Egységes adattárolási rendszer. Intel tárolórendszerek

A hálózati számítógépes rendszerek és a globális vállalati megoldások mindennapos kifinomultságával a világ elkezdte követelni azokat a technológiákat, amelyek lendületet adnak a reneszánsznak. vállalati rendszerek információtárolás (tárolórendszerek). Így egyetlen technológia példátlan sebességet, óriási skálázhatóságot és kivételes teljes birtoklási költségelőnyt hoz a világ tárhelyfejlesztéseinek kincstárába. Az FC-AL (Fibre Channel - Arbitrated Loop) szabvány és az ennek alapján fejlődő SAN (Storage Area Network) megjelenésével kialakult körülmények forradalmat ígérnek az adatorientált számítástechnikai technológiákban.

"Az elmúlt 15 év legjelentősebb fejlesztése a tárolás terén"

Data Communications International, 1998. március 21

A SAN formális meghatározása a Storage Network Industry Association (SNIA) értelmezésében:

„Olyan hálózat, amelynek fő feladata a számítógépes rendszerek és a tárolóeszközök, valamint maguk a tárolórendszerek közötti adatátvitel. A SAN egy kommunikációs infrastruktúrából áll, amely biztosítja fizikai kapcsolat, valamint felelős a felügyeleti rétegért (management layer), amely egyesíti a kommunikációt, a tárolást és számítógépes rendszerek az adatok biztonságos és biztonságos átvitele."

SNIA Technical Dictionary, szerzői jogi Tárolóhálózati Ipari Szövetség, 2000

Lehetőségek a tárolórendszerekhez való hozzáférés megszervezésére

Három fő lehetőség van a tárolórendszerekhez való hozzáférés megszervezésére:

• SAS (Server Attached Storage), a szerverhez csatolt tárhely;
• NAS (Network Attached Storage), a hálózathoz csatlakoztatott tároló;
• SAN (Storage Area Network), tárolási hálózat.

Tekintsük a megfelelő tárolórendszerek topológiáit és jellemzőit.

SAS

A szerverhez csatolt tárolórendszer. A tárolórendszer és a szerver nagysebességű interfészének, általában párhuzamos SCSI interfésznek az ismert, hagyományos módja.

1. ábra: Szerverhez csatolt tárhely

A SAS topológián belüli tárolórendszerhez külön ház használata nem kötelező.

A szerverhez csatlakoztatott tárhely fő előnye a többi lehetőséghez képest alacsony árés nagy teljesítmény egyetlen tárhely sebességével egy szerverhez. Egy ilyen topológia akkor a legoptimálisabb, ha egyetlen szervert használunk, amelyen keresztül az adattömbhöz való hozzáférés szerveződik. De még mindig számos problémája van, amelyek arra késztették a tervezőket, hogy más lehetőségeket keressenek az adattároló rendszerekhez való hozzáférés megszervezésére.

A SAS szolgáltatásai a következők:

• Az adatokhoz való hozzáférés az operációs rendszertől és a fájlrendszertől függ (általában);
• A magas rendelkezésre állású rendszerek szervezésének összetettsége;
• Alacsony költségű;
• Nagy teljesítmény egyetlen csomóponton belül;
• Csökkent válaszsebesség a tárhelyet kiszolgáló kiszolgáló betöltésekor.

NAS

Hálózatra csatlakoztatott tárolórendszer. A hozzáférés megszervezésének ez a változata viszonylag nemrég jelent meg. Legfőbb előnye, hogy kényelmesen integrálható egy további tárolórendszer a meglévő hálózatokba, de önmagában nem hoz radikális fejlesztést a tárolási architektúrán. Valójában a NAS egy tiszta fájlszerver, és ma már számos új, Thin Server technológián alapuló NAS-típusú tárolási megvalósítással találkozhatunk.

2. ábra: Hálózatra csatlakoztatott tároló.

A NAS jellemzői:

• Dedikált fájlszerver;
• Az adathozzáférés operációs rendszertől és platformtól független;
• Könnyű adminisztráció;
• Maximális könnyű telepítés;
• Alacsony skálázhatóság;
• Ütközés a LAN/WAN forgalommal.

A NAS technológiával épített tárhely ideális választás alacsony költségű, minimális szolgáltatáskészlettel rendelkező szerverekhez.

SAN

A tárolóhálózatok intenzív fejlődésnek indultak, és csak 1999 óta vezették be. A SAN alapja a LAN/WAN-tól különálló hálózat, amely a közvetlen feldolgozásukban részt vevő szerverek és munkaállomások adataihoz való hozzáférés megszervezésére szolgál. Ez a hálózat a Fibre Channel szabványon alapul, amely biztosítja a tárolórendszerek számára a LAN / WAN technológiák előnyeit, és lehetővé teszi a szabványos platformok megszervezését a magas rendelkezésre állású és nagy igényű rendszerek számára. A SAN-ok szinte egyetlen hátránya manapság a komponensek viszonylag magas költsége, de a SAN-technológiával épített vállalati rendszerek teljes birtoklási költsége meglehetősen alacsony.

3. ábra Tárolóterület hálózat.

A SAN fő előnyei közé tartozik szinte minden funkciója:

• SAN topológia függetlenség a tárolórendszerektől és szerverektől;
• Kényelmes központosított kezelés;
• Nincs ütközés a LAN/WAN forgalommal;
• Kényelmes adatmentés a helyi hálózat és a szerverek betöltése nélkül;
• Nagy teljesítményű;
• Magas skálázhatóság;
• Magas rugalmasság;
• Magas rendelkezésre állás és hibatűrés.

Azt is meg kell jegyezni, hogy ez a technológia még meglehetősen fiatal, és a közeljövőben számos fejlesztésen kell keresztülmennie a menedzsment szabványosítása és a SAN-alhálózatok közötti interakció módszerei terén. De remélhetjük, hogy ez csak további bajnoki esélyekkel fenyegeti az úttörőket.

FC mint a SAN felépítésének alapja

A LAN-hoz hasonlóan a SAN is létrehozható különféle topológiák és adathordozók használatával. A SAN felépítésénél párhuzamos SCSI interfész és Fibre Channel vagy mondjuk SCI (Scalable Coherent Interface) is használható, de a Fibre Channel a SAN-nak köszönheti egyre növekvő népszerűségét. Ennek a felületnek a kialakításában jelentős tapasztalattal rendelkező szakemberek vettek részt mind a csatorna, mind a fejlesztésben hálózati interfészek, és sikerült kombinálniuk mindkét technológia minden fontos pozitív tulajdonságát, hogy valami igazán forradalmian újat kapjanak. Pontosan mit?

Fő Főbb jellemzők csatorna:

• Alacsony késleltetés
• nagy sebességek
• Magas megbízhatóság
• Topológia pont-pont
• Kis távolságok a csomópontok között
• Platformfüggőség

• Multidrop topológiák
• hosszútáv
• Magas skálázhatóság
• Alacsony sebességek
• Nagy késések

• nagy sebességek
• Protokollfüggetlenség (0-3 szint)
• hosszútáv
• Alacsony késleltetés
• Magas megbízhatóság
• Magas skálázhatóság
• Multidrop topológiák

Hagyományosan a tárolási interfészek (amelyek a gazdagép és a tárolóeszközök között helyezkednek el) akadályozták a sebességet és a tárhely növekedését. Ugyanakkor az alkalmazott feladatok jelentős hardverkapacitás-növekedést igényelnek, ami viszont azt jelenti, sávszélesség interfészek a tárolórendszerekkel való kommunikációhoz. A Fibre Channel pontosan a rugalmas, nagy sebességű adatelérés kiépítésének problémáit segít megoldani.

A Fibre Channel szabványt végül az elmúlt néhány évben (1997-től 1999-ig) határozták meg, amely során hatalmas munkát végeztek a különböző alkatrészek gyártóinak együttműködésének harmonizálása érdekében, és mindent megtettek, hogy a Fibre Channel egy tisztán koncepcionális technológiából átalakuljon. valósba, amely támogatást kapott laboratóriumi és számítástechnikai központok telepítése formájában. 1997-ben megtervezték az első kereskedelmi mintákat az FC-alapú SAN építéséhez szükséges alapelemekből, mint például az adapterek, hubok, kapcsolók és hidak. Így az FC-t már 1998 óta használják kereskedelmi célokra az üzleti életben, a termelésben és a meghibásodások szempontjából kritikus rendszerek megvalósítására irányuló nagyszabású projektekben.

