Dezember 2014 - Windows Server

Im Blog vom September 2014 habe ich bereits etwas über Serverrollen geschrieben. Nun möchte ich mehr auf den eigentlichen Server eingehen. In der Schule arbeiten wir mit dem Windows Server 2008 R2.

Allgemein

Die Windows Server sind eine Gruppe von Betriebssystemen, die von Microsoft entwickelt wurden. In den früheren Versionen wurde vor allem auf Stabilität, Sicherheit und Netzwerkfunktionen gesetzt.

Das aktuellste Windows-Server-Betriebssystem ist der Windows Server 2012 R2, der im Oktober 2013 erschien und an Windows 8 angelehnt ist. Daher war der interne Name von Microsoft zuerst Windows Server 8. Er konzentriert sich nun neu auch auf Cloud Computing. Der Windows Server im Allgemeinen besitzt natürlich viele Funktionen, die ein normales Betriebssystem (z. B. Windows 7) nicht hat. Zum Beispiel kann er als Dateiablage für die Clients dienen und wird in diesem Fall meist auch als Domäne benutzt, bei der sich die Benutzer anmelden können. Das erste Server-Betriebssystem von Microsoft erschien 1993, Windows NT 3.1, welches als Desktop- sowie Server-Version erschienen ist. Windows NT 3.1 konnte sich aber gar nicht durchsetzen, da die Hardware der damaligen Computer einfach zu langsam war. Größter Konkurrent der Windows Server war und ist immer noch Linux. da Linux einige Vorteile zu bieten hat, beispielsweise wird es kostenlos angeboten. Zudem war es bis Windows Server 2008 R2 nicht möglich ohne grafische Benutzeroberfläche zu arbeiten und auch dort geht es nicht hundertprozentig.

Die Notwendigkeit der Benutzeroberfläche wirkt sich natürlich auch auf die Leistung des Servers aus. Warum aber trotz allem vielfach Windows Server benutzt werden , ist einfach: Weil in einer Netzwerkumgebung in der heutigen Zeit vor allem Windows Clients eingesetzt werden. Auch wird von vielen Unternehmen Microsoft SQL Server als Datenbanklösung verwendet, welcher ausschließlich mit dem Windows Server kompatibel ist. Falls jedoch als Server Linux verwendet wird, bietet sich Oracle mit MySQL an, das dann auch mit Linux und dem Windows Server funktioniert, aber auch etwas teurer ist. Außerdem ist der Windows Server für Einsteiger bedeutend einfacher zu konfigurieren, da man hier ähnlich wie bei einem "normalen" PC mit Maus, Tastatur und grafischer Oberfläche arbeiten kann. Linux jedoch ist vor allem auf Eingaben mit der Tastatur ausgelegt.

Windows Server 2008

Der Windows Server 2008 ist der Nachfolger von Windows Server 2003 und wurde am 27. Februar 2008 veröffentlicht. Der Windows Server basiert auf Windows Vista und ist in den Editionen Standard, Enterprise, Datacenter, Web Server, und für Itanium-basierte Systeme jeweils in 32- und 64-Bit verfügbar. Der Windows Server 2008 kann als textbasierter Core Server installiert werden.

Eine Möglichkeit für die Verwaltung des Servers ist der Server Manager in der Version 3.0. Mit diesem können die Rollen und Funktionen verwaltet werden. Ausserdem gibt der Servermanager einen Überblick über den Systemzustand und zeigt Benachrichtigungen, wie Fehler oder Warnungen, in einer Ereignisanzeige an. Windows Server 2008 ist das erste Windows-Betriebssystem, das mit der Windows-Powershell ausgeliefert wird. Daher kann der Server textbasiert auch mit der Windows Powershell verwaltet werden. 

Active Directory

Das Active Directory wird zum Verwalten der Ressourcen von Benutzern verwendet. Zu den vorhandenen Domänencontrollern wurde nun ein neuer hinzugefügt, der RODC (Read Only Domain Controller). Dieser ist, wie der Name schon sagt, ein Domänencontroller ohne Schreibberechtigung und ohne sicherheitsrelevante Daten. Er kann also zum Beispiel als Controller in potentiellen unsicheren Standorten verwendet werden. 

Hyper-V

Hyper-V ist ein Virtualisierungssystem, das von Microsoft bereitgestellt wird. Damit können komplette Serversysteme virtualisiert werden. Hyper-V ermöglicht über eigene Verwaltungstools die Organisation sowohl von physischen wie auch von virtuellen Ressourcen. Zudem unterstützt Hyper-V alle gängigen Prozessorarchitekturen. Jedoch wird eine exklusive Zuweisung von PCI- und USB-Geräten nicht unterstützt.

