Serveru uzglabāšanas sistēmas. SAS, NAS, SAN: solis ceļā uz uzglabāšanas tīkliem. Uzglabāšanas topoloģijas opcijas

Informācija ir mūsdienu biznesa virzītājspēks, un to šobrīd uzskata par visvērtīgāko jebkura uzņēmuma stratēģisko vērtību. Informācijas daudzums eksponenciāli pieaug līdz ar globālo tīklu pieaugumu un e-komercijas attīstību. Lai gūtu panākumus informācijas karā, jums ir nepieciešama efektīva stratēģija svarīgāko digitālo līdzekļu - datu - glabāšanai, aizsardzībai, koplietošanai un pārvaldībai gan šodien, gan tuvākajā nākotnē.

Krātuves pārvaldība ir kļuvusi par vienu no aktuālākajām stratēģiskajām problēmām, ar ko saskaras departamenta darbinieki. informācijas tehnoloģijas. Sakarā ar interneta attīstību un fundamentālām izmaiņām biznesa procesos informācija uzkrājas vēl nebijušā ātrumā. Papildus steidzamajai problēmai, ar kuras palīdzību tiek nodrošināts pastāvīgs glabātās informācijas apjoma pieaugums, ne mazāk aktuāla ir arī problēma, kas saistīta ar datu glabāšanas uzticamības un pastāvīgas informācijas pieejamības nodrošināšanu. Daudziem uzņēmumiem datu piekļuves formula “24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, 365 dienas gadā” ir kļuvusi par normu.

Atsevišķa datora gadījumā atmiņas sistēmu (SHD) var saprast kā atsevišķu iekšēji grūti   disks vai disku sistēma. Ja mēs runājam par korporatīvo krātuvi, tad tradicionāli mēs varam atšķirt trīs glabāšanas tehnoloģijas: tiešā pievienotā krātuve (DAS), tīkla pievienošanas krātuve (NAS) un krātuves apgabala tīkls (SAN).

  Tiešā pievienotā krātuve (DAS)

DAS tehnoloģija nozīmē tiešu (tiešu) diskdziņu savienojumu ar serveri vai datoru. Šajā gadījumā diskdziņi (cietie diski, lenšu diskdziņi) var būt gan iekšēji, gan ārēji. Vienkāršākais DAS sistēmas gadījums ir viens disks servera vai datora iekšpusē. Turklāt DAS sistēmai var piedēvēt arī iekšējā RAID disku masīva organizēšanu, izmantojot RAID kontrolleri.

Ir vērts atzīmēt, ka, neraugoties uz formālo iespēju izmantot terminu DAS-sistēma attiecībā uz atsevišķu disku vai iekšējo disku masīvu, ar DAS sistēmu saprot ārēju statīvu vai grozu ar diskiem, ko var uzskatīt par atsevišķu uzglabāšanas sistēmu (1. att.). Papildus neatkarīgai enerģijas padevei šādām autonomām DAS sistēmām ir specializēts kontrolieris (procesors) piedziņas masīva pārvaldīšanai. Piemēram, RAID kontrolieris ar spēju organizēt dažāda līmeņa RAID masīvus var darboties kā tāds kontrolieris.

Att. 1. DAS glabāšanas sistēmas piemērs

Jāatzīmē, ka atsevišķām DAS sistēmām var būt vairāki ārējie I / O kanāli, kas dod iespēju DAS sistēmai vienlaikus pievienot vairākus datorus.

Saskarnes diskdziņu (iekšējo vai ārējo) savienošanai DAS tehnoloģijā var būt SCSI (mazo datorsistēmu saskarne), SATA, PATA un Fiber Channel. Ja savienošanai galvenokārt tiek izmantoti SCSI, SATA un PATA iekšējie diskdziņi, Fiber Channel interfeiss tiek izmantots tikai savienojumam ārējie diskdziņi un autonomas uzglabāšanas sistēmas. Fiber Channel saskarnes priekšrocība šajā gadījumā ir tā, ka tai nav stingru garuma ierobežojumu, un to var izmantot, ja serveris vai dators, kas savienots ar DAS sistēmu, atrodas ievērojamā attālumā no tā. SCSI un SATA saskarnes var izmantot arī, lai savienotu ārējās atmiņas sistēmas (šajā gadījumā SATA saskarni sauc par eSATA), tomēr šīm saskarnēm ir stingri noteikts maksimālais kabeļa garums, kas savieno DAS sistēmu un pievienoto serveri.

Galvenās DAS sistēmu priekšrocības ir to zemās izmaksas (salīdzinājumā ar citiem glabāšanas risinājumiem), ērta izvietošana un administrēšana, kā arī liela ātruma datu apmaiņa starp glabāšanas sistēmu un serveri. Patiesībā tieši šī iemesla dēļ viņi ir ieguvuši lielu popularitāti mazu biroju un mazu korporatīvo tīklu segmentā. Tajā pašā laikā DAS sistēmām ir arī savi trūkumi, kas ietver sliktu vadāmību un nepietiekamu resursu izmantošanu, jo katrai DAS sistēmai ir nepieciešams pieslēgt speciālu serveri.

Pašlaik DAS-sistēmas ieņem vadošo pozīciju, taču šo sistēmu pārdošanas daļa nepārtraukti samazinās. DAS sistēmas pakāpeniski tiek aizstātas ar vai nu universāliem risinājumiem ar iespēju vienmērīgi migrēt no NAS sistēmām, vai arī sistēmām, kas nodrošina iespēju tās izmantot kā DAS un NAS un pat SAN sistēmas.

DAS sistēmas jāizmanto gadījumos, kad nepieciešams palielināt viena servera diska vietu un pārvietot to ārpus lodziņa. DAS sistēmas var ieteikt arī lietošanai ar darbstacijām, kas apstrādā lielu informācijas daudzumu (piemēram, nelineārām video rediģēšanas stacijām).

  Tīkla pievienotā krātuve (NAS)

NAS sistēmas ir tīkla glabāšanas sistēmas, kas ir tieši savienotas ar tīklu tādā pašā veidā kā tīkla drukas serveris, maršrutētājs vai jebkura cita tīkla ierīce (2. att.). Faktiski NAS sistēmas ir failu serveru evolūcija: atšķirība starp tradicionālo failu serveri un NAS ierīci ir aptuveni tāda pati kā starp aparatūras tīkla maršrutētāju un programmatūras serveri, kura pamatā ir īpaši izveidots serveris.

Att. 2. NAS glabāšanas sistēmas piemērs

Lai saprastu atšķirību starp tradicionālo failu serveri un NAS ierīci, atcerēsimies, ka tradicionālais failu serveris ir paredzēts dators (serveris), kurā tiek glabāta tīkla lietotājiem pieejamā informācija. Informācijas glabāšanai var izmantot serverī uzstādītos cietos diskus (parasti tie tiek uzstādīti īpašos grozos) vai arī serverim var pievienot DAS ierīces. Failu servera administrēšana tiek veikta, izmantojot servera operētājsistēmu. Šī pieeja uzglabāšanas sistēmu organizēšanai pašlaik ir vispopulārākā mazo lokālo tīklu segmentā, taču tai ir viens būtisks trūkums. Fakts ir tāds, ka universāls serveris (un pat kombinācijā ar servera operētājsistēmu) nekādā ziņā nav lēts risinājums. Tajā pašā laikā visvairāk funkcionalitāteraksturīgs universālajam serverim, failu serveris vienkārši netiek izmantots. Ideja ir izveidot optimizētu failu serveri ar optimizētu operētājsistēmu un sabalansētu konfigurāciju. Tieši šo jēdzienu iemieso NAS ierīce. Šajā ziņā NAS ierīces var uzskatīt par “plāniem” failu serveriem vai, kā tos citādi dēvē, par datnēm.

Papildus optimizētai OS, atbrīvotai no visām funkcijām, kas nav saistītas ar failu sistēmas uzturēšanu un datu ievades / izvades ieviešanu, NAS sistēmām ir failu sistēma, kas ir optimizēta piekļuves ātrumam. NAS sistēmas ir izstrādātas tādā veidā, ka visa to skaitļošanas jauda ir vērsta tikai uz failu uzturēšanu un glabāšanu. Pati operētājsistēma atrodas zibatmiņā un to ir iepriekš instalējis ražotājs. Protams, ar izeju jaunā versija   OS lietotājs var patstāvīgi “pārspīlēt” sistēmu. NAS ierīču pievienošana tīklam un to konfigurēšana ir diezgan vienkāršs uzdevums, un tas ir pieņemams jebkuram pieredzējušam lietotājam, nemaz nerunājot par sistēmas administratoru.

Tādējādi, salīdzinot ar tradicionālajiem failu serveriem, NAS ierīces ir produktīvākas un lētākas. Pašlaik gandrīz visas NAS ierīces ir orientētas uz izmantošanu Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) tīklos, kuru pamatā ir TCP / IP protokoli. Piekļuve NAS ierīcēm tiek veikta, izmantojot īpašus failu piekļuves protokolus. Visizplatītākie failu piekļuves protokoli ir CIFS, NFS un DAFS.