A Fibre Channel egy nyílt ipari szabvány a nagy sebességű soros interfészekhez. Szerverek és tárolórendszerek csatlakoztatását biztosítja akár 10 km távolságban (standard felszereléssel) 100 MB / s sebességgel (a Cebit "2000-en olyan termékmintákat mutattak be, amelyek új szabvány A Fibre Channel gyűrűnként 200 MB/s sebességgel, az új szabvány laboratóriumi megvalósításai pedig már 400 MB/s sebességgel futnak, ami kettős gyűrű használata esetén 800 MB/s). (A cikk megjelenésekor számos gyártó már megkezdte az FC 200 MB/s-os hálózati kártyák és kapcsolók szállítását.) A Fibre Channel egy sor szabványos protokollt (többek között a TCP/IP-t és a SCSI-3-at) egyidejűleg támogat egyetlen fizikai eszközzel. közepes, ami potenciálisan leegyszerűsíti a hálózati infrastruktúra kiépítését, sőt lehetőséget ad a telepítési és karbantartási költségek csökkentésére. A LAN/WAN és a SAN külön alhálózatainak használata azonban számos előnnyel jár, és ez az ajánlott alapértelmezés.

A Fibre Channel egyik legfontosabb előnye a sebességparaméterek mellett (amelyek egyébként nem mindig a fő paraméterek a SAN-felhasználók számára, és más technológiákkal is megvalósíthatók) a nagy távolságokon való munkavégzés képessége és a topológia rugalmassága. , amely től került be az új szabványba hálózati technológiák. Így a tárolóhálózati topológia felépítésének koncepciója ugyanazokon az elveken alapul, mint a hagyományos hálózatok, általában hubokon és kapcsolókon alapulnak, amelyek segítenek megelőzni a sebességcsökkenést a csomópontok számának növekedésével, és lehetőséget teremtenek a rendszerek kényelmes szervezésére anélkül, hogy szükség lenne rá. egyetlen meghibásodási pont.

Az interfész előnyeinek és funkcióinak jobb megértése érdekében bemutatjuk összehasonlító jellemző FC és párhuzamos SCSI táblázatként.

1. táblázat: Fibre Channel és párhuzamos SCSI technológiák összehasonlítása

A Fibre Channel szabvány különféle topológiák használatát feltételezi, például pont-pont (Point-to-Point), gyűrűs vagy FC-AL hub (Loop vagy Hub FC-AL), gerinckapcsoló (Fabric / Switch) .

A pont-pont topológia egyetlen tárolórendszer kiszolgálóhoz való csatlakoztatására szolgál.

Loop vagy Hub FC-AL - több tárolóeszköz csatlakoztatásához több gazdagéphez. Kettős gyűrű szervezésekor a rendszer sebessége és hibatűrése nő.

A kapcsolók maximális teljesítményt és hibatűrést biztosítanak összetett, nagy és elágazó rendszerek esetén.

A hálózati rugalmasságnak köszönhetően a SAN-ba egy rendkívül fontos funkció van beépítve – a hibatűrő rendszerek kényelmes felépítése.

Azáltal, hogy alternatív tárolási megoldásokat kínál, és több tárolót kombinálhat a hardveres redundancia érdekében, a SAN segít megvédeni a készülékeket és a szoftverrendszereket a hardverhibáktól. A demonstrációhoz példát adunk egy két csomópontból álló rendszer létrehozására hibapontok nélkül.

4. ábra: Nincs egyetlen hibapont.

Három vagy több csomópontrendszer felépítése úgy történik, hogy egyszerűen hozzáadnak további szervereket az FC hálózathoz, és csatlakoztatják őket mindkét hubhoz / kapcsolóhoz).

Az FC használatakor a hibatűrő rendszerek kiépítése átláthatóvá válik. Mind a tároló, mind a helyi hálózat hálózati csatornái az FC fizikai hordozójaként optikai szálon (legfeljebb 10 km-ig, jelerősítők használatával) fektethetők, miközben szabványos berendezéseket használnak, ami lehetővé teszi az ilyen berendezések költségeinek jelentős csökkentését. rendszerek.

Mivel a SAN minden összetevőjét a SAN-ból bárhonnan elérhetjük, rendkívül rugalmas adathálózatot tudunk kezelni. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a SAN átlátszóságot (látható képességet) biztosít a tárolórendszerekben lévő lemezekig. Ez a funkció arra késztette az alkatrészgyártókat, hogy kihasználják a LAN/WAN vezérlőrendszerek kiépítésében szerzett jelentős tapasztalatukat széles lehetőségeket a SAN összes összetevőjének felügyeletéhez és kezeléséhez. Ezek a képességek magukban foglalják az egyes csomópontok figyelését és kezelését, a komponensek tárolását, a burkolatokat, hálózati eszközökés hálózati alstruktúrák.

A SAN felügyeleti és felügyeleti rendszer olyan nyílt szabványokat használ, mint például:

• SCSI parancskészlet
• SCSI Enclosure Services (SES)
• SCSI Self Monitoring Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.)
• SAF-TE (SCSI hozzáférésű hibatűrő házak)
• Simple Network Management Protocol (SNMP)
• Web alapú vállalatirányítás (WBEM)

A SAN-technológiák felhasználásával épített rendszerek nemcsak a tárolóerőforrások fejlődésének és állapotának nyomon követését biztosítják az adminisztrátornak, hanem a forgalom figyelésére és ellenőrzésére is lehetőséget nyitnak. Ezekkel az erőforrásokkal a SAN-felügyeleti szoftver a leghatékonyabb tárolási ütemezési és terheléselosztási sémákat valósítja meg a rendszerösszetevők számára.

A SAN-ok tökéletesen integrálódnak a meglévő információs infrastruktúrákba. Megvalósításuk nem igényel változtatást a már meglévő hálózatok LAN és WAN, de csak bővíti a lehetőségeket meglévő rendszerek, megszabadítva őket a nagy mennyiségű adat átvitelére összpontosító feladatoktól. Ezenkívül a SAN integrálásakor és adminisztrálásakor nagyon fontos, hogy a hálózat kulcselemei támogassák az üzem közbeni cserét és telepítést, dinamikus konfigurációs képességekkel. Így az adminisztrátor hozzáadhat egy vagy azt az összetevőt, vagy kicserélheti a rendszer kikapcsolása nélkül. És ez az egész integrációs folyamat vizuálisan megjeleníthető grafikus rendszer SAN menedzsment.

A fenti előnyöket figyelembe véve kiemelhetünk néhány olyan kulcsfontosságú pontot, amelyek közvetlenül érintik a Storage Area Network egyik fő előnyét - a teljes birtoklási költséget (Total Cost Ownership).

A hihetetlen skálázhatóság lehetővé teszi a SAN-t használó vállalkozások számára, hogy szükség szerint fektessenek be a szerverekbe és a tárolóba. És a technológiai generációváltás során megtakaríthatja a már telepített berendezésekbe fektetett befektetéseit is. Minden új szerver nagy sebességű hozzáférést kap a tárhelyhez, és minden további gigabájtnyi tárhely az alhálózat összes szervere számára elérhető lesz a rendszergazda parancsára.

A hibatűrő rendszerek kiépítésének nagyszerű lehetőségei közvetlen kereskedelmi előnyökkel járhatnak az állásidő minimalizálásával és a rendszer megmentésével természeti katasztrófa vagy más kataklizma esetén.

Az összetevők kezelhetősége és a rendszer átláthatósága lehetővé teszi az összes tárolási erőforrás központi adminisztrálását, ami viszont jelentősen csökkenti azok támogatási költségeit, amelyek költsége általában több mint 50%-a a tárolás költségeinek. felszerelés.

A SAN hatása az alkalmazásokra

Annak érdekében, hogy olvasóink számára világossá tegyük, mennyire praktikusak a cikkben tárgyalt technológiák, számos példát hozunk azokra az alkalmazott problémákra, amelyek tárolóhálózatok használata nélkül nem oldódnának meg hatékonyan, hatalmas pénzügyi befektetéseket igényelnének, vagy nem lennének megoldva. egyáltalán szabványos módszerekkel.