Hardware-Anforderungen

Windows Server 2008 R2

Der Windows Server 2008 R2 ist nicht, wie es der Name vermuten ließe, näher mit dem Vorgänger Windows Server 2008 verwandt, da die R2 Version schon auf Windows 7 basiert. Auch ist dieses Betriebssystem das erste von Microsoft, das nur noch auf 64-Bit-Prozessoren installiert werden kann, für 32-Bit-Prozessoren ist Windows Server 2008 R2 nicht verfügbar.
Als interessante Neuerung hat man nun die Möglichkeit, die Active Directory RMS Rolle über die Windows PowerShell hinzuzufügen und bereitzustellen. Auch kann sie nun komplett über die PowerShell verwaltet werden. Ausserdem wurden neue Befehle zur Verwaltung von Gruppenrichtlinien der PowerShell hinzugefügt. Neu sind in Windows Server 2008 R2 schon Starter-Gruppenrichtlinienobjekte enthalten, die auf Sicherheitsrichtlinien von Microsoft basieren. Vorher musste man diese manuell erstellen oder vom Microsoft Download Center herunter laden. Auch wurden den Gruppenrichtlinien neue Features hinzugefügt, mit denen man unter anderem den Internet-Explorer 8 konfigurieren kann.

Hardware-Anforderungen

Windows Server 2012 

Der Windows Server 2012 ist seit dem 4. September 2012 erhältlich und hat wie auch Windows 8 und Windows Phone 8 die neue ModernUI-Oberfläche, die eigentlich besser für Touchscreens geeignet ist. Eine Alternative wäre die Core-Installation, diese verzichtet auf die grafische Oberfläche. Somit kann der Server nur über die Windows-Eingabeaufforderung (cmd) und die PowerShell bedient und konfiguriert werden. Eine dritte Möglichkeit ist eine Verwendung des Minimal Server Interface. Das ist eine eingeschränkte grafische Oberfläche, die nur alle grafischen Verwaltungsanwendungen installiert. Auch wurde der Task-Manager komplett überarbeitet. Zum Beispiel werden laufende Anwendungen in Kategorien eingeordnet. Außerdem werden nun Anwendungen, die nicht aktiv sind, angehalten, um die Performance des Servers zu steigern.

Windows Server 2012 bietet eine direkte Anbindung zu Microsoft Windows Azure. Somit kann der Server bei Bedarf auf die Azure-Cloud gesichert werden. Das Active Directory wurde erweitert, beispielsweise wurde der Installationsassistent durch das neue Active Directory Administrative Center ersetzt. Damit wurden vor allem die Passwort-Richtlinien sowie das Upgraden des Active Directory vereinfacht.
Die wichtigsten Neuerungen wurden in Hyper-V vorgenommen. Der Zugriff auf virtuelle Server mit VM-Connect soll jetzt wesentlich effizienter und stabiler funktionieren. Auch kann man nun mit VM-Connect Dateien per Drag&Drop verschieben/kopieren. Eine direkte RDP-Verbindung zum virtuellen Server muss nun nicht mehr bestehen, um die Zwischenablage zu nutzen, da die RDP-Sitzungen direkt über den Host gehen.
Auch im Bereich der Festplatten wurde gearbeitet. So können die virtuellen Festplatten im laufenden Betrieb vergrössert und verkleinert werden. Zudem können sich nun virtuelle Server Festplatten teilen, was einen grossen Nutzen hat bei Festplatten, auf denen Dateien abgespeichert sind. Auch wird nun der neue BIOS Standard UEFI von den virtuellen Servern unterstützt. Jedoch können die neuen virtuellen Server (auch Generation 2-VMs genannt) aus Leistungsgründen keine emulierte Hardware nutzen. Ein weiterer Nachteil ist, dass als Generation 2-VMs nur Windows Server 2012/R2 und Windows 8/8.1 verwendet werden können. Auch kann ein alter virtueller Server nicht zu einer Generation 2-VM migriert werden.

Hardware-Anforderungen

November 2014 - SSD

Da wir in den vergangenen Wochen bei vielen unserer PCs  die Harddisk durch eine SSD ersetzt haben, möchte ich hier etwas über die SSD schreiben.

Allgemeines

Eine SSD (Auch Solid State Drive oder Solid State Disk genannt) ist ein nichtflüchtiges elektronisches Speichermedium*.

