Мережа зберігання даних (SAN). СПК
|
Мере́жа зберіга́ння да́них (МЗД) (Storage Area Network (SAN)) — архітектурне рішення для підключення зовнішніх пристроїв зберігання даних, таких як дискові масиви, стрічкові бібліотеки, оптичні накопичувачі, до серверів таким чином, щоб операційна система розпізнала підключені ресурси як локальні.
МЗД (SAN) характеризується наданням т. зв. мережевих блокових засобів (як правило за допомогою протоколів AoE)), в той час як мережеві сховища даних (NAS (Network Attached Storage)) націлені на надання доступу до даних, які зберігаються на їх файловій системі за допомогою мережевої файлової системи (такої як NFS, SMB/CIFS iSCSI, або AppleTalk).
Варто також звернути увагу, що категоричний поділ типу «SAN — це тільки мережеві диски, NAS — це тільки мережева ФС» є штучним: з появою iSCSI почалося взаємне проникнення технологій з метою підвищення гнучкості і зручності їх застосування. Наприклад, а 2003 році NetApp вже надавали iSCSI на своїх NAS, а EMC і HDS — навпаки, пропонували NAS-фронтенди для своїх SAN-масивів[1].
Зміст
Типи мереж
Більшість мереж зберігання даних використовує протокол SCSI для зв’язку між серверами та пристроями зберігання даних на рівні шинної топології. Оскільки протокол SCSI не призначений для формування мережевих пакетів, в мережах зберігання даних використовують низькорівневі протоколи:
- Fibre Channel Protocol (FCP), транспорт SCSI через Fibre Channel. Найчастіше
використовуваний на цей час. Існує у в варіантах 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s, 10 Gbit/s, 16 Gbit/s, 20 Gbit/s.
- iSCSI, транспорт SCSI через TCP/IP.
- iSER, транспорт iSCSI через InfiniBand / RDMA.
- SRP, транспорт SCSI через InfiniBand / RDMA
- FCoE, транспортування FCP/SCSI поверх «чистого» Ethernet.
- FCIP та iFCP, інкапсуляція та передача FCP/SCSI в пакетах IP.
- HyperSCSI, транспорт SCSI через Ethernet.
- FICON транспорт через Fibre Channel (використвується лише у мейнфреймах).
- ATA over Ethernet, транспорт ATA через Ethernet.
Спільне використання пристроїв зберігання
Рушієм розвитку мереж зберігання даних став вибуховий ріст обсягу ділової інформації (такої як електронна пошта, бази даних і високонавантажені файлові сервери), які потребують високошвидкісного доступу до дискових пристроїв на блочному рівні. Раніше напідприємствах використовували «острови» високошвидкісних дискових масивів SCSI.Кожний такий масив виділявся для конкретної програми і був доступний як певна кількість «віртуальних ЖМД» (LUN'ів).
Мережа зберігання даних дає змогу об’єднати ці «острови» засобами високошвидкісної мережі. Також без використання технологій SCSI-транспорту неможливо організувати відмовостійкі кластери, в яких один сервер під’єднується до двох і більше дискових масивів, які розташовані на великій відстані один від одного на випадок стихійних лих.
Мережа зберігання допомогає підвищити ефективність використання ресурсів систем зберігання, оскільки дає змогу виділити будь який ресурс будь якому вузлу мережі.
Варто не забувати і про пристрої резервного копіювання, які також під’єднуються до МЗД. Сьогодні існують промислові стрічкові бібліотеки (на кілька тисяч стрічок) від провідних брендів, так і low-end рішення для малого бізнесу. Мережі зберігання даних дають змогу під’єднати до одного вузла кілька стрічкових бібліотек, забезпечивши таким чином сховище даних для резервного копіювання від сотень терабайт до кількох петабайт.
Переваги
Спільне використання систем зберігання зазвичай спрощує адміністрування збільшує гнучкість системи, оскільки кабелі і дискові масиви не потрібно фізично транспортувати і перекомутовувати від одного сервера до іншого.
Ще однією перевагою є можливість завантажувати сервери безпосередньо з мережі зберігання. За такої конфігурації можна швидко і легко замінити несправний сервер, переконфігурувавши SAN таким чином, що сервер-заміна буде завантажуватися з LUN'а несправного сервера. Ця процедура може тривати з півгодини. Ідея відносно нова, але вже використовується в нових датацентрах. Додатковою перевагою є можливість на сервері зібрати RAID-дзеркало з LUN'ів, які надані серверу з двох різних дискових масивів. У цьому випадку повна відмова одного з масивів не зашкодить серверу.
Мережі зберігання також допомагають більш ефективно відновлювати працездатність сервера після відмови. В SAN може входити віддалена частина з вторинним пристроєм зберігання. У такому разі можна використовувати реплікацію, реалізовану на рівні контролерів масивів або за допомогою спеціальних апаратних засобів. Оскільки канали WAN на базі протоколу IP зустрічаються часто, то були розроблені протоколи Fibre Channel over IP (FCIP) та iSCSI з метою розширити єдину SAN засобами мереж на базі протоколу IP. Попит на такі рішення значно зріс після подій 11 вересня 2001 р. в США.
Порівняння технологій обміну даними
Часом порівнюють SAN і NAS, розглядаючи насправді різницю між мережевим диском і мережевою ФС, яка полягає в тому, хто обслуговує файлову систему з даними. У випадку мережевого диска («блокового пристрою», англ. block device):
- обмін даними з ним по мережі здійснюється блоками як і з локальним SCSI- або SATA-
диском;
- файлова система створюється клієнтом і зазвичай використовується виключно ним.У випадку мережевої файлової системи («ресурс з спільним/розділюваним доступом»не зберігає, а лише передає дані):
- обмін даними по мережі відбувається з використанням більш високорівневихпонять «файл» і «каталог», які відповідають об’єктам підлеглої «справжньої ФС» на фізичних дисках (або логічних у разі застосування RAID, LVM);
- ця файлова система створюється і обслуговується в межах віддаленої системи, прицьому її можна одночасно використовувати на читання і запис
Топологія мережі
Однокомутаторна структура
Однокомутаторна структура (single-switch fabric) складається з одного комутатора Fibre Channel, сервера і системи зберігання даних. Зазвичай ця топологія є базовою для всіх стандартних рішень — інші топології створюють об’єднанням однокомутаторних комірок.[2]
Дерево або Каскадна структура
Каскадна структура (cascaded fabric) — набір комірок, комутатори яких з'єднані в дерево за допомогою міжкомутаторних сполук (Inter-Switch link, ISL). Під час ініціалізації мережі комутатори вибирають «верхівку дерева» (principal switch, головний комутатор) і присвоюють міжкомутаторним з’єднанням статус «upstream» (вгору) або «downstream» (вниз) залежно від того, веде це з’єднання в напрямку головного комутатора чи на периферію.
Гратка
Гратка (meshed fabric) — це набір комірок, в яких комутатор комірки з'єднаний зі всіма іншими комутаторами. У разі відмови одного міжкомутаторного з'єднання зв'язність мережі не втрачається. Недоліком є надлишковість з'єднань.
Кільце
Кільце (ring fabric) — практично повторює схему топології гартка. Серед переваг — використання меншої кількості ISL з'єднань.
