Systemintegration

• 1: Storage Systeme
• 2: USV - Unterbrechungsfreie Stromversorgung
• 3: Backuparten
• 4: Das OSI Modell
• 5: Datenbanksystem
• 6: DSL - Digital Subscriber Line
• 7: RAID - Redundant array of independent disks
• 8: Thin Client Arten
• 9: VDI und DaaS
• 10: VLAN - Virtual Local Area Network

1 - Storage Systeme

Als erstes sollte der Unterschied zwischen einem Blockgerät und einem Dateisystem definiert werden.

Block-Gerät

Ein Block-Gerät ist ein Handle für RAW-Festplatten.

Beispiel Block-Gerät

Wie /dev/sda für eine Festplatte oder /dev/sda1 für eine Partition auf dieser Festplatte.

Dateisystem

Ein Dateisystem befindet sich auf dem Blockgerät, um Daten zu speichern. Sie können dies dann einbinden.

Beispiel Dateisystem

Wie mount/dev/sda1/mnt/somepath

SAN - Storage Area Network

SAN ist ein Blockgerät, das über das Netzwerk bereitgestellt wird.

• Wie DAS müssen Sie noch ein Dateisystem darauf ablegen, bevor Sie es verwenden können.
• Zu diesen Technologien gehören FibreChannel, iSCSI, usw.

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NAS - Network Attached Storage

NAS ist ein Dateisystem, das über das Netzwerk bereitgestellt wird.

• Kann direkt eingebunden (ge-mount-et) und verwendet werden. Zu diesen Technologien gehören NFS, CIFS, AFS, SMB, usw.

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DAS - Direct Attached Storage

DAS ist ein Blockgerät von einer Platte, die physisch (direkt) an den Host-Computer angeschlossen ist.

• Sie müssen ein Dateisystem darauf ablegen, bevor Sie es verwenden können.
• Zu diesen Topologien gehören IDE, SCSI, SATA, SAS, usw.

Links 🔗

Wikipedia SAN
Wikipedia DAS
Wikipedia NAS

2 - USV - Unterbrechungsfreie Stromversorgung

Allgemein

Eine USV ist ein Stromversorgungssystem mit Energiespeicher, das bei einem Ausfall der Stromzufuhr eine Versorgung sicherstellt. Es gibt generell drei Arten von USV’s

• VFD (Voltage Frequency Dependent from Mains Supply)
  • Standby- oder Offline-USV genannt
• VI (Voltage Independent from Mains Supply)
  • Line Interactive-USV oder Netzinteraktive USV genannt
• VFI (Voltage and Frequency Independent from Mains Supply)
  • Online-USV genannt

Beschreibung

Offline-USV (VFD)

Bei der Verwendung dieser Bauart wird im Normalbetrieb der Strom direkt vom Netz an die angeschlossenen Geräte weitergeleitet. Sollte die Netzversorgung abbrechen, so schaltet die USV auf Akkubetrieb um.

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Vor- und Nachteile

Anwendungsbereich

• Einzelne Computer
• Peripheriegeräte

Line-Interactive-USV (VI)

Bei dieser USV handelt es sich um eine verbesserte Variante der Offline-USV. Eine Line-Interactive-USV verfügt über ein System, welches stets dafür sorgt, dass die Ein- und Ausgangsspannungen gemessen werden, sowie der Akku konstant über einen Gleichrichter geladen wird. Im Bedarfsfall kann sie somit schneller zugeschaltet werden.

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Vor- und Nachteile

Anwendungsbereich

• Computer
• Kleine Server-System
• Netzwerke / Telekommunikationsanlagen

Online-USV (VFI)

Bei der Online-USV wird im Normalbetrieb als auch im Falle eines Netzausfalles die angeschlossenen Geräte über einen Wechselrichter versorgt, während ein Gleichrichter im Normalfall sowohl den Wechselrichter als auch die Akkus versorgt. Fällt die Netzversorgung aus, wird sofort, ohne jede Verzögerung, der Wechselrichter von den Akkus versorgt. Für Servicezwecke verfügen Online-USV’s über eine Bypass-Schaltung. Mit dieser Schaltung können angeschlossene Geräte entkoppelt werden, damit die USV abgeschaltet werden kann.

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Vor- und Nachteile

Anwendungsbereich

• Sensible Netzwerkserver
• Umgebungen mit häufigen Störungen im Versorgungsnetz

Haltedauer einer USV

Um die Haltedauer einer USV berechnen zu können, müssen wir ein paar Begriffe klären.