Adatmentés és -helyreállítás

A hagyományos SCSI interfész használatával a felhasználó számos összetett problémával szembesül az adatmentési és -helyreállítási rendszerek kiépítése során, amelyek SAN és FC technológiákkal nagyon egyszerűen megoldhatók.

Így a tárolóhálózatok használata új szintre emeli a biztonsági mentés és helyreállítás problémájának megoldását, és lehetővé teszi a korábbinál többszörösen gyorsabb biztonsági mentést anélkül, hogy a helyi hálózatot és a szervereket adatmentési munkával terhelné.

Szerver klaszterezés

Az egyik tipikus feladat, amelyre a SAN-t hatékonyan használják, a szerverfürtözés. Mivel az adatokkal működő nagysebességű fürtrendszerek megszervezésének egyik kulcspontja a tárolóhoz való hozzáférés, a SAN megjelenésével a többcsomópontos fürtök hardverszintű felépítése megoldható egy SAN-hoz csatlakoztatott szerver egyszerű hozzáadásával (ezt A rendszer kikapcsolása nélkül is megtehető, mivel az FC kapcsolók támogatják a hot-plug-ot). Párhuzamos SCSI interfésszel, amely lényegesen gyengébb csatlakozási képességgel és skálázhatósággal rendelkezik, mint az FC, nehéz lenne adatközpontú fürtöket létrehozni kettőnél több csomóponttal. A párhuzamos SCSI kapcsolók nagyon bonyolult és költséges eszközök, és az FC esetében ez egy szabványos komponens. Egy olyan fürt létrehozásához, amelynek egyetlen hibapontja sem lesz, elegendő egy tükör SAN-t integrálni a rendszerbe (DUAL Path technológia).

A fürtözés keretein belül az egyik RAIS (Redundant Array of Inexpensive Servers) technológia különösen vonzónak tűnik nagy teljesítményű, méretezhető internetes kereskedelmi rendszerek és egyéb, megnövekedett energiaigényű feladatok kiépítéséhez. Alistair A. Croll, a Networkshop Inc társalapítója szerint a RAIS használata meglehetősen hatékony: „Például 12 000-15 000 dollárért körülbelül hat olcsó, egy-két processzoros (Pentium III) Linux/Apache szervert vásárolhat. Egy ilyen rendszer teljesítménye, méretezhetősége és hibatűrése lényegesen magasabb lesz, mint például egyetlen négyfoglalatos Xeon processzorokra épülő szerveré, a költségek pedig ugyanannyiak.”

Egyidejű videó hozzáférés és adatmegosztás (párhuzamos videó streaming, adatmegosztás)

Képzeljen el egy feladatot, amikor több (mondjuk > 5) állomáson kell videót szerkesztenie, vagy egyszerűen csak hatalmas adatokon kell dolgoznia. Néhány percet vesz igénybe egy 100 GB-os fájl átvitele a helyi hálózaton keresztül, és általános munka felette nagyon lesz kihívást jelentő feladat. SAN használatakor minden munkaállomás és hálózati kiszolgáló a helyi nagy sebességű lemezek sebességével fér hozzá egy fájlhoz. Ha egy másik állomásra/szerverre van szüksége az adatfeldolgozáshoz, hozzáadhatja azt a SAN-hoz a hálózat leállítása nélkül, egyszerűen csatlakoztatva az állomást a SAN-kapcsolóhoz, és tároló-hozzáférési jogokat biztosítva neki. Ha már nem elégedett az adatalrendszer sebességével, egyszerűen hozzáadhat még egy tárhelyet, és egy adatelosztási technológiát (például RAID 0) használhat a kétszeres sebesség eléréséhez.

Alapvető SAN-összetevők

szerda

A Fibre Channel szabványon belüli alkatrészek csatlakoztatásához réz- és optikai kábeleket használnak. Mindkét típusú kábel használható egyidejűleg a SAN építésekor. Az interfész konvertálása GBIC (Gigabit Interface Converter) és MIA (Media Interface Adapter) segítségével történik. Manapság mindkét kábeltípus azonos adatátviteli sebességet biztosít. A rézkábel rövid távolságokra (30 méterig), optikai - mind rövid, mind 10 km-es vagy annál nagyobb távolságokra használható. Használjon többmódusú és egymódusú optikai kábeleket. A multimódusú kábelt rövid távolságokra (2 km-ig) használják. A többmódusú kábel belső szálátmérője 62,5 vagy 50 mikron. 100 Mb/s (200 Mb/s duplex) átviteli sebesség esetén többmódusú optikai szál használata esetén a kábel hossza nem haladhatja meg a 200 métert. Az egymódusú kábelt nagy távolságokra használják. Az ilyen kábel hosszát a jeladóban használt lézer teljesítménye korlátozza. Az egymódusú szál belső átmérője 7 vagy 9 mikron, amely lehetővé teszi egyetlen sugár áthaladását.

Csatlakozók, adapterek

A rézkábelek csatlakoztatásához DB-9 vagy HSSD csatlakozókat használnak. A HSSD-t megbízhatóbbnak tartják, de a DB-9-et ugyanolyan gyakran használják, mert egyszerűbb és olcsóbb. Az optikai kábelek szabványos (leggyakoribb) csatlakozója az SC csatlakozó, amely kiváló minőségű, tiszta csatlakozást biztosít. A normál csatlakozáshoz a többmódusú SC csatlakozókat, a távoli csatlakozáshoz pedig az egymódusú csatlakozókat használják. A többportos adapterek mikrocsatlakozókat használnak.

A leggyakoribb adapterek PCI 64 bites FC buszhoz. Ezenkívül sok FC adaptert gyártanak az S-BUS buszhoz speciális felhasználás adapterek kaphatók MCA, EISA, GIO, HIO, PMC, Compact PCI-hez. A legnépszerűbbek az egyportos, vannak két- és négyportos kártyák. Tovább PCI adapterek, általában használjon DB-9, HSSD, SC csatlakozókat. Szintén gyakoriak a GBIC-alapú adapterek, amelyek GBIC-modullal vagy anélkül kaphatók. A Fibre Channel adapterek különböznek a támogatott osztályokban és számos szolgáltatásban. A különbségek megértéséhez bemutatunk egy összehasonlító táblázatot a QLogic által gyártott adapterekről.

Hubok

A Fibre Channel HUB-ok (hubok) csomópontok csatlakoztatására szolgálnak az FC gyűrűhöz (FC Loop), és szerkezetük hasonló a Token Ring hubokhoz. Mivel a gyűrűszakadás hálózati meghibásodáshoz vezethet, a modern FC hubok gyűrű bypass portokat (PBC-port bypass áramkör) használnak, amelyek lehetővé teszik a gyűrű automatikus nyitását/zárását (a hubhoz csatlakoztatott rendszerek csatlakoztatását/leválasztását). Az FC HUB-ok általában legfeljebb 10 kapcsolatot támogatnak, és gyűrűnként akár 127 portot is egymásra tudnak helyezni. A HUB-hoz csatlakoztatott összes eszköz közös sávszélességet kap, amelyet megoszthatnak egymással.

Kapcsolók

A Fibre Channel Switchek (kapcsolók) ugyanazokkal a funkciókkal rendelkeznek, mint az olvasó számára ismert LAN switchek. Teljes sebességű, nem blokkoló kapcsolatot biztosítanak a csomópontok között. Az FC kapcsolóhoz csatlakoztatott összes csomópont teljes (skálázhatósággal) sávszélességet kap. A kapcsolt hálózatban lévő portok számának növekedésével az átviteli sebesség növekszik. A legjobb ár/teljesítmény arány elérése érdekében a kapcsolók használhatók hubokkal (amelyek olyan helyeken használatosak, amelyek csomópontonként nem igényelnek dedikált sávszélességet) együtt. A kaszkádolás miatt a kapcsolókkal potenciálisan 2 24 címmel (több mint 16 millióval) lehet FC hálózatokat létrehozni.

Hidak

Az FC-hidak (hidak vagy multiplexerek) párhuzamos SCSI-eszközök csatlakoztatására szolgálnak egy FC-alapú hálózathoz. SCSI-csomagok fordítását biztosítják a Fibre Channel és a Parallel SCSI eszközök között, ilyenek például a Solid State Disk (SSD) vagy a szalagos könyvtárak. Meg kell jegyezni, hogy a közelmúltban szinte minden SAN-on belül elhelyezhető eszközt a gyártók beépített FC interfésszel kezdenek gyártani a tárolóhálózatokhoz való közvetlen csatlakozáshoz.