CIF(Kopējā interneta failu sistēmas sistēma) ir protokols, kas nodrošina piekļuvi failiem un pakalpojumiem attālie datori (ieskaitot internetu) un izmanto klienta un servera mijiedarbības modeli. Klients izveido pieprasījumu serverim piekļuvei failiem, serveris izpilda klienta pieprasījumu un atdod sava darba rezultātu. CIFS protokolu tradicionāli izmanto vietējos tīklos ar Windows, lai piekļūtu failiem. CIFS datu pārvadāšanai izmanto TCP / IP protokolu. CIFS nodrošina FTP līdzīgu funkcionalitāti ( Failu pārsūtīšana   Protokols), bet nodrošina klientus ar uzlabotu failu kontroli. Tas arī ļauj koplietot piekļuvi failiem starp klientiem, izmantojot bloķēšanu un auto atkopšana   komunikācija ar serveri tīkla kļūmes gadījumā.

Protokols Nfs   (Tīkla failu sistēma - tīkla failu sistēma) tradicionāli tiek izmantota UNIX platformās, un tā ir sadalītas failu sistēmas un tīkla protokola kombinācija. NFS izmanto arī klienta un servera mijiedarbības modeli. NFS protokols nodrošina piekļuvi failiem, kas atrodas attālajā resursdatorā (serverī), it kā tie atrastos lietotāja datorā. NFS datu pārvadāšanai izmanto TCP / IP protokolu. NFS darbībai internetā tika izstrādāts WebNFS protokols.

Protokols   DAFS(Tiešas piekļuves failu sistēma - tieša piekļuve failu sistēma) ir standarta failu piekļuves protokols, kura pamatā ir NFS. Šis protokols ļauj lietojumprogrammām pārsūtīt datus, apejot operētājsistēmu un tās buferzonu tieši transporta resursiem. DAFS protokols nodrošina lielu faila I / O ātrumu un samazina procesora slodzi, ievērojami samazinot operāciju un pārtraukumu skaitu, kas parasti nepieciešami, apstrādājot tīkla protokolus.

DAFS tika izstrādāts, koncentrējoties uz izmantošanu klasteru un serveru vidē datu bāzēm un dažādām interneta lietojumprogrammām, kas vērstas uz nepārtrauktu darbību. Tas nodrošina mazāko piekļuves kavējumu piekļuvei koplietotajiem failu resursiem un datiem, kā arī atbalsta viedos mehānismus sistēmas un datu veselības atjaunošanai, kas padara to pievilcīgu izmantošanai NAS sistēmās.

Rezumējot, NAS sistēmas var ieteikt lietošanai daudzplatformu tīklos, ja tas nepieciešams tīkla pieeja   failiem un diezgan svarīgi faktori ir atmiņas administrēšanas instalēšanas ērtība. Lielisks piemērs ir NAS kā faila servera izmantošana neliela uzņēmuma birojā.

  Uzglabāšanas zonas tīkls (SAN)

Patiesībā SAN vairs nav atsevišķa ierīce, bet gan integrēts risinājums, kas ir specializēta tīkla infrastruktūra datu glabāšanai. Uzglabāšanas tīkli ir integrēti kā atsevišķi specializēti apakštīkli vietējā (LAN) vai globālajā (WAN) tīklā.

Būtībā SAN savieno vienu vai vairākus serverus (SAN serverus) ar vienu vai vairākām atmiņas ierīcēm. SAN tīkli ļauj jebkuram SAN serverim piekļūt jebkurai atmiņas ierīcei, neielādējot citus serverus vai vietējais tīkls. Turklāt ir iespējama datu apmaiņa starp datu glabāšanas ierīcēm bez serveru līdzdalības. Faktiski SAN tīkli ļauj ļoti lielam skaitam lietotāju uzglabāt informāciju vienuviet (ar ātru centralizētu piekļuvi) un dalīties tajā. Kā atmiņas ierīces var izmantot RAID masīvus, dažādas bibliotēkas (lentes, magneto-optiskās utt.), Kā arī JBOD sistēmas (disku masīvus, kas nav integrēti RAID).

Glabāšanas tīkli sāka intensīvi attīstīties, un tos ieviesa tikai 1999. gadā.

Tāpat kā lokālos tīklus principā var veidot, balstoties uz dažādām tehnoloģijām un standartiem, arī SAN veidošanai var izmantot dažādas tehnoloģijas. Bet tāpat kā Ethernet standarts (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) ir kļuvis par lokālo tīklu faktisko standartu, uzglabāšanas tīklos dominē Fibre Channel (FC) standarts. Faktiski tieši Fiber Channel standarta izstrāde noveda pie pašas SAN koncepcijas izstrādes. Vienlaikus jāatzīmē, ka arvien populārāks kļūst iSCSI standarts, uz kura pamata ir iespējams veidot arī SAN tīklus.

Līdztekus ātrgaitas parametriem, viena no svarīgākajām Fiber Channel priekšrocībām ir spēja strādāt lielos attālumos un topoloģijas elastība. Uzglabāšanas tīkla topoloģijas veidošanas koncepcija balstās uz tiem pašiem principiem kā tradicionālie vietējie tīkli, kuru pamatā ir slēdži un maršrutētāji, kas ievērojami vienkāršo vairāku mezglu sistēmas konfigurāciju izveidi.

Ir vērts atzīmēt, ka Fiber Channel standartā datu pārraidei tiek izmantoti gan Fiber Channel, gan vara kabeļi. Organizējot piekļuvi ģeogrāfiski attāliem mezgliem līdz 10 km attālumā, signāla pārraidei tiek izmantots standarta aprīkojums un viena režīma šķiedra. Ja mezgli ir izvietoti lielākā attālumā (desmitiem vai pat simtiem kilometru), tiek izmantoti speciāli pastiprinātāji.

  SAN tīkla topoloģija

Tipiska uz šķiedru kanālu balstīta SAN ir parādīta 2. attēlā. 3. Šāda SAN tīkla infrastruktūra sastāv no atmiņas ierīcēm ar Fibre Channel interfeisu, SAN serveriem (serveriem, kas savienoti gan ar lokālo tīklu, izmantojot Ethernet interfeisu, gan ar SAN tīklu, izmantojot Fiber Channel interfeisu), gan no komutācijas rūpnīcas (Fiber Channel Fabric). , kas ir izveidots, izmantojot Fiber Channel slēdžus (centrmezglus) un ir optimizēts lielu datu bloku pārsūtīšanai. Tīkla lietotāju piekļuve uzglabāšanas sistēmai tiek realizēta, izmantojot SAN serverus. Ir svarīgi, lai satiksme SAN tīklā būtu nodalīta no vietējā tīkla IP trafika, kas, protams, var samazināt vietējā tīkla slodzi.

Att. 3. Tipiska SAN tīkla diagramma

  SAN priekšrocības

Galvenās SAN tehnoloģijas priekšrocības ir augsta veiktspēja, augsts datu pieejamības līmenis, lieliska mērogojamība un vadāmība, spēja konsolidēt un virtualizēt datus.

Fibre Channel komutācijas rūpnīcas ar nebloķējošu arhitektūru ļauj vienlaicīgi vairākiem SAN serveriem piekļūt uzglabāšanas ierīcēm.

SAN arhitektūrā datus var viegli pārvietot no vienas atmiņas ierīces uz otru, kas optimizē datu izvietojumu. Tas ir īpaši svarīgi gadījumos, kad vairākiem SAN serveriem ir nepieciešama vienlaicīga piekļuve tām pašām atmiņas ierīcēm. Ņemiet vērā, ka datu apvienošanas process nav iespējams, ja tiek izmantotas citas tehnoloģijas, piemēram, ja izmantojat DAS ierīces, tas ir, atmiņas ierīces, kas ir tieši savienotas ar serveriem.

Vēl viena SAN arhitektūras piedāvātā funkcija ir datu virtualizācija. Virtualizācijas ideja ir nodrošināt SAN serveriem piekļuvi resursiem, nevis atsevišķām atmiņas ierīcēm. Tas ir, serveriem nevajadzētu “redzēt” atmiņas ierīces, bet gan virtuālos resursus. Virtualizācijas praktiskai īstenošanai starp SAN serveriem un diska ierīcēm var novietot īpašu virtualizācijas ierīci, kurai glabāšanas ierīces ir savienotas, no vienas puses, un SAN serverus, no otras puses. Turklāt daudzi mūsdienu FC slēdži un HBA nodrošina virtualizācijas iespējas.

Nākamā SAN tīklu sniegtā iespēja ir attālo datu atspoguļošanas ieviešana. Datu atspoguļošanas princips ir informācijas kopēšana vairākos datu nesējos, kas palielina informācijas glabāšanas uzticamību. Datu atspoguļošanas vienkāršākā gadījuma piemērs ir divu disku apvienojums RAID masīvā 1. līmenī. Šajā gadījumā to pašu informāciju vienlaikus reģistrē divos diskos. Šīs metodes trūkumu var uzskatīt par abu disku lokālo atrašanās vietu (parasti diski atrodas vienā grozā vai bagāžniekā). Uzglabāšanas tīkli var novērst šo trūkumu un nodrošina iespēju atspoguļot ne tikai atsevišķas atmiņas ierīces, bet arī pašus SAN tīklus, kas var atrasties simtiem kilometru attālumā viens no otra.

