eine deutlich schnellere Datenübertragung möglich wurde. Mit der Weiterentwicklung „SATA Express“ sind heutzutage Datenraten von bis zu knapp unter 2.000 Megabyte pro Sekunde machbar. Zu den weiteren SATA-Anschlussvarianten gehören External Serial ATA (eSATA) für den Anschluss von externen Festplatten sowie mini SATA (mSATA) und micro SATA für platzsparende und kleinere Hard Disks in Notebooks, Netbooks und Ultrabooks.

RAID-Systeme

In einem RAID (Redundant Array of Independent Disk)-System lassen sich mehrere Server-Festplatten so konfigurieren, dass im Verbund ein einzelnes logisches Laufwerk entsteht. Im Serverbetrieb werden diese Speicherverbände beispielsweise dafür genutzt, um redundante Informationen abzulegen, aus denen bei einem technischen Ausfall die gespeicherten Daten wiederhergestellt werden können (Rebuild).

Um ein RAID-System aufzusetzen, sind also immer mindestens zwei Festplatten notwendig. Neben einer erhöhten Datensicherheit bieten RAID-Systeme außerdem den Vorteil, dass Festplatten im laufenden Serverbetrieb ganz einfach ausgetauscht werden können. So müssen Kunden keine temporären Ausfälle der Hardware in Kauf nehmen. Ein weiteres Plus ist, dass in einem Festplattenverbund die Datenübertragungsrate bei entsprechender Konfiguration schneller sein kann als bei einzelnen Hard Disks.

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten ein RAID-System zu konzipieren: Bei einem Hardware-RAID wird das Zusammenspiel der Festplatten von einem RAID-Controller gemanagt, der mit dem Motherboard verbunden ist. Wird die Interaktion von mehreren Festplatten im Verbund hingegen von einem Computerprogramm überwacht und gesteuert, sprechen IT-Experten von einem Software-RAID.

Serial Attached SCSI (SAS)

Serial Attached SCSI (SAS) ist eine weitere Schnittstelle zum Anschluss von Festplatten. Die Technik trat Anfang des neuen Jahrtausends das Erbe der parallelen SCSI-Schnittstelle an und bot deutlich bessere Datendurchsatzraten. Ein weiterer Vorteil von SAS: Per Edge bzw. Fanout Expander kann eine einzelne Speicherdomäne aus sehr vielen SAS-Festplatten aufgebaut werden. Rein theoretisch ist es möglich, über Serial Attached SCSI eine fünfstellige Zahl an Hard Disks miteinander zu vernetzen.

NAS-Systeme

Per Network Attached Storage (NAS), also netzgebundenem Speicher, kann sehr einfach unabhängiger Speicherplatz in einem Rechnerverbund bereitgestellt werden. Damit ist der Speicherplatz auch ortsunabhängig für mehrere Computer erreichbar. NAS-Systeme werden oft über ein Local Area Network (LAN) an die Client Computer angebunden. Dank moderner Netzwerktechnik sind auch Lösungen per WLAN immer weiter verbreitet. Network Attached Storage ist somit ein klassischer Serverdienst, dank beinahe unlimitierter Skalierbarkeit können Sie Ihren Speicherplatz ganz individuell an Ihre aktuellen Bedürfnisse anpassen, Up- und Downgrades sind jederzeit möglich.

Sonstige Systeme

Eine der modernsten Lösungen für Harddisk-Schnittstellen stellt Fibre Channel dar. Storage Area Networks, die mit diesem System ausgerüstet sind, bieten eine Hochleistungsdatenübertragung, die im Vollduplexbetrieb Transfers von über drei Gigabyte pro Sekunde ermöglicht. Im Ethernet gibt es mit iSCSI (Internet Small Computer System Interface) eine ähnliche Technologie, die oftmals für komplexe Netzwerke genutzt wird. Durch eine leicht erhöhte Belastung der Central Processing Unit (CPU) arbeiten iSCSI-Systeme allerdings nicht so ökonomisch wie Lösungen mit Fibre Channel.

Auch, wenn handelsübliche Desktop-Festplatten sehr leistungsfähig und langlebig sind – für den Einsatz im Server eignen sich diese Hard Disks nur bedingt. Das liegt u. a. daran, dass Server-Festplatten per angepasster Firmware und robusterer Bauweise ganz gezielt für den Dauerbetrieb optimiert wurden. Auch bei den gängigen Baugrößen gibt es Unterschiede zwischen einer Festplatte für Server und Festplatten für den ausschließlich privaten Gebrauch.   

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