Szerverek és tárhely

Annak ellenére, hogy a szerverek és a tárolók messze nem a SAN legkevésbé fontos összetevői, nem foglalkozunk a leírásukkal, mert biztosak vagyunk benne, hogy minden olvasónk ismeri őket.

Végezetül szeretném hozzátenni, hogy ez a cikk csak az első lépés a tárolóhálózatok felé. A téma teljes megértéséhez az olvasónak nagy figyelmet kell fordítania a komponensek SAN gyártók általi implementálásának sajátosságaira, ill. szoftver eszközök menedzsment, mert nélkülük a Storage Area Network csak a tárolórendszerek váltásához szükséges elemek összessége, amely nem hozza meg a tárolóhálózat megvalósításának teljes előnyeit.

Következtetés

Ma a Storage Area Network egy meglehetősen új technológia, amely hamarosan általánossá válhat a vállalati ügyfelek körében. Európában és az Egyesült Államokban a meglehetősen nagy telepített tárolórendszer-flottával rendelkező vállalatok már most kezdenek áttérni a tárolóhálózatokra a legjobb teljes birtoklási költségű tárolás érdekében.

Elemzői előrejelzések szerint 2005-ben jelentős számú középkategóriás ill felső szint Fibre Channel interfésszel előre telepítve érkezik (ez a trend ma is megfigyelhető), és csak a szerverek belső meghajtókapcsolatai fognak párhuzamos SCSI interfészt használni. Már manapság a tárolórendszerek építésénél, illetve a közép- és felső szintű szerverek beszerzésénél figyelni kell erre az ígéretes technológiára, főleg, hogy ma már számos feladatot sokkal olcsóbban lehet megvalósítani, mint speciális megoldásokkal. Ezen túlmenően, ha ma befektet a SAN-technológiába, nem veszíti el a holnapi befektetését, mivel a Fibre Channel szolgáltatásai nagyszerű lehetőségeket teremtenek a mai befektetések jövőbe való hasznosítására.

P.S.

A cikk előző változata 2000 júniusában készült, de a SAN-technológia iránti tömeges érdeklődés hiánya miatt a megjelenést a jövőre halasztották. Ez a jövő most van, és remélem, hogy ez a cikk arra ösztönzi az olvasót, hogy ráébredjen, hogy át kell térni a tárolóterület-hálózati technológiára, mint a tárolórendszerek építésének és az adathozzáférés megszervezésének vezető technológiájára.

Ha a szerverek univerzális eszközök a legtöbb esetben teljesítenek
- vagy az alkalmazásszerver funkciója (amikor a szerver fut speciális programok, és intenzív számítások folynak),
- akár egy fájlszerver funkciója (azaz egy hely az adatfájlok központi tárolására)

majd SHD (Data Storage Systems) – olyan eszközök, amelyeket kifejezetten olyan szerverfunkciók elvégzésére terveztek, mint adattárolás.

Tárhely vásárlásának szükségessége
általában meglehetősen kiforrott vállalkozásoknál fordul elő, pl. akik azon gondolkodnak, hogyan
- a vállalat legértékesebb vagyonát, információt tárolni és kezelni
- biztosítani az üzletmenet folytonosságát és az adatvesztés elleni védelmet
- az informatikai infrastruktúra alkalmazkodóképességének növelése

Tárolás és virtualizáció
A verseny arra kényszeríti a kkv-kat, hogy hatékonyabban, leállás nélkül és nagy hatékonysággal dolgozzanak. Gyártási modellek megváltoztatása díjcsomagok, típusú szolgáltatások egyre gyakrabban fordulnak elő. A modern cégek egész üzletága ehhez „kötődik”. információs technológia. Az üzleti igények gyorsan változnak, és azonnal tükröződnek az IT-ben – az IT infrastruktúra megbízhatóságával és alkalmazkodóképességével szemben támasztott követelmények nőnek. A virtualizáció biztosítja ezt a lehetőséget, de ehhez alacsony költségű, könnyen karbantartható tárolórendszerek szükségesek.

Tárolórendszerek osztályozása kapcsolattípus szerint

DAS. Az első lemeztömbök ezen keresztül kapcsolódtak a szerverekhez SCSI interfész. Ugyanakkor egy szerver csak egy lemeztömbbel működhet. Ez egy DAS (Direct Attached Storage) kapcsolat.

NAS. Rugalmasabb szerkezetszervezésért számítástechnikai központ- hogy minden felhasználó bármilyen tárolórendszert használhasson - csatlakoztatnia kell a tárolórendszert helyi hálózat. Ez a NAS – Network Attached Storage). Ám a szerver és a tárolórendszer közötti adatcsere sokszor intenzívebb, mint a kliens és a szerver között, ezért ebben a verzióban objektív nehézségek adódtak az Ethernet hálózat sávszélességével. Biztonsági szempontból pedig nem teljesen helyes a tárolórendszereket közös hálózatra mutatni.

SAN. De létrehozhat saját, különálló, nagy sebességű hálózatot a szerverek és a tárolórendszerek között. Ezt a hálózatot SAN-nak (Storage Area Network) hívták. A sebességről az gondoskodik, hogy ott a fizikai átviteli közeg optika. A speciális adapterek (HBA) és az optikai FC-kapcsolók 4 és 8 Gbit/s sebességű adatátvitelt biztosítanak. Egy ilyen hálózat megbízhatóságát növelte a csatornák (adapterek, kapcsolók) redundanciája (duplikációja). A fő hátrány a magas ár.

iSCSI. Az olcsó 1 Gbit/s és 10 Gbit/s Ethernet technológiák megjelenésével a 4 Gbit/s optika már nem olyan vonzó, különösen az árat tekintve. Ezért az iSCSI (Internet Small Computer System Interface) protokollt egyre gyakrabban használják SAN adathordozóként. Az iSCSI SAN bármilyen kellően gyors fizikai alapra építhető, amely támogatja az IP protokollt.

Az adattároló rendszerek osztályozása hatókör szerint:

Osztály	leírás
személyes	Leggyakrabban a szokásos 3,5 "vagy 2,5" vagy 1,8" HDD speciális tokba helyezve és felszerelve USB interfészekés/vagy FireWire 1394 és/vagy Ethernet és/vagy eSATA. Így van egy hordozható eszközünk, amely képes csatlakozni egy számítógéphez / szerverhez és ellátja a funkciókat külső meghajtó. Néha a kényelem érdekében funkciókat is hozzáadnak a készülékhez. vezeték nélküli hozzáférés, nyomtató és USB portok.
kis munkacsoport	Általában ez egy helyhez kötött vagy hordozható eszköz, amelybe több (leggyakrabban 2-5) telepíthető. merevlemezek SATA, üzem közben cserélhető vagy nem üzem közben cserélhető, vele Ethernet interfész. A lemezek tömbökbe rendezhetők – különböző szintű RAID-ek a magas tárolási megbízhatóság és hozzáférési sebesség elérése érdekében. A tárolórendszer speciális operációs rendszerrel rendelkezik, általában Linux alapú, és lehetővé teszi a hozzáférési szint megkülönböztetését felhasználónév és jelszó alapján, a lemezterület-kvóták rendezését stb. Az ilyen tárolórendszerek alkalmasak kis munkacsoportok számára, fájlszerverek helyettesítésére.
munkacsoport	Általában 19"-os rack-ba szerelhető eszköz, amely 12-24 HotSwap SATA vagy SAS merevlemezeket fogad. Külső Ethernet interfésszel és/vagy iSCSI-vel rendelkezik. A meghajtók tömbökbe vannak rendezve – RAID a magas tárolási megbízhatóság és hozzáférési sebesség elérése érdekében. A tárolórendszer speciális szoftverrel érkezik, amely lehetővé teszi a hozzáférési szint megkülönböztetését, a lemezterület-kvóták rendezését, a biztonsági mentés (információmentés) stb. Ezek a tárolórendszerek közép- és nagyvállalatok számára alkalmasak, és egy vagy több szerverrel együtt használatosak.
vállalkozás	Fix vagy 19"-os rack-be szerelhető eszköz, amely akár több száz merevlemez befogadására is alkalmas. Az előző osztályú tárolórendszerek mellett a rendszer leállítása nélkül frissíthetők, frissíthetők, cserélhetők, a rendszer, felügyeleti rendszerek. A szoftver támogathatja a "pillanatfelvételeket" és más "speciális" szolgáltatásokat. Ezek a tárolórendszerek nagyvállalatok számára alkalmasak, és nagyobb megbízhatóságot, sebességet és a kritikus adatok védelmét biztosítják.
csúcskategóriás vállalkozás	Az előző osztályon kívül a tároló több ezer merevlemezt képes támogatni. Az ilyen tárolórendszerek több 19"-os szekrényt foglalnak el, a teljes tömegük eléri a több tonnát. A tárolórendszereket non-stop működésre, a legmagasabb fokú megbízhatósággal, stratégiailag fontos adatok állami/vállalati szintű tárolására tervezték.