Vēl viena SAN priekšrocība ir organizācijas vienkāršība. dublējums   dati. Tradicionālajai dublēšanas tehnoloģijai, ko izmanto lielākajā daļā lokālo tīklu, ir nepieciešams īpašs rezerves serveris un, pats galvenais, īpaša tīkla joslas platums. Faktiski rezerves darbības laikā serveris pats kļūst nepieejams lokālā tīkla lietotājiem. Patiesībā tas ir iemesls, kāpēc dublējumi parasti tiek veikti naktī.

Uzglabāšanas tīklu arhitektūra pieļauj principiāli atšķirīgu pieeju dublēšanas problēmai. Šajā gadījumā rezerves serveris ir neatņemama SAN tīkla sastāvdaļa un tieši savienojas ar komutācijas rūpnīcu. Šajā gadījumā rezerves trafiks ir izolēts no vietējā tīkla trafika.

  Iekārtas, ko izmanto, lai izveidotu SAN

Kā jau minēts, SAN tīkla izvietošanai ir vajadzīgas atmiņas ierīces, SAN serveri un aprīkojums komutācijas rūpnīcas celtniecībai. Komutācijas rūpnīcās ietilpst gan fiziskā slāņa ierīces (kabeļi, savienotāji), gan savienojuma ierīces SAN mezglu savienošanai ar otru, tulkošanas ierīces, kas veic Fiber Channel (FC) protokola konvertēšanas funkcijas citos protokolos, piemēram SCSI, FCP, FICON, Ethernet, ATM vai SONET.

Kabeļi

Kā jau minēts, SAN ierīču savienošanai Fiber Channel standarts ļauj izmantot gan optiskās šķiedras, gan vara kabeļus. Tajā pašā laikā vienā SAN tīklā var izmantot dažādu veidu kabeļus. Vara kabeli izmanto nelieliem attālumiem (līdz 30 m), bet optisko šķiedru kabeli izmanto gan īsiem, gan attālumiem līdz 10 km un vairāk. Tiek izmantoti gan daudzmodu (multimode), gan vienmoda (Singlemode) optiskās šķiedras kabeļi, turklāt multimode tiek izmantoti attālumiem līdz 2 km, bet vienmoda - lieliem attālumiem.

Līdzāspastāvēšana dažādi veidi   kabeļi tajā pašā SAN tīklā tiek nodrošināti, izmantojot īpašus pārveidotāju GBIC interfeisus (Gigabit Interface Converter) un MIA (Media Interface Adapter).

Fiber Channel standarts nodrošina vairākus iespējamos pārraides ātrumus (sk. Tabulu). Ņemiet vērā, ka pašlaik visizplatītākie FC-ierīces 1., 2. un 4. standarts GFC. Tajā pašā laikā tiek nodrošināta ātrgaitas ierīču savietojamība ar zemāka ātruma ierīcēm, tas ir, 4 GFC standarta ierīce automātiski atbalsta GFC 1. un 2. standarta ierīces savienojumu.

Savienojuma ierīces (Savienojošā ierīce)

Fiber Channel standarts ļauj ierīču savienošanai izmantot dažādas tīkla topoloģijas, piemēram, point-to-point, arbitrāžas cilpa (FC-AL) un komutētā auduma arhitektūru.

Punkta-punkta topoloģiju var izmantot, lai izveidotu savienojumu ar serveri ar speciālu glabāšanas sistēmu. Šajā gadījumā dati netiek koplietoti ar SAN tīkla serveriem. Faktiski šī topoloģija ir DAS sistēmas variants.

Lai ieviestu top-point-topoloģiju, jums vismaz ir nepieciešams serveris, kas aprīkots ar Fiber Channel adapteri, un atmiņas ierīce ar Fiber Channel interfeisu.

Dalītās piekļuves gredzena (FC-AL) topoloģija nozīmē ierīces savienojuma shēmu, kurā dati tiek pārsūtīti pa loģiski slēgtu cilpu. Izmantojot FC-AL gredzenu topoloģiju, centrmezgli vai šķiedru kanālu slēdži var darboties kā savienojuma ierīces. Izmantojot centrmezglus, joslas platums tiek dalīts starp visiem gredzena mezgliem, savukārt katrs slēdža ports nodrošina protokola joslas platumu katram mezglam.

Att. 4. attēlā parādīts Fiber Channel koplietojamas piekļuves gredzena piemērs.

Att. 4. Šķiedras kanāla koplietojamas piekļuves gredzena paraugs

Konfigurācija ir līdzīga fiziskajai zvaigznei un loģiskajam gredzenam, ko izmanto vietējos tīklos, pamatojoties uz Token Ring tehnoloģiju. Turklāt, tāpat kā Token Ring tīklos, dati pārvietojas pa gredzenu vienā virzienā, taču atšķirībā no Token Ring tīkliem ierīce var pieprasīt tiesības pārsūtīt datus, nevis gaidīt tukšu marķieri no slēdža. Dalītā piekļuves šķiedru kanālu gredzeni var adresēt līdz 127 portiem, tomēr, kā liecina prakse, tipiskajos FC-AL gredzenos ir līdz 12 mezgliem, un pēc 50 mezglu pievienošanas veiktspēja tiek krasi samazināta.

Fiber Channel komutētā auduma topoloģija tiek ieviesta, pamatojoties uz Fiber Channel komutatoriem. Šajā topoloģijā katrai ierīcei ir loģisks savienojums ar jebkuru citu ierīci. Faktiski savienotās arhitektūras šķiedru kanālu slēdži veic tās pašas funkcijas kā tradicionālie Ethernet slēdži. Atgādiniet, ka atšķirībā no centrmezgla slēdzis ir ātrgaitas ierīce, kas nodrošina savienojumu “viens pret vienu” un apstrādā vairākus vienlaicīgus savienojumus. Jebkurš mezgls, kas savienots ar Fiber Channel slēdzi, saņem protokola joslas platumu.

Vairumā gadījumu lielu SAN izveidošanai tiek izmantota jaukta topoloģija. Zemākā līmenī tiek izmantoti FC-AL gredzeni, savienoti ar zemas veiktspējas slēdžiem, kas savukārt ir savienoti ar ātrgaitas slēdžiem, nodrošinot augstāko iespējamo caurlaides spēju. Vairākus slēdžus var savienot viens ar otru.

Apraides ierīces

Apraides ierīces ir starpposma ierīces, kas pārveido Fiber Channel protokolu augstāka slāņa protokolos. Šīs ierīces ir paredzētas, lai Fiber Channel tīklu savienotu ar ārēju WAN tīklu, vietējo tīklu, kā arī dažādas ierīces un serverus Fiber Channel tīklam. Šādas ierīces ir tilti, šķiedru kanālu adapteri (HBA), maršrutētāji, vārtejas un tīkla adapteri. Apraides ierīču klasifikācija parādīta 5. attēlā.

Att. 5. Apraides ierīču klasifikācija

Visizplatītākās tulkošanas ierīces ir uz PCI balstītas HBA, kuras izmanto serveru savienošanai ar Fiber Channel tīklu. Tīkla adapteri ļauj savienot vietējos Ethernet tīklus ar Fibre Channel tīkliem. Tiltus izmanto, lai SCSI atmiņas ierīces savienotu ar šķiedru kanālu tīklu. Jāatzīmē, ka nesen   gandrīz visām glabāšanas ierīcēm, kas paredzētas lietošanai SAN, ir integrēts šķiedru kanāls, un tām nav nepieciešami tilti.

Datu glabāšanas ierīces

SAN tīkli kā atmiņas ierīces var izmantot gan cietos diskus, gan lentes diskus. Ja mēs runājam par iespējamām konfigurācijām, kā cietos diskus izmantot kā atmiņas ierīces SAN tīklos, tad tie var būt gan JBOD masīvi, gan RAID disku masīvi. Tradicionāli SAN tīklu glabāšanas ierīces ir pieejamas ārēju statīvu vai grozu veidā, kas aprīkoti ar specializētu RAID kontrolieri. Atšķirībā no NAS vai DAS ierīcēm, SAN sistēmu ierīces ir aprīkotas ar Fibre Channel interfeisu. Tajā pašā laikā pašiem diskiem var būt vai nu SCSI, vai SATA saskarne.

Papildus cieta diska glabāšanas ierīcēm, SAN tīklos plaši izmanto lenšu diskus un bibliotēkas.

SAN serveri

SAN serveri atšķiras no parastajiem lietojumprogrammu serveriem tikai ar vienu detaļu. Papildus Ethernet tīkla adapterim servera mijiedarbībai ar lokālo tīklu tie ir aprīkoti ar HBA adapteri, kas ļauj tos savienot ar Fibre Channel bāzes SAN tīkliem.

  Intel glabāšanas sistēmas

Tālāk apskatīsim dažus īpašus Intel atmiņas ierīču piemērus. Stingri sakot, Intel neizlaiž pilnīgus risinājumus un nodarbojas ar platformu un atsevišķu komponentu izstrādi un ražošanu uzglabāšanas sistēmu veidošanai. Balstoties uz šīm platformām, daudzi uzņēmumi (ieskaitot vairākus Krievijas uzņēmumus) ražo gatavus risinājumus un pārdod tos saskaņā ar saviem logotipiem.