Wirkleistung

• Als Wirkleistung wird der reale Stromverbrauch, der angeschlossenen Geräte, bezeichnet. Gemessen in Watt (W).

Scheinleistung

• Als Scheinleistung wird die Summe von Wirkleistung und Blindleistung bezeichnet. Blindleistung ist jene die zwischen Erzeuger und Verbraucher übertragen wird. Scheinleistung wird in Voltampere (VA = Volt * Ampere) gemessen.

Autonomiezeit

• Die Autonomiezeit drück aus wie lange die angeschlossenen Geräte bei einem Netzausfall uneingeschränkt weiter benutzt werden können.

Beispielaufgaben

1. Aufgabe:

Ein Unternehmen betreibt ein Rechenzentrum, das aus vier Racks besteht. Jedes Rack benötigt eine Leistung von 2,75 kW. Das Rechenzentrum ist mit einer USV-Anlage mit einer Nennleistung von 15 kVA abgesichert. Die USV-Anlage wird mit einer Blei-Säure-Batterie betrieben, die eine Kapazität von 6 kWh hat.

a) Berechnen Sie die Autonomiezeit der USV in vollen Minuten für den Fall, dass die Akkumulatoren bei Netzausfall zu 100% geladen sind.

b) Wie verändert sich die Haltedauer der USV-Anlage, wenn ein Rack ausgeschaltet wird?

c) Die Wartungshistorie der USV-Anlage zeigt, dass in den letzten 365 Tagen vier Störungen aufgetreten sind, die jeweils zu einem Ausfall der USV-Anlage geführt haben. Die Ausfallzeiten betrugen 2 Stunden, 4 Stunden, 6 Stunden und 8 Stunden. Berechnen Sie die Verfügbarkeit der USV-Anlage in diesem Zeitraum.

Lösung

a)

Die Haltedauer der USV-Anlage kann mit der Formel Haltedauer = Batteriekapazität / Leistung berechnet werden.

Haltedauer = 6 kWh / 11 kW = 0,54 Stunden = 32 Minuten 

b)

Wenn ein Rack ausgeschaltet wird, beträgt die angeschlossene Last noch 3 * 2,75 kW = 8,25 kW. Die neue Haltedauer der USV-Anlage kann dann mit der gleichen Formel wie in a) berechnet werden:

Haltedauer = 6 kWh / 8,25 kW = 0,73 Stunden = 43 Minuten 

c)

Die Verfügbarkeit der USV-Anlage kann mit der Formel Verfügbarkeit = (Gesamtzeit - Ausfallzeit) / Gesamtzeit * 100% berechnet werden, wobei Gesamtzeit = 365 * 24 Stunden = 8760 Stunden Ausfallzeit = Summe der Ausfallzeiten der USV-Anlage in den letzten 365 Tagen = 2 + 4 + 6 + 8 = 20 Stunden

Daraus ergibt sich:

Verfügbarkeit = (8760 - 20) / 8760 * 100% = 99,78% 

Links 🔗

Wikipedia Unterbrechungsfreie Stromversorgung

3 - Backuparten

Vollständige Datensicherung

• Eine eins zu eins Kopie
• Wiederherstellung schnell und einfach
• Benötigt viel Speicherplatz
• Benötigt viel Zeit zur Sicherung

Differentielle Datensicherung

• Als erstes muss ein Vollbackup gemacht werden
• Dann werden alle Daten gespeichert die sich seit dem letzten Vollbackup verändert haben
• Wiederherstellung geht schneller
• Die letzte Vollsicherung und aktuelle Differienzialsicherung wird benötigt
• Benötigt mehr Speicherplatz als die inkrementelle Datensicherung

Inkrementelle Datensicherung

• Als erstes muss ein Vollbackup gemacht werden
• Hier werden allerdings nur die Daten gesichert die sich seit der letzen Vollsicherung bzw. Inkrementellen Sicherung geändert haben
• Spart Speicherplatz ein
• Die Wiederherstellung benötigt mehr Zeit