Kérdéstörténet.

Az első szerverek egy esetben egyesítették az összes funkciót (például a számítógépeket) - mind a számítástechnikát (alkalmazásszerver), mind az adattárolást (fájlszerver). De ahogy egyrészt a számítási teljesítmény iránti igény, másrészt a feldolgozott adatok mennyisége nő, egyszerűen kényelmetlenné vált mindent egy csomagban elhelyezni. Hatékonyabbnak bizonyult, ha a lemeztömböket különálló esetekben helyeztük el. Ekkor azonban felmerült a kérdés, hogy a lemeztömböt csatlakoztassuk a szerverhez. Az első lemeztömbök SCSI interfészen keresztül kapcsolódtak a szerverekhez. De ebben az esetben egy szerver csak egy lemeztömbbel működhet. Az emberek az adatközpont szerkezetének rugalmasabb megszervezését szerették volna – hogy bármely szerver bármilyen tárolórendszert használhasson. Az összes eszköz közvetlen csatlakoztatása a helyi hálózathoz és az adatcsere Etherneten keresztüli megszervezése természetesen egyszerű és univerzális megoldás. De a szerverek és a tárolórendszerek közötti adatcsere sokszor intenzívebb, mint a kliensek és a szerverek között, ezért ebben a verzióban (NAS - lásd alább) objektív nehézségek vannak az Ethernet hálózat átvitelével kapcsolatban. Volt egy ötlet, hogy külön nagy sebességű hálózatot hozzunk létre a szerverek és a tárolórendszerek között. Az ilyen hálózatot SAN-nak nevezték (lásd alább). Hasonló az Ethernet-hez, csak a fizikai átviteli közeg az optika. Vannak olyan adapterek (HBA), amelyek a kiszolgálókra és a kapcsolókra (optikai) vannak telepítve. Az optikán keresztüli adatátviteli sebesség szabványai - 4 Gbit / s. Az adventtel Ethernet technológiák Az 1 Gbit / s és 10 Gbit / s, valamint az iSCSI protokoll, az Ethernetet egyre gyakrabban használják SAN adathordozóként.

A vállalati üzleti folyamatok függése az IT szektortól folyamatosan növekszik. Az informatikai szolgáltatások folytonosságának kérdésére ma már nemcsak a nagyvállalatok, hanem a közép- és gyakran kisvállalkozások képviselői is felfigyelnek.

A hibatűrés biztosításának egyik központi eleme az adattároló rendszer (DSS) – egy olyan eszköz, amelyen minden információ központilag tárolódik. A tárolórendszert nagy skálázhatóság, hibatűrés jellemzi, minden szervizművelet a készülék működésének leállítása nélkül (beleértve az alkatrészek cseréjét is) elvégezhető. De még az alapmodell költségét is több tízezer dollárban mérik. Például, Fujitsu ETERNUS DX100 12 lemezzel Nearline SAS 1Tb SFF (RAID10 6TB)érdemes rendelni 21 000 USD ami nagyon drága egy kis cégnek.

Cikkünkben azt javasoljuk, hogy fontolja meg költségvetési tárolási lehetőségek, amely nem veszít a teljesítmény és a megbízhatóság tekintetében a klasszikus rendszerekhez képest. A megvalósításhoz javasoljuk a használatát CEPH.

Mi az a CEPH és hogyan működik?

CEPH– ingyenes szoftver alapú tárolás, amely több szerver lemezterületének kombinációja (a szerverek számát a gyakorlatban tízben és százban mérik). A CEPH lehetővé teszi, hogy nagy teljesítményű és erőforrás-redundanciával rendelkező, nagymértékben méretezhető tárhelyet hozzon létre. A CEPH objektumtárolóként (fájlok tárolására szolgál) és blokkeszközként (virtuális merevlemezek kiadása) egyaránt használható.

A tárolási hibatűrést az egyes adatblokkok több szerverre történő replikációja biztosítja. Az egyes blokkok egyidejűleg tárolt példányainak számát replikációs tényezőnek nevezzük, értéke alapértelmezés szerint 2. A tárolási séma az 1. ábrán látható, amint látjuk, az információ blokkra van felosztva, amelyek mindegyike két-két részre van osztva. különböző csomópontok.

1. ábra - Adatblokkok eloszlása

Ha a szerverek nem használnak hibatűrő lemeztömböket, akkor a megbízható adattárolás érdekében ajánlott magasabb replikációs tényezőt használni. Valamelyik szerver meghibásodása esetén a CEPH kijavítja a rajta található adatblokkok elérhetetlenségét (2. ábra), vár egy bizonyos ideig (a paraméter konfigurálva van, alapértelmezés szerint 300 másodperc), ezután elkezdi újra létrehozni a hiányzó információblokkokat egy másik helyen (3. ábra).

2. ábra - Egy csomópont meghibásodása

3. ábra - Redundancia helyreállítása

Hasonlóképpen, ha egy új kiszolgálót adnak hozzá a fürthöz, a tárolót újra kiegyensúlyozzák annak érdekében, hogy az összes csomóponton egyenletesen megteljenek a lemezek. A CEPH-fürtben lévő információblokkok elosztását vezérlő mechanizmust CRUSH-nak nevezik.

A nagy lemezterület-teljesítmény elérése érdekében a CEPH-fürtökben javasolt a gyorsítótár-szintezési funkció (többszintű gyorsítótár) használata. Jelentése egy különálló, nagy teljesítményű pool létrehozása és gyorsítótárazásra való felhasználása, míg a fő információk olcsóbb lemezekre kerülnek (4. ábra).

4. ábra - Lemeztárak logikai ábrázolása

A többszintű gyorsítótárazás a következőképpen működik: az ügyfelek írási kérelmei a leggyorsabb készletbe kerülnek, majd átkerülnek a tárolórétegre. Hasonlóan az olvasási kérésekhez – amikor hozzáférnek, az információ a gyorsítótárazási szintre emelkedik és feldolgozódik. Az adatok továbbra is a gyorsítótár szintjén maradnak, amíg inaktívvá nem válnak vagy le nem járnak (5. ábra). Érdemes megjegyezni, hogy a gyorsítótárazás beállítható írásvédettre, ebben az esetben az írási kérelmek közvetlenül a tárolókészletbe kerülnek.

5. ábra - A gyorsítótár-fárasztó működési elve

Nézzünk meg valós forgatókönyveket a CEPH használatához egy szervezetben adattárház létrehozására. Potenciális ügyfélként a kis- és középvállalkozásokat veszik számításba, ahol erre a technológiára lesz a legnagyobb kereslet. A leírt megoldás használatához 3 forgatókönyvet számoltunk ki:

1. Gyártó vagy kereskedelmi vállalkozás, amelynek éves 99,98%-os belső ERP rendszerének és fájltárolási igénye a nap 24 órájában.
2. Egy szervezet, amelynek helyszíni privát felhőt kell üzembe helyeznie üzleti igényeihez.
3. Nagyon alacsony költségű megoldás egy hibatűrő blokk adattárolás megszervezésére, teljesen független hardverévi 99,98%-os elérhetőséggel és olcsó méretezéssel.

1. felhasználási eset. CEPH alapú adattárház

Nézzünk egy valós példát arra, hogyan használják a CEPH-t egy szervezetben. Például szükségünk van egy hibatűrő 6 TB nagy teljesítményű tárhelyre, de még egy alaplemezes tárolómodell költsége is nagyságrendileg $21 000 .