  Intel ierakstu glabāšanas sistēma SS4000-E

Intel ierakstu glabāšanas sistēma SS4000-E ir NAS ierīce, kas paredzēta lietošanai mazos un vidējos birojos un daudzplatformu lokālajos tīklos. Izmantojot Intel ievades datu glabāšanas sistēmu SS4000-E, klienti, kuru pamatā ir Windows, Linux un Macintosh platformas, iegūst dalītu tīkla piekļuvi datiem. Turklāt Intel Entry Storage System SS4000-E var darboties gan kā DHCP serveris, gan kā DHCP klients.

Intel ierakstu glabāšanas sistēma SS4000-E ir kompakts ārējs plaukts ar iespēju instalēt līdz četriem diskdziņiem ar sATA interfeiss   (6. att.). Tādējādi, izmantojot diskus, kuru ietilpība ir 500 GB, maksimālā sistēmas ietilpība var būt 2 TB.

Att. 6. Intel ierakstu glabāšanas sistēma SS4000-E

Intel ierakstu glabāšanas sistēmā SS4000-E tiek izmantots SATA RAID kontrolieris, kas atbalsta RAID 1., 5. un 10. līmeni. šī sistēma   ir NAS ierīce, tas ir, faktiski, “plāns” failu serveris, datu glabāšanas sistēmai jābūt ar specializētu procesoru, atmiņu un mirgojošu operētājsistēmu. Intel ievades atmiņas sistēmā SS4000-E izmantotais procesors ir Intel 80219 ar takts frekvenci 400 MHz. Turklāt operētājsistēmas uzglabāšanai sistēma ir aprīkota ar 256 MB DDR atmiņas un 32 MB zibatmiņas. Izmantotā operētājsistēma ir Linux Kernel 2.6.

Lai izveidotu savienojumu ar vietējo tīklu, sistēma nodrošina divu kanālu gigabitu tīkla kontrolieri. Turklāt ir arī divi USB porti.

Intel ieejas datu glabāšanas sistēmas SS4000-E atmiņas ierīce atbalsta CIFS / SMB, NFS un FTP protokolus, un ierīces konfigurācija tiek īstenota, izmantojot tīmekļa saskarni.

Izmantojot Windows klientus (kurus atbalsta Windows 2000/2003 / XP), ir arī iespējams ieviest datu dublēšanu un atjaunošanu.

  Intel glabāšanas sistēma SSR212CC

Intel glabāšanas sistēma SSR212CC ir universāla platforma tādu uzglabāšanas sistēmu izveidošanai kā DAS, NAS un SAN. Šī sistēma ir paredzēta 2 U korpusā un paredzēta uzstādīšanai standarta 19 collu plauktā (7. att.). Intel atmiņas sistēma SSR212CC atbalsta līdz 12 disku instalēšanu ar SATA vai SATA II (tiek atbalstīta karstā maiņas funkcija), kas ļauj palielināt sistēmas jaudu līdz 6 TB, ja izmantojat diskus, kuru ietilpība ir 550 GB.

Att. 7. Intel atmiņas sistēma SSR212CC

Faktiski Intel atmiņas sistēma SSR212CC ir pilnvērtīgs augstas veiktspējas serveris, kas darbojas operētājsistēmas   Red Hat Enterprise Linux 4.0, Microsoft Windows   Storage Server 2003, Microsoft Windows serveris   2003 Enterprise Edition un Microsoft Windows Server 2003 Standard Edition.

Servera kodols ir Intel Xeon procesors ar takts ātrumu 2,8 GHz (FSB frekvence 800 MHz, 1 MB L2 kešatmiņas lielums). Sistēma atbalsta SDRAM DDR2-400 izmantošanu ar ECC ne vairāk kā 12 GB (atmiņas moduļu instalēšanai ir paredzēti seši DIMM sloti).

Intel atmiņas sistēmai SSR212CC ir divi Intel RAID kontrolleri SRCS28X ar iespēju izveidot RAID līmeni 0, 1, 10, 5 un 50. Turklāt Intel glabāšanas sistēmai SSR212CC ir divkanālu gigabitu tīkla kontrolieris.

  Intel atmiņas sistēma SSR212MA

Sistēma Intel Storage System SSR212MA ir platforma glabāšanas sistēmu izveidošanai IP SAN tīklos, kuru pamatā ir iSCSI.

Šī sistēma ir paredzēta 2 U korpusā un paredzēta uzstādīšanai standarta 19 collu plauktā. Intel atmiņas sistēma SSR212MA atbalsta līdz 12 SATA disku (karstā maiņā) instalēšanu, kas ļauj palielināt sistēmas jaudu līdz 6 TB, ja izmantojat diskus, kuru ietilpība ir 550 GB.

Aparatūras konfigurācijā Intel atmiņas sistēma SSR212MA neatšķiras no Intel atmiņas sistēmas SSR212CC.

Kas ir glabāšanas sistēmas (SHD) un kam tās paredzētas? Kāda ir atšķirība starp iSCSI un FiberChannel? Kāpēc šī frāze tikai pēdējos gados kļuva pazīstama plašam IT speciālistu lokam un kāpēc datu glabāšanas sistēmu jautājumi arvien vairāk satrauc domājošus prātus?

Es domāju, ka daudzi cilvēki pamanīja attīstības tendences datoru pasaulē, kas mūs ieskauj, - pāreju no plaša attīstības modeļa uz intensīvu. Megahercu procesoru pieaugums vairs nedod redzamu rezultātu, un diskdziņu attīstība neatpaliek no informācijas apjoma. Ja pārstrādātāju gadījumā viss ir vairāk vai mazāk skaidrs - pietiek ar vairāku procesoru sistēmu salikšanu un / vai vienā procesorā izmantot vairākus kodolus, tad informācijas glabāšanas un apstrādes problēmu gadījumā nav tik viegli atbrīvoties no problēmām. Pašreizējā informācijas epidēmijas panaceja ir glabāšana. Nosaukums apzīmē Storage Area Network vai Storage System. Jebkurā gadījumā tas ir īpašs

Galvenās problēmas, ko atrisina uzglabāšana

Kādus uzdevumus uzglabāšanas sistēma ir izstrādāta, lai atrisinātu? Apsveriet tipiskās problēmas, kas saistītas ar pieaugošo informācijas daudzumu jebkurā organizācijā. Pieņemsim, ka tie ir vismaz daži desmiti datoru un vairāki biroji, kas atrodas ģeogrāfiski nošķirti.

1. Informācijas decentralizācija - ja agrāk visus datus varēja glabāt burtiski vienā cietajā diskā, tagad jebkurai funkcionālajai sistēmai ir nepieciešama atsevišķa krātuve - piemēram, serveri e-pasts, DBVS, domēns un tā tālāk. Situācija ir sarežģīta izplatīto biroju (filiāļu) gadījumā.

2. Lavīnām līdzīga informācijas izaugsme   - bieži vien summa cietie diski, kuru varat instalēt noteiktā serverī, nevar aptvert sistēmas vajadzīgo jaudu. Rezultātā:
Nespēja pilnībā aizsargāt saglabātos datus patiešām ir tāpēc, ka ir diezgan grūti pat dublēt datus, kas ir ne tikai dažādos serveros, bet arī ģeogrāfiski izkliedēti.
Nepietiekams informācijas apstrādes ātrums - sakaru kanāli starp attālām vietnēm joprojām atstāj daudz vēlamo, taču pat ar pietiekami “biezu” kanālu ne vienmēr ir iespējams pilnībā izmantot esošos tīklus, piemēram, IP.
Dublēšanas sarežģītība - ja dati tiek lasīti un rakstīti mazos blokos, tad var būt nereāli veikt pilnīgu informācijas arhivēšanu no attālā servera caur esošajiem kanāliem - ir nepieciešams pārsūtīt visu datu daudzumu. Vietējā arhivēšana bieži ir nepraktiska finansiālu iemeslu dēļ - ir vajadzīgas rezerves sistēmas (piemēram, lenšu diskdziņi), īpaša programmatūra (kas var maksāt daudz naudas), kā arī apmācīts un kvalificēts personāls.

3. Ir grūti vai neiespējami paredzēt nepieciešamo apjomu   diska vietas, izvietojot datorsistēmu. Rezultātā:
Pastāv problēmas ar diska ietilpības paplašināšanu - ir diezgan grūti iegūt terabaitu ietilpību serverī, īpaši, ja sistēma jau darbojas esošos mazjaudas diskos - vismaz tas prasa izslēgšanu un neefektīvus finanšu ieguldījumus.
Neefektīva resursu izmantošana - dažreiz jūs nevarat uzminēt, kura servera dati pieaugs ātrāk. Kritiski nelielā diska vietas daudzumā e-pasta serverī var būt brīva vieta, savukārt cita ierīce izmantos tikai 20% no dārga diska apakšsistēmas apjoma (piemēram, SCSI).

4. Zema izplatīto datu konfidencialitāte - nav iespējams kontrolēt un ierobežot piekļuvi saskaņā ar uzņēmuma drošības politiku. Tas attiecas gan uz piekļuvi datiem kanālos, kas pastāv šim (lokālais tīkls), gan uz fizisku piekļuvi medijiem - piemēram, nav izslēgta cieto disku zādzības un to iznīcināšana (lai sarežģītu organizācijas biznesu). Lietotāju un apkopes personāla nekvalificētas darbības var būt vēl kaitīgākas. Ja uzņēmums katrā birojā ir spiests risināt nelielas vietējās drošības problēmas, tas nedod vēlamo rezultātu.