Die Bezeichnung "Drive" (engl. für Laufwerk) bezieht sich eigentlich nur darauf, dass sie die herkömmlichen HDDs ersetzten soll, die SSD selber ist nämlich kein Laufwerk.
In der Elektronik bedeutet der englische Begriff "solid state", dass Halbleiterbauteile verwendet werden statt Elektronenröhren oder bewegliche mechanischer Teile.

Eine SSD hat gegenüber einer HDD einige sehr interessante Vorteile. Einer der wichtigsten Vorteile ist, dass die SSD um ein vielfaches schnellere Zugriffszeiten hat. Ein weiterer sicher nicht unwichtiger Vorteil ist, dass die SSD sehr viel robuster ist, da sie über keine mechanischen Teile verfügt, zudem hat eine SSD aus diesem Grund kaum Geräuschentwicklung.

Der Hauptnachteil einer SSD im Vergleich zu einer HDD ist derzeit der noch erheblich höhere Preis.

Auch kann eine SSD ausfallen (trotz ihrer mechanischen Robustheit) oder Systemfehler verursachen. Grund dafür ist meist ein Fehler im verwendeten Controller oder der Firmware. Besonders neuere Modelle kommen vermehrt mit unausgereifter Firmware auf den Markt, die dann mit Updates nachgebessert werden muss.
Weiterhin gibt es zwischen den SSD Modellen auch Unterschiede bei den verbauten Flash-Speichern.
Der Preis einer SSD liegt bei ungefähr dem Neunfachen des Preises einer gewöhnlichen HDD.
Es ist auch möglich, dass eine HDD  mit einer SSD zu einem Gerät kombiniert wird, hier spricht man von einer Hybridfestplatte (auch SSHD)

*ein nichtflüchtiger Speicher ist ein Medium, bei dem die Daten auch dann gespeichert sind, wenn das Medium nicht mit Strom versorgt wird.

SSD als Ersatz einer HDD

Erste SSDs

SSDs wurden ursprünglich im Jahre 1950 das erste Mal gebaut mit zwei ähnlichen Technologien. Einerseits dem Magnetkernspeicher (frühe Form von nichtflüchtigem Speicher) aber auch mit dem Card Capacitator Read-Only Storage (frühe Form des Festwertspeichers, nur lesbar). 

Beide Technologien wurden wegen des günstigeren Trommelspeichers (Vorgänger der Festplatte) wieder aufgegeben.

In den 1970er - 1980er Jahren wurden SSDs in den frühen IBM-Supercomputern implementiert wurden aber wegen des hohen Preises selten verwendet. In den späten 70er Jahren brachte dann "General Instruments" das EAROM (eine Form des Festwertspeichers) auf den Markt, dieses hatte mit der Flash Technologie von heute schon grosse Ähnlichkeit. Es wurde aber von vielen Unternehmen wieder aufgegeben, da die Lebensdauer dieses Speichers unter 10 Jahren liegt.

Im Jahre 1995 stellte M-Systems erstmals eine Flash-basierte SSD vor, welche keine zusätzliche Batterie benötigte um die Daten zu behalten. Ab diesem Zeitpunkt wurden SSDs als Ersatz von HDDs eingesetzt.

Speicher-Verfahren

Auch heute werden noch zwei verschiedene Arten von Speicherchips verwendet. Flash basierte und SDRAM (wird häufig als Arbeitsspeicher verwendet).

Flash-Speicher sind sehr energieeffizient und nicht abhängig vom Strom, wenn es um das Beibehalten des Inhalts geht. Von Herstellern werden hier ca. zehn Jahre versprochen. Anzahl Schreibzyklen: 100'000 bis 5 Millionen.

Etwa 10% einer Zelle in einer SSD dienen als Reserve. Falls durch Verschleiss eine nicht mehr funktionstüchtig wäre, wird sie mittels S.M.A.R.T. (dient zum permanenten Überwachen wichtiger Parameter von Computerfestplatten) automatisch gegen eine Reservezelle ausgetauscht.

SDRAM-Chips brauchen hingegen deutlich mehr Strom pro Gigabyte als HDD. Auch sind sie flüchtige Speicher. Der Vorteil hier liegt dafür in der deutlich höheren Geschwindigkeit. Sie können als Steckkarte oder aber auch als Gerät mit einer emulierten Festplattenschnittstelle (oft mit einer Batterie oder einem eigenen Stromanschluss) verwendet werden. Gegenüber der Flash-Technik sind sie 80 mal schneller. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Wiederbeschreibbarkeit fast unbegrenzt ist.

SDRAM als Steckkarte

Manche Hersteller integrieren auch konventionelle Festplatten in ein Gehäuse der SDRAM, Um die Vorteile beider Speicher nutzen zu können, zum Beispiel eine Sicherungskopie auf der Festplatte zu machen, falls es einen Stromausfall gäbe.