Erklärungsvideo 📹

4 - Das OSI Modell

Die sieben Schichten des OSI-Modells

Eselsbrücken

Von 7 bis 1

Alle Pfarrer saufen Tequila nach der Predigt

Von 1 bis 7

Please Do Not Throw Salami Pizza Away

Erklärungsvideo 📹

Links 🔗

Wikipedia

5 - Datenbanksystem

Erklärungsvideo 📹

6 - DSL - Digital Subscriber Line

• Bekannteste Form des Internetanschlusses

ADSL - Asyncronous DSL

• Eine Form von DSL
• Läuft asynchron (Andere Download-Geschwindigkeit wie Upload-Geschwindigkeit)
• Max Speed = 24 Mbits

VDSL - Very high speed DSL

• Eine Form von DSL
• In den meisten privaten Haushalten vorhanden
• Läuft asynchron
• Kann durch Vectoring bzw. Supervectoring in der Geschwindigkeit geboosted werden
• Normal Max Speed: 50 Mbits
• Vectoring Max Speed: 100 Mbits
• Supervectoring Max Speed: 250 Mbits

SDSL - Synchronous DSL

• Bei SDSL ist der Up und Download gleich groß
• Wichtig für Videotelefonie mit hoher Qualität
• Wird in den meisten Unternehmen benutzt

7 - RAID - Redundant array of independent disks

RAID 0

• Keine Datenredundanz
• Beim Ausfall einer Festplatte sind die Daten unbrauchbar
• Parallele Schreib- und Lesezugriffe => Hohe Transferrate
• Nettokapazität = 100%
• Hohe Verfügbarkeit

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RAID 1

• Volle Redundanz
• Daten werden gespiegelt gespeichert
• Parallele Lesezugriffe => Lesegeschwindigkeit hoch
• Nettokapazität = 50%
• Die Anzahl der Festplatten, die Ausfallen dürfen, hängt von der Anzahl der Festplatten und der Position dieser ab
• Der Anteil des nutzbaren Speicherplatzes sinkt stark

Wikipedia Commons

RAID 5

• Striping Verfahren
• Parity Verfahren
• Datenredundanz
• Lesegeschwindigkeit sehr hoch (Ermöglicht durch das Striping Verfahren)
• Schreibgeschwindigkeit leicht verringert (Durch die Berechnung der Parity-Parts)
• Minimum drei Festplatten
• Die Nettokapazität verringert sich immer um eine Festplatte => Je mehr Festplatten desto besser die Effizienz
• Hohe Verfügbarkeit
• Relativ großer Nettospeicherplatz

Wikipedia Commons

RAID 6

• Minimum vier Festplatten
• Ähnlich zu RAID 5
• Besitzt zwei Parity-Parts
• Es können zwei Festplatten ausfallen

Wikipedia Commons

RAID 10

• Kombination aus RAID 1 und RAID 0
• Versuch die Stärken der beiden Systeme zu vereinen

Wikipedia Commons

Erklärungsvideos 📹

RAID 0,1,5 erklärt

RAID 6 erklärt

RAID 10 erklärt

Links 🔗

IONOS Guide RAID 6
IONOS Guide RAID 10

8 - Thin Client Arten

All in one Thin Client

Beinhaltet alle Dinge, die man braucht:

• Monitor
• Lautsprecher
• Anschlüsse
• Mikrofon
• Kamera

Zero Thin Client

• Besitzt gar keinen eigenen Speicher
• Stark beschränkte Funktionen
• Nicht ohne Server funktional

Erklärungsvideo 📹

9 - VDI und DaaS

VDI - Virtual Desktop Infrastructure

• Klassische Virtualisierung
• Server im eigenen Unternehmen
• Muss selbst verwaltet werden

DaaS - Desktop as a Service

• Virtualisierung in der Cloud
• Voll gemanagter Desktop

Erklärungsvideos 📹

VDI vs DaaS

Virtual Desktop Infrastructure

10 - VLAN - Virtual Local Area Network

• Der Switch muss passend dafür konfiguriert werden
• Es gibt portbasierte VLANs (Pro physischem Port ein VLAN)
• Es gibt Tagged VLANs (Jeder Traffic wird mit einem VLAN getagged. Das ganze ist Virtuell.)
• In beiden Arten können nur die Geräte im selben VLAN miteinander kommunizieren

Vorteile

• Einrichtung logischer Gruppen innerhalb der physikalischen Topologie möglich
• Bessere Lastverteilung
• Höhere Flexibilität
• Erhöhte Sicherheit durch Gruppen
• Weniger Kollisionsbereiche (Broadcastdomänen)
• Priorisierung des Datenverkehrs möglich