5. Sadalītās informācijas plūsmas pārvaldības sarežģītība   - visas darbības, kuru mērķis ir mainīt datus katrā filiālē, kurā atrodas daļa izplatīto datu, rada noteiktas problēmas, sākot no dažādu datu bāzu, izstrādātāju failu versiju sinhronizācijas sarežģītības līdz nevajadzīgai informācijas kopēšanai.

6. "Klasisko" risinājumu ieviešanas zemā ekonomiskā ietekme   - pieaugot informācijas tīklam, lielam datu apjomam un aizvien izplatītākai uzņēmuma struktūrai, finanšu ieguldījumi nav tik efektīvi un bieži vien nespēj atrisināt radušās problēmas.

7. Visa uzņēmuma informācijas sistēmas efektivitātes uzturēšanai izmantoto resursu augstās izmaksas - no nepieciešamības uzturēt lielu kvalificēta personāla kompleksu līdz daudziem dārgiem aparatūras risinājumiem, kas ir paredzēti, lai atrisinātu problēmu ar apjoma un piekļuves ātrumam problēmu, kas saistīta ar uzticamu glabāšanu un aizsardzību pret kļūmēm.

Ņemot vērā iepriekšminētās problēmas, kuras agrāk vai vēlāk pilnīgi vai daļēji apsteidz jebkuru dinamiski attīstītu uzņēmumu, mēs centīsimies aprakstīt uzglabāšanas sistēmas - tādām, kādām tām vajadzētu būt. Apsveriet tipiskās savienojuma shēmas un uzglabāšanas sistēmu veidus.

Megabaiti / darījumi?

Ja agrāk cietie diski atradās datora (servera) iekšpusē, tagad tie ir kļuvuši krampjos un tur nav īpaši uzticami. Vienkāršākais risinājums (izstrādāts jau sen un visur izmantots) ir RAID tehnoloģija.

attēli \\ RAID \\ 01.jpg

Organizējot RAID jebkurā glabāšanas sistēmā, papildus informācijas aizsardzībai mēs iegūstam vairākas nenoliedzamas priekšrocības, no kurām viena ir informācijas piekļuves ātrums.

No lietotāja vai programmatūras viedokļa ātrumu nosaka ne tikai sistēmas ietilpība (MB / s), bet arī darījumu skaits - tas ir, I / O operāciju skaits vienā laika vienībā (IOPS). Loģiski, ka lielāks disku skaits un tie veiktspējas uzlabošanas paņēmieni, ko nodrošina RAID kontrolieris (piemēram, kešatmiņas saglabāšana), veicina IOPS.

Ja straumēšanas video skatīšanai vai failu servera organizēšanai svarīgāka ir kopējā caurlaidspēja, tad DBVS un visām OLTP (tiešsaistes darījumu apstrāde) lietojumprogrammām ir kritisks darījumu skaits, ko sistēma ir spējīga apstrādāt. Un, izmantojot šo iespēju, mūsdienu cietie diski nav tik rožaini kā ar pieaugošiem apjomiem un daļēji arī ar ātrumu. Paredzēts, ka visas šīs problēmas atrisinās pati krātuves sistēma.

Aizsardzības līmeņi

Jums jāsaprot, ka visu glabāšanas sistēmu pamatā ir prakse aizsargāt informāciju, kuras pamatā ir RAID tehnoloģija - bez tā jebkura tehniski uzlabota uzglabāšanas sistēma būs bezjēdzīga, jo šīs sistēmas cietie diski ir visneuzticamākā sastāvdaļa. Disku organizēšana RAID ir "apakšējā saite", pirmais informācijas aizsardzības un paaugstināta apstrādes ātruma pavērsiens.

Tomēr papildus RAID shēmām ir arī zemāka līmeņa datu aizsardzība, kas ieviesta "papildus" tehnoloģijām un pats par sevi iestrādātajiem risinājumiem cietais disks   tā ražotājs. Piemēram, vienam no vadošajiem krātuves ražotājiem EMC ir papildu datu integritātes analīzes metodika piedziņas nozares līmenī.

Izskatot RAID, pāriesim pie pašu glabāšanas sistēmu struktūras. Pirmkārt, glabāšanas sistēmas tiek sadalītas atbilstoši izmantoto resursdatora (servera) savienojuma saskarņu veidam. Ārējo savienojumu saskarnes galvenokārt ir SCSI vai FibreChannel, kā arī diezgan jauns iSCSI standarts. Neatlaidiet arī mazos viedtālruņu veikalus, kurus var pat savienot, izmantojot USB vai FireWire. Mēs neuzskatīsim par retāk sastopamām (dažkārt tādā vai citā veidā vienkārši neveiksmīgām) saskarnēm, piemēram, IBM SSA vai saskarnēm, kas izstrādātas lieldatoriem - piemēram, FICON / ESCON. Atsevišķa NAS krātuve, savienota ar Ethernet tīklu. Vārds “interfeiss” būtībā nozīmē ārēju savienotāju, taču neaizmirstiet, ka savienotājs nenosaka abu ierīču sakaru protokolu. Mēs pakavēsimies pie šīm funkcijām nedaudz zemāk.

attēli \\ RAID \\ 02.gif

Tas apzīmē mazo datoru sistēmas saskarni (lasīt "pateikt") - pusdupleksa paralēlo saskarni. Mūsdienu uzglabāšanas sistēmās to visbiežāk attēlo ar SCSI savienotāju:

attēli \\ RAID \\ 03.gif

attēli \\ RAID \\ 04.gif

Un SCSI protokolu grupa, un konkrētāk - SCSI-3 Parallel Interface. Atšķirība starp SCSI un pazīstamo IDE ir lielāks ierīču skaits vienā kanālā, ilgāks kabeļa garums, lielāks datu pārsūtīšanas ātrums, kā arī “ekskluzīvas” funkcijas, piemēram, augstsprieguma diferenciālā signalizācija, komandu rindu veidošana un dažas citas - mēs šajā jautājumā neiedziļināsimies.
Ja mēs runājam par galvenajiem SCSI komponentu ražotājiem, piemēram, SCSI adapteriem, RAID kontrolleriem ar SCSI interfeisu, tad jebkurš speciālists uzreiz atcerēsies divus nosaukumus - Adaptec un LSI Logic. Es domāju, ka ar to pietiek, šajā tirgū ilgu laiku nav notikušas revolūcijas un, iespējams, tas nav gaidāms.

FiberChannel interfeiss

Pilna dupleksa seriālā saskarne. Visbiežāk mūsdienu iekārtās to attēlo ārējie optiskie savienotāji, piemēram, LC vai SC (LC - mazāka izmēra):

attēli \\ RAID \\ 05.jpg

attēli \\ RAID \\ 06.jpg

... un FibreChannel protokoli (FCP). Pastāv vairākas FibreChannel ierīču pārslēgšanas shēmas:

Punkts-punkts   - tiešs ierīču savienojums viens pret otru:

attēli \\ RAID \\ 07.gif

Krustpunkts ir pārslēgts   - ierīču pievienošana FibreChannel slēdzim (līdzīgi Ethernet tīkla ieviešanai slēdžos):

attēli \\ RAID \\ 08.gif

Šķīrējtiesa   - FC-AL, cilpa ar arbitrāžas piekļuvi - visas ierīces ir savstarpēji savienotas gredzenā, ķēde nedaudz atgādina Token Ring. Var izmantot arī slēdzi - tad fiziskā topoloģija tiks ieviesta pēc “zvaigznes” shēmas, bet loģiskā - pēc “cilpas” (vai “gredzena”) shēmas:

attēli \\ RAID \\ 09.gif

Savienojums pēc FibreChannel komutētās shēmas ir visizplatītākā shēma, FibreChannel izteiksmē šādu savienojumu sauc par Audumu - krievu valodā no tā ir izsekošanas papīrs - “rūpnīca”. Jāatzīmē, ka FibreChannel slēdži ir diezgan uzlabotas ierīces, kuru sarežģītība ir tuvu IP 3. līmeņa IP slēdžiem.Ja slēdži ir savstarpēji savienoti, tie darbojas vienā rūpnīcā ar iestatījumu kopumu, kas ir derīgi visai rūpnīcai uzreiz. Dažu opciju maiņa vienā no slēdžiem var novest pie visas rūpnīcas pārslēgšanas, nemaz nerunājot par piekļuves autorizācijas iestatījumiem. No otras puses, ir SAN shēmas, kurās vienā SAN ir iesaistītas vairākas rūpnīcas. Tādējādi rūpnīcu var saukt tikai par savstarpēji savienotu slēdžu grupu - divas vai vairākas ierīces, kas nav savstarpēji savienotas, ievestas SAN, lai palielinātu kļūmju toleranci, veido divas vai vairākas dažādas rūpnīcas.