Einsatzgebiete (Vorteile)

Die erhöhte Stossfestigkeit wird durch den Wegfall der empfindlichen Motoren, der Lese-Schreib-Mechanik und der rotierenden Platten gewährleistet. Auch die Temperaturtoleranz ist grösser. Betreffen tut dies die Temperatur, bei der die SSD betrieben wird, wie auch die Toleranz der Temperaturveränderung. Am häufigsten findet man flashbasierte SSDs in mobilen Geräten, wie zum Beispiel in einem Smartphone, einem MP3-Player oder einem USB-Stick. Auch für Notebooks werden sie interessanter wegen des deutlich gesunkenen Preises. Hybridfestplatten (SSHD) und reine SSDs gibt es seit 2007 auf dem Endkundenmarkt.

SDRAM-basierte SSDs lassen sich meist in stationären Einsätzen finden. Das Einsatzgebiet sind Anwendungen, die sehr laufwerklastig arbeiten, indem sie wiederholt Datenmengen von verschiedensten Speicherbereichen des Speichermediums abfragen. Weshalb sie oft von Entwicklern und Testern benutzt werden, um die Leistungsfähigkeit von Festplatten-Controllern zu messen.
2007 lag die Geschwindigkeit einer SDRAM beim 30-fachen einer Flash-SSD.

Aufgrund steigender Leistung der Flash-SSD wurde bereits 2008 eine von der Geschwindigkeit vergleichbar schnelle Flash-SSD entwickelt. Sie wurde zugunsten der Geschwindigkeit als PCI-e-Karte angeboten, wodurch sie für den Endkundenmarkt recht uninteressant war.

Hybridfestplatte - SSHD

Die SSHD ist eine Festplatte, die mit einem Solid State kombiniert ist. Die geringe Grösse des Solid State Speichers soll verhindern, dass das Speichermedium zu teuer wird, seine Vorteile aber schon jetzt einem breiten Markt zur Verfügung stehen.
Die Kombination von HDDs und Flash-Speicher wird durch grosse Hersteller unterstützt und wird auch künftig weiter verbreitet sein. Technisch gibt es zwei Umsetzungen. Bei Intel wird der Flash-Speicher nicht in die Festplatte selbst integriert, sondern über einen internen Anschluss mit dem Motherboard verbunden. Da der Flash-Speicher somit physisch immer noch von der Festplatte getrennt ist, entsteht in diesem Sinne eigentlich keine richtige Hybridfestplatte, das Ergebnis bleibt jedoch dasselbe. "Turbo Memory" nennt Intel diese Technik. Alle anderen Anbieter von Hybridfestplatten sind Festplattenhersteller, weshalb sie den Flashspeicher direkt in die Festplatte integrieren müssen. Meist liegt der Flash-Speicher bei 256 MB, Intel verwendet jedoch die vier- bis achtfache Kapazität.

Da der Flash-Speicher durch diese Integration beim Schreiben sogar langsamer als die Festplatte ist, ist er kein Ersatz sondern eine Ergänzung. Der Flashspeicher speichert bei häufigem Zugriff auf eine Datei diese in seinen Flashbereich, wodurch die Datei dann viel schneller gelesen werden kann. Bei Büroarbeiten zum Beispiel muss die Festplatte also nicht immer neu anlaufen, um auf eine Datei zuzugreifen und ist daher vielfach lautlos und stromsparender. Zudem hat eine solche SSHD im Stillstand eine grössere Stossfestigkeit, weshalb sie vor allem in Notebooks Verwendung findet und deswegen vorerst nur in 2.5 Zoll verfügbar war.

HDD links und SSD rechts

SSDs auf dem Markt

Festplatten werden durch die SSDs immer mehr verdrängt, dies geschieht gerade noch vor allem bei mobilen Geräten. Durch Flashspeicher bleibt den Herstellern nur noch Gestaltungsfreiraum bei Geschwindigkeiten, Kapazität, Energiebedarf, Gehäusegrösse, Gewicht und Preis. Da SSDs noch sehr teuer sind und Endkunden nicht so viel Geld für ein Speichermedium ausgeben wollen, werden im Endkundenmarkt nicht sehr grosse SSD angeboten. Stattdessen wird meistens eine SSD als Systemlaufwerk verwendet, da dort häufig nur das Betriebssystem (und evtl. kleinere Dateien) drauf laufen sollen. Die konventionellen Festplatten werden dann für grosse Dateien weiterhin verwendet, bei denen die Zugriffszeit keine so grosse Rolle spielt.