Tárolást a CEPH alapján gyűjtünk. Javasoljuk a megoldás szerverként való használatát Supermicro Twin(6. ábra). A termék 4 szerverplatformból áll egyetlen 2 egység magas házban, az eszköz minden fő összetevője duplikált, ami biztosítja a folyamatos működését. Feladatunk megvalósításához elég lesz 3 csomópontot használni, a 4. a jövőben raktáron lesz.

6. ábra - Supermicro Twin

Mindegyik csomópontot a következőképpen végezzük: 32 GB RAM, 4 nukleáris processzor 2,5 GHz, 4 SATA meghajtó A tárolókészlet 2 TB-ját 2 RAID1, 2 tömbbe egyesítik SSD meghajtó a gyorsítótár-készlethez RAID1-be is kombináljuk. A teljes projekt költségét az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat. CEPH tárolótartozékok

Következtetés: A tároló kiépítése eredményeként egy 6Tb-os lemeztömböt kapunk a megrendelés költségeivel $16 000 , Mit 25%-kal kevesebb Minimális tárolórendszer vásárlásánál, miközben a jelenlegi kapacitás mellett tárhellyel dolgozó virtuális gépeket is futtathat, így további szerverek vásárlását spórolhatja meg. Valójában ez egy teljes megoldás.

A szerverek, amelyekből a tároló épül, nem csak merevlemez-tárolóként, hanem adathordozóként is használható virtuális gépek vagy alkalmazásszerverek.

2. használati eset: Privát felhő készítése

A kihívás az infrastruktúra telepítése egy privát felhő létrehozásához minimális költséggel.

Még egy kis felhő felépítése is, amely például 3 hordozóból áll kb $36 000 : 21 000 USD - tárolási költség + 5 000 USD 50%-os tartalommal rendelkező szerverenként.

A CEPH tárolóként való használata lehetővé teszi a számítási és a lemezes erőforrások kombinálását ugyanazon a hardveren. Vagyis nem kell külön tárhelyet vásárolnia – a közvetlenül a szerverekre telepített lemezek lesznek virtuális gépek hosztolására.

Gyors hivatkozás:
A klasszikus felhőstruktúra virtuális gépek fürtje, melynek működését 2 fő hardverkomponens biztosítja:

1. Számítási rész (compute) - RAM-mal és processzorokkal töltött szerverek, amelyek erőforrásait használják fel virtuális gépek számítástechnikához
2. Tárolórendszer (tároló) - olyan eszköz, amely tele van merevlemezek, amely az összes adatot tárolja.

Ugyanazokat a Supermicro szervereket vesszük felszerelésként, de többet telepítünk erős processzorok – 8 magos 2,6 GHz-es frekvenciával, valamint 96 GB RAM minden csomópontban, hiszen a rendszer nem csak információ tárolására, hanem virtuális gépek üzemeltetésére is szolgál majd. Az első forgatókönyvhöz hasonló lemezkészletet veszünk.

2. táblázat: A CEPH alapú privát felhő összetevői

Az összegyűjtött felhő a következő erőforrásokkal rendelkezik, figyelembe véve a stabilitás megőrzését az 1. csomópont meghibásodása esetén:

• RAM: 120 GB
• Lemezterület 6000 GB
• Fizikai processzormagok: 16 db.

Az összeállított fürt körülbelül 10 közepes virtuális gépet tud majd támogatni a következő jellemzőkkel: 12 GB RAM / 4 processzormag / 400 GB lemezterület.

Érdemes azt is figyelembe venni, hogy mind a 3 szerver csak 50%-ban van tele, és szükség esetén létszámhiány is előfordulhat, így a felhő erőforráskészlete 2-szeresére nő.

Következtetés: Mint látható, egy teljes értékű virtuális gépekből álló feladatátvevő klasztert és redundáns adattárolást is kaptunk – egyik szerver meghibásodása sem kritikus – a rendszer továbbra is megállás nélkül fog működni, míg a megoldás költsége körülbelül 1,5-szer alacsonyabb mint tárhelyet és külön szervereket vásárolni.

3. használati eset: Ultra alacsony költségű adattárház építése

Ha a költségvetés nagyon korlátozott, és nincs pénz a fent leírt berendezések beszerzésére, vásárolhat használt szervereket, de ne spóroljon a lemezeken - erősen ajánlott újak vásárlása.

Javasoljuk, hogy fontolja meg a következő szerkezetet: vásárolt 4 szervercsomópont, mindegyik kiszolgálón 1 SSD lemez van a gyorsítótárazáshoz és 3 SATA lemez. A 48 GB RAM-mal és 5600-as sorozatú processzorokkal szerelt Supermicro szerverek most kb. $800 .

A lemezek nem gyűjthetők feladatátvételi tömbökben minden kiszolgálón, hanem külön eszközként jelennek meg. Ebben a tekintetben, a tároló megbízhatóságának növelése érdekében 3-as replikációs tényezőt fogunk használni. Ez azt jelenti, hogy minden blokknak 3 másolata lesz. Ezzel a tükröző architektúrával SSD meghajtók gyorsítótár nem szükséges, mivel az információ automatikusan megkettőződik más csomópontokhoz.

3. táblázat Tárolási tartozékok

Következtetés: Ebben a megoldásban szükség esetén nagyobb lemezeket is használhat, vagy SAS-ra cserélheti, ha a DBMS maximális teljesítményét szeretné elérni. BAN BEN ezt a példát az eredmény 8 TB tárhely nagyon alacsony költséggel és nagyon magas hibatűréssel. Kiderült egy terabájt ára 3,8-szor olcsóbb mint a 21 000 dolláros ipari tárolással.

Záró táblázat, következtetések

*Az IOP-ok számának kiszámítása a tárolórendszeren lévő NL SAS lemezekről és a CEPH tárolón lévő SATA lemezekről létrehozott tömböknél történt, a gyorsítótárazás a kapott értékek tisztasága miatt le lett tiltva. Gyorsítótárazás használata esetén az IOP jelentősen magasabb lesz, amíg a gyorsítótár meg nem telik.

Ennek eredményeként elmondhatjuk, hogy a CEPH klaszter alapján megbízható és olcsó adattárházak építhetők. Amint a számítások kimutatták, a fürtcsomópontok csak tárolásra való használata nem túl hatékony - a megoldás olcsóbb, mint a tárolórendszerek vásárlása, de nem sokkal - példánkban a CEPH-n való tárolás költsége körülbelül 25%-kal volt alacsonyabb, mint a Fujitsu DX100-nál. Valódi megtakarítás érhető el a számítástechnikai rész és a tárolás ugyanazon a berendezésen történő kombinálásával – ebben az esetben a megoldás költsége 1,8-szor kevesebb lesz, mint egy klasszikus szerkezet dedikált tárolóval és különálló gazdagépekkel történő építésénél.

Az EFSOL ezt a megoldást egyedi igények szerint valósítja meg. Használhatjuk az Önök rendelkezésére álló berendezéseket, ami tovább csökkenti a rendszer bevezetésének tőkeköltségét. Lépjen kapcsolatba velünk, és mi megvizsgáljuk berendezéseit a tárolórendszerek kialakításában való felhasználásra.

A Direct Attached Storage Systems (DAS) a legismertebb kapcsolattípust valósítja meg. A DAS használatakor a szerver személyes kapcsolatban áll a tárolórendszerrel, és szinte mindig az eszköz egyedüli felhasználója. Ebben az esetben a szerver blokk hozzáférést kap az adattároló rendszerhez, azaz közvetlenül éri el az adatblokkokat.

Az ilyen típusú tárolórendszerek meglehetősen egyszerűek és általában olcsók. hátrány közvetlen módszer kapcsolat van rövid távolság a szerver és a tárolóeszköz között. Egy tipikus DAS interfész a SAS.

Network Attached Storage (NAS)

A hálózathoz csatolt tárolórendszerek (NAS), más néven fájlszerverek, hálózati erőforrásaikat a hálózaton keresztül biztosítják az ügyfeleknek megosztott fájlok vagy könyvtárcsatolási pontok formájában. Az ügyfelek olyan hálózati fájl-hozzáférési protokollokat használnak, mint az SMB (korábbi nevén CIFS) vagy az NFS. A fájlszerver pedig blokkolási protokollokat használ belső tárhelyéhez az ügyfelektől érkező fájlkérések feldolgozásához. Mivel a NAS hálózatba van kötve, a tároló nagyon távol lehet az ügyfelektől. Számos hálózati tárolórendszer biztosítja további funkciókat például a tárolási képalkotás, a deduplikáció vagy az adattömörítés és mások.