Komponenti, kas ļauj apvienot resursdatorus un uzglabāšanas sistēmas vienā tīklā, parasti tiek saukti par “savienojamību”. Savienojamība, protams, ir abpusējie savienojošie kabeļi (parasti ar LC interfeisu), slēdži (slēdži) un FibreChannel adapteri (HBA, Host Base Adapters) - tas ir, tās paplašināšanas kartes, kuras, uzstādot resursdatoros, ļauj savienot resursdatoru ar tīklu. SAN. HBA parasti tiek ieviestas kā PCI-X vai PCI-Express kartes.

attēli \\ RAID \\ 10.jpg

Nejauciet šķiedru un šķiedru - signāla izplatīšanās vide var būt atšķirīga. FiberChannel var strādāt ar "varu". Piemēram, visiem FibreChannel cietajiem diskiem ir metāla kontakti, un parastā ierīču pārslēgšana caur varu nav nekas neparasts, tie vienkārši pamazām pārslēdzas uz optiskajiem kanāliem kā daudzsološākajām tehnoloģijām un vara funkcionālajai nomaiņai.

ISCSI saskarne

Parasti to attēlo ārējs RJ-45 savienotājs savienojumam ar Ethernet tīklu un pats protokols iSCSI (Internet Small Computer System Interface). Pēc SNIA definīcijas: “iSCSI ir protokols, kura pamatā ir TCP / IP un kas paredzēts, lai izveidotu savietojamību un pārvaldītu uzglabāšanas sistēmas, serverus un klientus.” Mēs pakavēsimies pie šīs saskarnes sīkāk, ja tikai tāpēc, ka katrs lietotājs var izmantot iSCSI pat parastā “mājas” tīklā.

Jums jāzina, ka iSCSI definē vismaz SCSI transporta protokolu, kas darbojas virs TCP, un SCSI komandu iekapsulēšanas tehnoloģiju IP balstītā tīklā. Vienkārši sakot, iSCSI ir protokols, kas ļauj bloķēt piekļuvi datiem, izmantojot SCSI komandas, kas tiek nosūtītas tīklā ar TCP / IP steku. iSCSI parādījās kā FibreChannel nomaiņa, un mūsdienu uzglabāšanas sistēmās salīdzinājumā ar to ir vairākas priekšrocības - spēja apvienot ierīces lielos attālumos (izmantojot esošos IP tīklus), spēja nodrošināt noteiktu QoS līmeni (pakalpojuma kvalitāte, pakalpojuma kvalitāte), zemāku izmaksu savienojamība. Tomēr galvenā problēma, kas saistīta ar iSCSI izmantošanu kā FibreChannel aizvietotāju, ir ilgstošie kavējumi, kas rodas tīklā TCP / IP steka ieviešanas īpatnību dēļ, kas noliedz vienu no svarīgām glabāšanas sistēmu izmantošanas priekšrocībām - informācijas piekļuves ātrumu un mazu latentumu. Tas ir nopietns mīnuss.

Neliela piezīme par resursdatoriem - viņi var izmantot gan parastās tīkla kartes (tad iSCSI kaudzes apstrādi un komandu iekapsulēšanu veiks programmatūra), gan arī specializētās kartes, kas atbalsta tehnoloģijas, kas līdzīgas TOE (TCP / IP izkraušanas motori). Šī tehnoloģija nodrošina atbilstošās iSCSI protokola kaudzes daļas aparatūras apstrādi. Programmatūras metode   lētāk, bet tas vairāk noslogo servera centrālo procesoru, un teorētiski tas var izraisīt ilgāku kavēšanos nekā aparatūras procesors. Ar pašreizējo Ethernet tīklu ātrumu 1 Gbit / s var pieņemt, ka iSCSI darbosies tieši divreiz lēnāk nekā FibreChannel ar ātrumu 2 Gbit, taču reālā lietošanā atšķirība būs vēl pamanāmāka.

Papildus tiem, kas jau tika apspriesti, mēs īsi pieminam dažus protokolus, kas ir retāki un ir paredzēti, lai sniegtu papildu pakalpojumus esošajiem atmiņas zonas tīkliem (SAN):

FCIP (Fiber Channel over IP)   - tunelēšanas protokols, kas izveidots uz TCP / IP un paredzēts ģeogrāfiski izkliedētu SAN savienošanai caur standarta IP vidi. Piemēram, jūs varat apvienot divas SAN vienā internetā. To panāk, izmantojot FCIP vārteju, kas ir caurspīdīga visām SAN ierīcēm.
iFCP (interneta šķiedru kanāla protokols) - Protokols, kas ļauj apvienot ierīces ar FC saskarnēm, izmantojot IP tīklus. Būtiska atšķirība no FCIP ir tā, ka ir iespējams apvienot FC ierīces caur IP tīklu, kas ļauj citam savienojumu pārim būt atšķirīgam QoS līmenim, kas nav iespējams, veicot tunelēšanu caur FCIP.

Mēs īsumā pārbaudījām glabāšanas sistēmu fiziskās saskarnes, protokolus un komutācijas veidus, neapstājoties pie visu uzskaitīšanas iespējamie varianti. Tagad mēģināsim iedomāties, kādi parametri raksturo datu glabāšanas sistēmas?

Galvenie glabāšanas aparatūras parametri

Daži no tiem tika uzskaitīti iepriekš - tas ir ārējo savienojumu saskarņu tips un iekšējo diskdziņu (cieto disku) veidi. Nākamais parametrs, kas ir jēga ņemt vērā pēc diviem iepriekšminētajiem, izvēloties diska glabāšanas sistēmu, ir tā uzticamība. Uzticamību var novērtēt nevis pēc atsevišķu sastāvdaļu banālajām darbības stundām (tas, ka visiem ražotājiem šis laiks ir aptuveni vienāds), bet pēc iekšējās arhitektūras. “Parasta” glabāšanas sistēma bieži “ārēji” ir diska plaukts (paredzēts uzstādīšanai 19 collu skapī) ar cietajiem diskiem, ārējām saskarnēm saimnieku pievienošanai, vairākiem barošanas avotiem. Iekšpusē parasti tiek uzstādīts viss, kas nodrošina uzglabāšanas sistēmu - procesora vienības, diska kontrolleri, ievades-izvades porti, kešatmiņas atmiņa un tā tālāk. Parasti plaukts tiek kontrolēts no plkst komandrinda   vai izmantojot tīmekļa saskarni, sākotnējai konfigurācijai bieži ir nepieciešams seriāls savienojums. Lietotājs var "sadalīt" sistēmas diskus grupās un apvienot tos RAID (dažādos līmeņos), kā rezultātā rodas diska vietas Tas ir sadalīts vienā vai vairākās loģiskajās vienībās (LUN), kurām resursdatoriem (serveriem) ir pieeja un kuras tās “redz” kā vietējos cietos diskus. RAID grupu skaitu, LUN, kešatmiņas loģiku, LUN pieejamību konkrētiem serveriem un visu pārējo konfigurē sistēmas administrators. Parasti glabāšanas sistēmas ir paredzētas, lai ar tām izveidotu savienojumu nevis ar vienu, bet ar vairākiem (teorētiski līdz simtiem) serveriem - tāpēc šādai sistēmai vajadzētu būt ar augstu veiktspēju, elastīgu vadības un uzraudzības sistēmu un labi pārdomātiem datu aizsardzības rīkiem. Datu aizsardzība tiek nodrošināta dažādos veidos, no kuriem vienkāršākais jums jau ir zināms - RAID disku kombinācija. Tomēr datiem jābūt arī pastāvīgi pieejamiem - galu galā vienas uzņēmuma datu glabāšanas sistēmas apturēšana var radīt ievērojamus zaudējumus. Jo vairāk sistēmu glabā datus glabāšanas sistēmā, jo ticamāka piekļuve sistēmai ir jānodrošina - jo avārijas gadījumā krātuves sistēma nekavējoties pārtrauc darbu visos serveros, kas tur glabā datus. Augstu statīva pieejamību nodrošina visu sistēmas komponentu pilnīga iekšēja kopēšana - piekļuves ceļi statīvam (FibreChannel porti), procesora moduļi, kešatmiņas atmiņa, barošanas avoti utt. Mēs centīsimies izskaidrot 100% atlaišanas (dublēšanās) principu ar šādu skaitli:

attēli \\ RAID \\ 11.gif

1. Uzglabāšanas sistēmas kontrolieris (procesora modulis), ieskaitot:
* Centrālais procesors (vai procesori) - parasti sistēmā darbojas īpaša programmatūra, kas darbojas kā “operētājsistēma”;
* interfeisi pārslēgšanai ar cietajiem diskiem - mūsu gadījumā tie ir dēļi, kas nodrošina FibreChannel disku savienojumu saskaņā ar arbitrāžas piekļuves cilpas shēmu (FC-AL);
* kešatmiņu;
* FibreChannel ārējo portu kontrolieri
2. FC ārējais interfeiss; kā mēs redzam, katram procesora modulim ir 2 no tiem;
3. Cietie diski   - ietilpība tiek paplašināta ar papildu disku plauktiem;
4. Kešatmiņu šādā shēmā parasti atspoguļo, lai nepazaudētu tajā saglabātos datus, ja kāds modulis neizdodas.

Runājot par aparatūru, disku plauktiem var būt dažādas saskarnes saimniekdatoru savienošanai, dažādas cieto disku saskarnes, dažādas papildu plauktu savienojuma shēmas, kas kalpo sistēmas disku skaita palielināšanai, kā arī citi tīri “dzelzs parametri”.

Uzglabāšanas programmatūra

Protams, glabāšanas sistēmu aparatūras jauda ir kaut kādā veidā jāpārvalda, un pašām krātuves sistēmām vienkārši ir pienākums nodrošināt tādu servisa un funkcionalitātes līmeni, kāds nav pieejams parastajās servera-klienta shēmās. Apskatot attēlu “Datu glabāšanas sistēmas struktūras diagramma”, kļūst skaidrs, ka tad, kad serveris ir tieši savienots ar statīvu divos veidos, tiem jābūt savienotiem ar dažādu procesora moduļu FC portiem, lai serveris varētu turpināt darbu, ja viss procesora modulis nekavējoties sabojājas. Protams, lai izmantotu vairāku ceļu darbību, aparatūrai un programmatūrai visās funkcijas, kas saistītas ar datu pārsūtīšanu, ir jāsniedz atbalsts šai funkcionalitātei. Protams, pilnīgai dublēšanai bez uzraudzības un trauksmes nav jēgas - tāpēc visām nopietnām glabāšanas sistēmām ir šādas iespējas. Piemēram, paziņošana par kritiskiem notikumiem var notikt ar dažādiem līdzekļiem - e-pasta brīdinājums, automātiska modema izsaukums uz tehniskā atbalsta centru, ziņojums peidžerim (tagad vairāk atbilstošs nekā SMS), SNMP mehānismi un daudz kas cits.

Un, kā mēs jau minējām, visam šim krāšņumam ir jaudīgas vadības ierīces. Parasti tā ir tīmekļa saskarne, konsole, spēja rakstīt skriptus un integrēt vadību ārējās programmatūras paketēs. Par mehānismiem, kas nodrošina augstas veiktspējas uzglabāšanu, mēs tikai īsi pieminam - nebloķējošu arhitektūru ar vairākiem iekšējiem autobusiem un daudz   cietie diski, jaudīgi centrālie procesori, specializēta vadības sistēma (OS), liels daudzums kešatmiņas, daudz ārēju I / O interfeisu.

Uzglabāšanas sistēmu sniegtos pakalpojumus parasti nosaka programmatūra, kas darbojas pašā diska plauktā. Gandrīz vienmēr šīs ir sarežģītas programmatūras paketes, kas iegādātas ar atsevišķām licencēm un kuras nav iekļautas pašas glabāšanas izmaksās. Nekavējoties pieminiet jau pazīstamo programmatūru vairāku ceļu nodrošināšanai - šeit tā darbojas tikai uz saimniekiem, nevis uz paša statīva.

Nākamais populārākais risinājums ir programmatūra tūlītēju un pilnīgu datu kopiju izveidošanai. Dažādiem ražotājiem ir dažādi programmatūras produktu nosaukumi un šo kopiju izveides mehānismi. Apkopojot, mēs varam manipulēt ar vārdiem momentuzņēmums un klons. Klons tiek veikts, izmantojot diska bagāžnieku paša plaukta iekšpusē - tā ir pilnīga datu iekšēja kopija. Pielietojuma joma ir diezgan plaša - no dublēšanas līdz avota datu “testa versijas” izveidošanai, piemēram, riskantiem jauninājumiem, par kuriem nav skaidrības un kurus pašreizējos datos nav iespējams izmantot. Ikviens, kurš cieši sekoja visiem glabāšanas šarmiem, kurus mēs šeit analizējām, jautās - kāpēc jums ir nepieciešama datu dublēšana plaukta iekšpusē, ja tā ir tik augsta uzticamība? Atbilde uz šo jautājumu uz virsmas ir tāda, ka neviens nav imūns pret cilvēku kļūdām. Dati tiek glabāti ticami, bet, ja operators kaut ko izdarīja nepareizi, piemēram, izdzēsa vēlamo tabulu datu bāzē, nekādi aparatūras triki viņu neglābs. Datu klonēšana parasti tiek veikta LUN līmenī. Interesantāku funkcionalitāti nodrošina momentuzņēmuma mehānisms. Zināmā mērā mēs iegūstam visas pilnīgas datu iekšējās kopijas (klona) burvības, vienlaikus neuzņemoties 100% no visa krājuma iekšpusē kopētā datu apjoma, jo šāds apjoms mums ne vienmēr ir pieejams. Faktiski momentuzņēmums ir tūlītējs datu “momentuzņēmums”, kam nav nepieciešams laiks un procesora krātuves resursi.

Protams, nevar nepieminēt datu replicēšanas programmatūru, ko bieži sauc par spoguļošanu. Šis ir mehānisms sinhronai vai asinhronai informācijas replicēšanai (dublēšanai) no vienas glabāšanas sistēmas uz vienu vai vairākām attālās glabāšanas sistēmām. Replikācija ir iespējama, izmantojot dažādus kanālus - piemēram, statīvus ar FibreChannel saskarnēm asinhroni, caur internetu un lielos attālumos var replicēt citā krātuvju sistēmā. Šis risinājums nodrošina uzticamu informācijas glabāšanu un aizsardzību pret katastrofām.

Papildus visiem iepriekšminētajiem ir daudz citu programmatūras mehānismu datu manipulācijām ...

DAS & NAS & SAN

Pēc iepazīšanās ar pašām datu glabāšanas sistēmām, to uzbūves principiem, piedāvātajām iespējām un funkcionējošajiem protokoliem ir pienācis laiks mēģināt iegūtās zināšanas apvienot darba shēmā. Mēģināsim apsvērt uzglabāšanas sistēmu veidus un to savienojuma topoloģiju vienotai darba infrastruktūrai.

Ierīces DAS (tiešā pievienotā krātuve) - glabāšanas sistēmas, kas tieši savienojas ar serveri. Tas ietver gan vienkāršākās SCSI sistēmas, kas savienotas ar servera SCSI / RAID kontrolieri, gan FibreChannel ierīces, kas savienotas tieši ar serveri, lai arī tās ir paredzētas SAN. Šajā gadījumā DAS topoloģija ir deģenerēts SAN (glabāšanas zonas tīkls):

attēli \\ RAID \\ 12.gif

Šajā shēmā vienam no serveriem ir piekļuve datiem, kas tiek glabāti uzglabāšanas sistēmā. Klienti piekļūst datiem, piekļūstot šim serverim caur tīklu. Tas ir, serverim ir bloķēta piekļuve datiem datu glabāšanas sistēmā, un klienti jau izmanto piekļuvi failiem - šī koncepcija ir ļoti svarīga izpratnei. Šādas topoloģijas trūkumi ir acīmredzami:
* Zema uzticamība - tīkla problēmu vai servera avāriju gadījumā dati uzreiz kļūst nepieejami visiem.
* Augsts latentums, kas saistīts ar visu pieprasījumu apstrādi vienā serverī un izmantoto transportu (visbiežāk - IP).
* Liela tīkla noslodze, bieži nosakot mērogojamības robežas, pievienojot klientus.
* Slikta vadāmība - visa jauda ir pieejama vienam serverim, kas samazina datu izplatīšanas elastību.
* Zema resursu izmantošana - ir grūti paredzēt vajadzīgos datu apjomus, dažās organizācijas DAS ierīcēs var būt jaudas pārpalikums (diskos), citās to var pietrūkt - pārdale bieži nav iespējama vai prasa daudz laika.

Ierīces NAS (Network Attached Storage)   - datu glabāšanas ierīces, kas tieši savienotas ar tīklu. Atšķirībā no citām sistēmām, NAS nodrošina piekļuvi failiem failiem un neko citu. NAS ierīces ir atmiņas sistēmas un servera, kam tā ir savienota, kombinācija. Vienkāršākā formā parasts tīkla serveris, kas nodrošina failu resursus, ir NAS ierīce:

attēli \\ RAID \\ 13.gif

Visi šādas shēmas trūkumi ir līdzīgi DAS topoloģijai, ar dažiem izņēmumiem. No pievienotajiem mīnusiem mēs atzīmējam paaugstinātas un bieži vien ievērojamas izmaksas - tomēr izmaksas ir proporcionālas funkcionalitātei, un šeit jau bieži ir "par ko maksāt". NAS ierīces var būt vienkāršākās “kastes” ar vienu Ethernet portu un diviem RAID1 cietajiem diskiem, ļaujot piekļūt failiem, izmantojot tikai vienu CIFS (Common Internet File System) protokolu, milzīgām sistēmām, kurās var instalēt simtiem cieto disku, un piekļuvei failiem nodrošina duci specializētu serveru NAS sistēmā. Ārējo Ethernet portu skaits var sasniegt vairākus desmitus, un saglabāto datu ietilpība ir vairāki simti terabaitu (piemēram, EMC Celerra CNS). Šādu modeļu uzticamība un veiktspēja var apiet daudzas SAN vidējas pakāpes ierīces. Interesanti, ka NAS ierīces var būt daļa no SAN tīkla un tām nav savu disku, bet tikai nodrošina piekļuvi failiem datiem, kas tiek glabāti bloku glabāšanas ierīcēs. Šajā gadījumā NAS uzņemas jaudīga specializēta servera funkciju, un SAN uzņemas atmiņas ierīci, tas ir, mēs iegūstam DAS topoloģiju, kas sastāv no NAS un SAN komponentiem.