Storage Area Network (SAN)

A tárolóhálózat (SAN) blokkos hozzáférést biztosít az ügyfelek számára az adatokhoz hálózaton (például Fibre Channel vagy Ethernet) keresztül. A SAN-ban lévő eszközök nem egyetlen szerverhez tartoznak, hanem minden SAN-kliens használhatja őket. Lehetőség van a lemezterület logikai kötetekre történő particionálására, amelyek az egyes gazdagép kiszolgálókhoz vannak lefoglalva. Ezek a kötetek függetlenek a SAN-összetevőktől és azok elhelyezésétől. Az ügyfelek blokk típusú hozzáféréssel érik el a tárolót, akárcsak a DAS-kapcsolat, de mivel a SAN hálózatot használ, a tárolóeszközök távol helyezkedhetnek el az ügyfelektől.

Jelenleg a SAN architektúrák az SCSI (Small Computer System Interface) protokollt használják az adatok továbbítására és fogadására. Fibre Channel (FC) SAN-ok az SCSI protokollt Fibre Channel keretekbe foglalják. Az iSCSI-t (Internet SCSI) használó SAN-ok TCP/IP-csomagokat használnak SCSI-átvitelként. A Fibre Channel over Ethernet (FCoE) a Fibre Channel protokollt Ethernet-csomagokba tömöríti, viszonylag új technológia DCB (Data Center Bridging), amely egy sor fejlesztést hoz a hagyományos Ethernethez, és jelenleg 10 GbE infrastruktúrán telepíthető. Mivel ezen technológiák mindegyike lehetővé teszi az alkalmazások számára, hogy ugyanazt az SCSI-protokollt használva hozzáférjenek az adattárhoz, lehetővé válik, hogy mindegyiket egy vállalatnál használják, vagy áttérjenek egyik technológiáról a másikra. A kiszolgálón futó alkalmazások nem tudnak különbséget tenni az FC, FCoE, iSCSI között, és még a DAS-t sem tudják megkülönböztetni a SAN-tól.

Sok vita folyik arról, hogy FC vagy iSCSI-t válasszon a tárolóhálózat kiépítéséhez. Egyes vállalatok az iSCSI SAN alacsony kezdeti telepítési költségére összpontosítanak, míg mások a Fibre Channel SAN magas megbízhatóságát és rendelkezésre állását választják. Bár az alsó kategóriás iSCSI-megoldások olcsóbbak, mint a Fibre Channel, az iSCSI SAN-ok teljesítményének és megbízhatóságának növekedésével az árelőny eltűnik. Vannak azonban olyan FC-megvalósítások, amelyek könnyebben használhatók, mint a legtöbb iSCSI-megoldás. Ezért egy adott technológia kiválasztása az üzleti követelményektől, a meglévő infrastruktúrától, a szakértelemtől és a költségvetéstől függ.

A legtöbb SAN-t használó nagy szervezet a Fibre Channel-t választja. Ezeknek a vállalatoknak jellemzően bevált technológiára van szükségük, nagy sávszélességre van szükségük, és rendelkeznek a költségvetéssel a legmegbízhatóbb és legteljesebb hardver megvásárlásához. Ezenkívül megvan a személyzet a SAN kezeléséhez. E vállalatok egy része továbbra is a Fibre Channel infrastruktúrába való beruházást tervez, míg mások iSCSI-megoldásokba, különösen a 10 GbE-be fektetnek be virtualizált szervereikhez.

A kisebb cégek nagyobb valószínűséggel választják az iSCSI-t az alacsony belépési ár miatt, miközben továbbra is tovább bővíthetik a SAN-t. Az alacsony költségű megoldások jellemzően 1GbE technológiát használnak; A 10 GbE megoldások lényegesen drágábbak, és általában nem tekinthetők belépő szintű SAN-nak.

egységes tárhely

Az univerzális tárolási rendszerek (Unified Storage) egyetlen integrált megoldásban egyesítik a NAS és SAN technológiákat. Ezek a sokoldalú tárolók blokk- és fájlhozzáférést is lehetővé tesznek a megosztott erőforrásokhoz, és könnyebben kezelhetők a központi felügyeleti szoftverrel.

A legegyszerűbb esetben a SAN tárolórendszerekből, kapcsolókból és optikai kommunikációs csatornákkal összekapcsolt szerverekből áll. A SAN-ban található közvetlen lemeztároló rendszereken kívül csatlakoztathat lemezkönyvtárakat, szalagos könyvtárakat (streamereket), adattárolási eszközöket optikai lemezeken (CD / DVD és mások) stb.

Példa egy magas rendelkezésre állású infrastruktúrára, amelyben a szerverek egyidejűleg csatlakoznak egy helyi hálózathoz (balra) és egy tárolóhálózathoz (jobbra). Egy ilyen séma hozzáférést biztosít a tárolórendszeren található adatokhoz bármely processzormodul, kapcsoló vagy hozzáférési útvonal meghibásodása esetén.

A SAN használata lehetővé teszi:

• szerverek és adattároló rendszerek központosított erőforrás-kezelése;
• új lemeztömbök és szerverek csatlakoztatása a teljes tárolórendszer működésének leállítása nélkül;
• a korábban vásárolt berendezések új tárolóeszközökkel együtt történő használata;
• gyors és megbízható hozzáférés a szerverektől nagy távolságra lévő adatmeghajtókhoz, * jelentős teljesítményveszteség nélkül;
• a biztonsági mentés és az adat-helyreállítás folyamatának felgyorsítása - BURA.

Sztori

A hálózati technológiák fejlődése kétféle megjelenéséhez vezetett hálózati megoldások tárolórendszerekhez - tárolóhálózatok Storage Area Network (SAN) az adatcseréhez a kliens fájlrendszerek által támogatott blokkszinten, és a szerverek az adattároláshoz fájlszinten Network Attached Storage (NAS). A hagyományos tárolórendszerek és a hálózati tárolórendszerek megkülönböztetésére egy másik retronimát javasoltak: a közvetlen csatolt tárolást (DAS).

A piacon egymás után megjelenő DAS, SAN és NAS az adatokat használó alkalmazások és az adatokat tartalmazó adathordozó bájtjai közötti kapcsolati láncok fejlődését tükrözik. Egyszer régen maguk az alkalmazási programok olvastak és írtak blokkokat, majd az illesztőprogramok részeként megjelentek operációs rendszer. A modern DAS-ban, SAN-ban és NAS-ban a lánc három láncszemből áll: az első a RAID-tömbök létrehozása, a második a metaadatok feldolgozása, amely lehetővé teszi a bináris adatok fájlok és rekordok formájában történő értelmezését, a harmadik pedig a szolgáltatások. adatszolgáltatáshoz az alkalmazáshoz. Különböznek abban, hogy hol és hogyan valósítják meg ezeket a hivatkozásokat. A DAS esetében a tárhely "csupasz", csak az adatok tárolására és elérésére ad lehetőséget, minden más pedig a szerver oldalon történik, kezdve az interfészekkel és a meghajtókkal. A SAN megjelenésével a RAID-szolgáltatás átkerül a tárolási oldalra, minden más ugyanaz marad, mint a DAS esetében. A NAS pedig annyiban különbözik, hogy a metaadatok is átkerülnek a tárolórendszerbe, hogy biztosítsák a fájlelérést, itt a kliensnek csak adatszolgáltatást kell támogatnia.

A SAN megjelenése azután vált lehetővé, hogy a Fibre Channel (FC) protokollt 1988-ban kifejlesztették, és az ANSI 1994-ben szabványként jóváhagyta. A Storage Area Network kifejezés 1999-re nyúlik vissza. Idővel az FC átadta helyét az Ethernetnek, és az iSCSI kapcsolattal rendelkező IP-SAN hálózatok széles körben elterjedtek.

A NAS hálózati tárolószerver ötlete Brian Randall-é, a Newcastle Egyetem munkatársa, és 1983-ban valósították meg UNIX szerveren lévő gépeken. Ez az ötlet annyira sikeres volt, hogy számos vállalat, köztük a Novell, az IBM és a Sun átvette, de végül a NetApp és az EMC vezetőit váltották.