NAS ierīces ir ļoti labas neviendabīgā vidē, kur vienlaikus nepieciešama ātra failu piekļuve datiem daudziem klientiem. Tas nodrošina arī izcilu uzglabāšanas uzticamību un sistēmas pārvaldības elastīgumu, kā arī vieglu apkopi. Mēs nepakavēsimies pie uzticamības - šis glabāšanas aspekts ir apskatīts iepriekš. Kas attiecas uz neviendabīgu vidi, piekļuvi failiem vienā NAS sistēmā var iegūt, izmantojot TCP / IP, CIFS, NFS, FTP, TFTP un citus, ieskaitot spēju strādāt par NAS iSCSI mērķi, kas nodrošina darbību ar dažādām operētājsistēmām, instalēta uz saimniekiem. Runājot par uzturēšanas un pārvaldības elastīgumu, šīs iespējas nodrošina specializēta operētājsistēma, kuru ir grūti atspējot un kura nav jāuztur, kā arī faila atļauju norobežošanas ērtums. Piemēram, ir iespējams strādāt Windows Active Directory vidē ar nepieciešamās funkcionalitātes atbalstu - tā var būt LDAP, Kerberos autentifikācija, dinamiskais DNS, ACL, kvotas, grupas politikas objekti un SID vēsture. Tā kā piekļuve failiem tiek nodrošināta un to nosaukumos var būt dažādu valodu simboli, daudzas NAS nodrošina atbalstu UTF-8, Unicode kodējumiem. NAS izvēlei jāpieiet vēl rūpīgāk nekā DAS ierīcēm, jo \u200b\u200bšāds aprīkojums, iespējams, neatbalsta jums nepieciešamos pakalpojumus, piemēram, Microsoft un IPSec šifrējošās failu sistēmas (EFS). Starp citu, var pamanīt, ka NAS ir daudz mazāk izplatītas nekā SAN ierīces, taču šādu sistēmu procents joprojām pastāvīgi, kaut arī lēnām, pieaug - galvenokārt DAS izspiešanas dēļ.

Ierīces, ar kurām izveidot savienojumu SAN (krātuves zonas tīkls)   - ierīces savienojumam ar datu glabāšanas tīklu. Uzglabāšanas apgabala tīklu (SAN) nedrīkst sajaukt ar lokālo tīklu - tie ir dažādi tīkli. Visbiežāk SAN pamatā ir FibreChannel protokola kaudze, un vienkāršākajā gadījumā to veido uzglabāšanas sistēmas, slēdži un serveri, kas savienoti ar optisko sakaru kanāliem. Attēlā mēs redzam ļoti uzticamu infrastruktūru, kurā serveri ir vienlaikus savienoti ar vietējo tīklu (pa kreisi) un ar glabāšanas tīklu (pa labi):

attēli \\ RAID \\ 14.gif

Pēc diezgan sīkas diskusijas par ierīcēm un to darbības principiem mums būs diezgan viegli saprast SAN topoloģiju. Attēlā mēs redzam visu infrastruktūras vienotu uzglabāšanas sistēmu, kurai ir savienoti divi serveri. Serveriem ir lieks piekļuves ceļš - katram ir divi HBA (vai viens divports, kas samazina kļūmju toleranci). Uzglabāšanas ierīcei ir 4 porti, pa kuriem tā ir savienota ar 2 slēdžiem. Pieņemot, ka iekšpusē ir divi lieki procesora moduļi, ir viegli uzminēt, ka vislabākā savienojuma shēma ir tad, ja katrs slēdzis ir savienots gan ar pirmo, gan ar otro procesora moduli. Šāda shēma nodrošina piekļuvi visiem datiem, kas atrodas glabāšanas sistēmā, jebkura procesora moduļa, slēdža vai piekļuves ceļa kļūmes gadījumā. Mēs jau esam pētījuši glabāšanas sistēmu, divu slēdžu un divu rūpnīcu uzticamību, kas vēl vairāk palielina topoloģijas pieejamību, tādēļ, ja kāda no komutācijas vienībām pēkšņi neizdodas kļūmes vai administratora kļūdas dēļ, otrā darbosies normāli, jo šīs divas ierīces nav savstarpēji savienotas.

Parādītais servera savienojums tiek saukts par augstas pieejamības savienojumu, lai arī serverī vajadzības gadījumā var instalēt vēl lielāku skaitu HBA. Fiziski katram serverim SAN ir tikai divi savienojumi, bet loģiski, ka glabāšanas sistēmai ir pieejama pa četriem ceļiem - katrs HBA nodrošina piekļuvi diviem uzglabāšanas sistēmas savienojuma punktiem, katram procesora modulim atsevišķi (šī funkcija nodrošina slēdža dubultu savienojumu ar glabāšanas sistēmu). Šajā diagrammā neuzticamākā ierīce ir serveris. Divi slēdži nodrošina 99,99% uzticamību, taču serveris dažādu iemeslu dēļ var neizdoties. Ja nepieciešama ļoti uzticama visas sistēmas darbība, serveri tiek apvienoti klasterī, iepriekšminētajai shēmai nav nepieciešams aparatūras papildinājums, lai organizētu šādu darbu, un tā tiek uzskatīta par SAN organizācijas atsauces shēmu. Vienkāršākais gadījums ir serveri, kas vienā veidā savienoti ar vienu slēdzi uz glabāšanas sistēmu. Tomēr uzglabāšanas sistēmai ar diviem procesora moduļiem jābūt savienotam ar slēdzi ar vismaz vienu kanālu vienā modulī - atlikušos portus var izmantot serveru tiešai savienošanai ar uzglabāšanas sistēmu, kas dažreiz ir nepieciešama. Un neaizmirstiet, ka ir iespējams izveidot SAN ne tikai uz FibreChannel, bet arī uz iSCSI protokola bāzes - tajā pašā laikā pārslēgšanai var izmantot tikai standarta Ethernet ierīces, kas samazina sistēmas izmaksas, bet tai ir vairāki papildu mīnusi (norādīti sadaļā par iSCSI). ) Interesanta ir arī iespēja ielādēt serverus no glabāšanas sistēmas - serverī nav pat jābūt iekšējiem cietajiem diskiem. Tādējādi visu datu glabāšanas uzdevums tiek beidzot noņemts no serveriem. Teorētiski specializētu serveri var pārvērst par parastu skaitļu drupinātāju bez diskdziņiem, kuru definējošie bloki ir centrālie procesori, atmiņa, kā arī saskarnes mijiedarbībai ar ārpasauli, piemēram, Ethernet un FibreChannel porti. Zināms, ka šādas ierīces ir mūsdienu blade serveri.

Es gribu atzīmēt, ka ierīces, kuras var savienot ar SAN, neaprobežojas tikai ar disku glabāšanas sistēmām - tās var būt disku bibliotēkas, lenšu bibliotēkas (lenšu diskdziņi), ierīces datu glabāšanai optiskajos diskos (CD / DVD utt.) Un daudzi citi.
No SAN mīnusiem mēs atzīmējam tikai tā sastāvdaļu augstās izmaksas, taču priekšrocības ir nenoliedzamas:
* Augsta uzticamība piekļuvei datiem, kas atrodas ārējās glabāšanas sistēmās. SAN topoloģijas neatkarība no izmantotajām glabāšanas sistēmām un serveriem.
* Centralizēta datu glabāšana (uzticamība, drošība).
* Ērta centralizēta komutācijas un datu pārvaldība.
* Pārsūtiet intensīvu I / O trafiku uz atsevišķu tīklu, izlādējot LAN.
* Liels ātrums un mazs latentums.
* Mērogojamība un elastība loģiskā struktūra   San
* Ģeogrāfiski SAN izmēri atšķirībā no klasiskajiem DAS ir praktiski neierobežoti.
* Spēja ātri sadalīt resursus starp serveriem.
* Iespēja veidot bez traucējumiem tolerantu kopu risinājumus, pamatojoties uz esošo SAN.
* Vienkārša dublēšanas shēma - visi dati ir vienuviet.
* Papildu funkciju un pakalpojumu klātbūtne (momentuzņēmumi, attālināta replikācija).
* Augstas drošības SAN.

Noslēgumā
Es domāju, ka mēs esam pietiekami apskatījuši galvenos jautājumus, kas saistīti ar mūsdienu uzglabāšanas sistēmām. Cerēsim, ka šādas ierīces funkcionāli attīstīsies vēl straujāk, un datu pārvaldības mehānismu skaits tikai pieaugs.

Noslēgumā mēs varam teikt, ka NAS un SAN risinājumi šobrīd piedzīvo reālu uzplaukumu. Ražotāju skaits un risinājumu daudzveidība palielinās, un patērētāju tehniskā kompetence palielinās. Mēs varam droši pieņemt, ka tuvākajā nākotnē gandrīz katrā skaitļošanas vidē parādīsies viena vai otra datu glabāšanas sistēma.

Visi dati parādās mums informācijas formā. Jebkuras skaitļošanas ierīces darba jēga ir informācijas apstrāde. Nesen tā pieauguma apjoms dažreiz ir biedējošs, tāpēc uzglabāšanas sistēmas un specializētas programmatūraneapšaubāmi būs pieprasītākie IT tirgus produkti nākamajos gados.