1995-ben Garth Gibson kidolgozta a NAS alapelveit és objektumtároló rendszereket (Object Storage, OBS) hozott létre. Kezdetben az összes lemezműveletet két csoportra osztotta, az egyik a gyakoribb műveleteket tartalmazza, mint például az olvasás és az írás, a másik pedig a ritkább műveleteket, például az elnevezési műveleteket. Aztán a blokkok és fájlok mellé egy másik konténert javasolt, objektumnak nevezte.

Az OBS-t egy új típusú interfész különbözteti meg, ez az úgynevezett objektum. Az adatkliens-szolgáltatások az Object API-n keresztül lépnek kapcsolatba a metaadatokkal. Az adatok tárolása mellett az OBS támogatja a RAID-et is, tárolja az objektumokhoz kapcsolódó metaadatokat, és támogatja az objektum interfészt. A DAS és a SAN, valamint a NAS és az OBS idővel együtt léteznek, de mindegyik hozzáférési típus jobban megfelel egy adott típusú adatnak és alkalmazásnak.

SAN architektúra

Hálózati topológia

A SAN egy nagy sebességű adathálózat, amelyet szerverek és tárolóeszközök összekapcsolására terveztek. A különféle SAN-topológiák (pont-pont, választott hurok és kapcsolás) felváltják a hagyományos szerver-tároló busz kapcsolatokat, és nagyobb rugalmasságot, teljesítményt és megbízhatóságot biztosítanak náluk. A SAN koncepciója azon a képességen alapul, hogy bármelyik kiszolgálót csatlakoztatni lehet bármely, a Fibre Channel protokollon működő tárolóeszközhöz. A SAN csomópontjainak kölcsönhatási elve pont-pont topológiákkal vagy kapcsolásokkal az ábrákon látható. Az Arbitrated Loop SAN-ban az adatátvitel szekvenciálisan történik csomópontról csomópontra. Az adatátvitel megkezdése érdekében az átvivő eszköz választottbírósági eljárást kezdeményez az adatátviteli közeg használati jogáért (innen származik a topológia neve - Arbitrated Loop).

A SAN szállítási alapja a Fibre Channel protokoll, amely réz és száloptikai eszközkapcsolatokat egyaránt használ.

SAN komponensek

A SAN összetevők a következőkre oszthatók:

• Adattárolási erőforrások;
• SAN infrastruktúrát megvalósító eszközök;

Host busz adapterek

Tárolási erőforrások

A tárolási erőforrások közé tartoznak a lemeztömbök, a szalagos meghajtók és a Fibre Channel könyvtárak. A tárolási erőforrások sok képességüket csak akkor tudják megvalósítani, ha a SAN-ban vannak. Tehát lemeztömbök felső osztály Fibre Channel hálózaton keresztül képes replikálni az adatokat a tömbök között, a szalagos könyvtárak pedig Fibre Channel interfésszel közvetlenül átvihetnek adatokat a szalagra a lemeztömbökről, megkerülve a hálózatot és a szervereket (Serverless backup). A piacon a legnépszerűbbek az EMC, Hitachi, IBM, Compaq lemeztömbjei (a Compaq által a Digitaltól örökölt Storage Works család), a szalagos könyvtárgyártók közül pedig meg kell említeni a StorageTek, a Quantum/ATL, az IBM-et.

SAN infrastruktúrát megvalósító eszközök

A SAN-infrastruktúrát megvalósító eszközök a Fibre Channel switchek (Fibre Channel switchek, FC switchek), a hubok (Fibre Channel Hub) és az útválasztók (Fibre Channel-SCSI routerek). A hubok a Fibre Channel Arbitrated Loop ( FC_AL ). A hubok használata lehetővé teszi az eszközök hurokban történő csatlakoztatását és leválasztását a rendszer leállítása nélkül, mivel a hub automatikusan lezárja a hurkot, ha egy eszközt lekapcsolnak, és automatikusan megnyitja a hurkot, ha új eszközt csatlakoztatnak hozzá. Minden hurokváltoztatást komplex inicializálási folyamat kísér. Az inicializálási folyamat többlépcsős, és mielőtt befejeződik, a hurokban történő adatcsere nem lehetséges.

Minden modern SAN kapcsolókra épül, amelyek lehetővé teszik egy teljes értékű hálózati kapcsolat megvalósítását. A kapcsolók nem csak a Fibre Channel eszközöket köthetik össze, hanem korlátozhatják az eszközök közötti hozzáférést is, amihez a switcheken úgynevezett zónák jönnek létre. A különböző zónákban elhelyezett eszközök nem tudnak egymással kommunikálni. A SAN-ban lévő portok száma kapcsolók egymáshoz csatlakoztatásával növelhető. A csatlakoztatott kapcsolók egy csoportját Fibre Channel Fabricnak vagy egyszerűen Fabricnak nevezik. A kapcsolók közötti kapcsolatokat Interswitch Linkeknek vagy röviden ISL-nek nevezik.

Szoftver

A szoftver lehetővé teszi a kiszolgáló hozzáférési útvonalainak redundanciáját a lemeztömbökhöz és a terhelés dinamikus elosztását az útvonalak között. A legtöbb lemeztömb esetében van egy egyszerű módszer annak meghatározására, hogy a különböző vezérlőkön keresztül elérhető portok ugyanahhoz a lemezhez tartoznak-e. Specializált szoftver táblázatot vezet az eszközök elérési útvonalairól, és gondoskodik arról, hogy baleset, új utak dinamikus összekapcsolása és terheléselosztás esetén az utak le legyenek tiltva. Általános szabály, hogy a lemeztömbök gyártói ilyen típusú speciális szoftvereket kínálnak tömbjeikhez. A VERITAS Software a VERITAS Volume Manager szoftvert állítja elő, amely a logikai lemezkötetek fizikai lemezekről való rendszerezésére és redundáns hozzáférési útvonalak biztosítására szolgál a lemezekhez, valamint terheléselosztásra a legtöbb ismert lemeztömb esetében.

Használt protokollok

A SAN-ok alacsony szintű protokollokat használnak:

• Fibre Channel Protocol (FCP), SCSI átvitel Fibre Channelen keresztül. Leggyakrabban használt Ebben a pillanatban protokoll . Elérhető 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s és 10 Gbit/s.
• iSCSI, SCSI átvitel TCP/IP-n keresztül.
• FCoE, FCP/SCSI átvitel tiszta Etherneten keresztül.
• FCIP és iFCP, FCP/SCSI tokozás és átvitel IP-csomagokban.
• HyperSCSI, SCSI Etherneten keresztüli szállítás.
• FICON átvitel Fibre Channelen keresztül (csak nagyszámítógépek használják).
• ATA over Ethernet, ATA over Ethernet szállítás.
• SCSI és/vagy TCP/IP átvitel InfiniBandon (IB) keresztül.

Előnyök

• A külső tárolórendszereken található adatokhoz való hozzáférés nagy megbízhatósága. A SAN topológia függetlensége a használt tárolórendszerektől és szerverektől.
• Központosított adattárolás (megbízhatóság, biztonság).
• A váltások és adatok kényelmes központi kezelése.
• Intenzív I / O forgalom átvitele külön hálózatba - a LAN tehermentesítése.
• Nagy teljesítmény és alacsony késleltetés.
• A SAN logikai tervezés méretezhetősége és rugalmassága
• A SAN földrajzi méretei a klasszikus DAS-szal ellentétben gyakorlatilag korlátlanok.
• Az erőforrások szerverek közötti gyors elosztásának képessége.
• Hibatűrő fürtmegoldások felépítése további költségek nélkül a meglévő SAN alapján.
• egyszerű áramkör Tartalékmásolat- minden adat egy helyen.
• Elérhetőség további jellemzőkés szolgáltatások (pillanatképek, távoli replikáció).
• Magas biztonsági SAN.

A tárolórendszerek megosztása általában leegyszerűsíti az adminisztrációt, és némi rugalmasságot biztosít, mivel a kábeleket és lemeztömböket nem kell fizikailag szállítani és áthuzalozni egyik szerverről a másikra.

Egy másik előny a szerverek közvetlenül a tárolóhálózatról történő indításának lehetősége. Ezzel a konfigurációval gyorsan és egyszerűen kicserélheti a meghibásodott