Rețea de spațiu de stocare - Storage area network
Tipuri de rețele de calculatoare după domeniul spațial |
---|
Fibre Channel | |
---|---|
Stratul 4. Cartografierea protocolului | |
Mascare LUN | |
Stratul 3. Servicii comune | |
Stratul 2. Rețea | |
Fibre Channel țesătură Fibre Channel zonare Notificare înregistrată de modificare a stării | |
Stratul 1. Legătură de date | |
Codificare Fibre Channel 8B / 10B | |
Stratul 0. Fizic |
O rețea de stocare ( SAN ) sau o rețea de stocare este o rețea de calculatoare care oferă acces la stocarea de date consolidată la nivel de bloc . SAN-urile sunt utilizate în principal pentru a accesa dispozitivele de stocare a datelor , precum matricele de discuri și bibliotecile de benzi de pe servere, astfel încât dispozitivele să apară sistemului de operare ca stocare atașată direct . Un SAN este de obicei o rețea dedicată de dispozitive de stocare care nu sunt accesibile prin rețeaua locală (LAN).
Deși un SAN oferă doar acces la nivel de bloc, sistemele de fișiere construite deasupra SAN-urilor oferă acces la nivel de fișier și sunt cunoscute ca sisteme de fișiere pe disc partajat .
Arhitecturi de stocare
Rețelele de stocare (SAN) sunt uneori denumite rețea în spatele serverelor și dezvoltate istoric dintr-un model centralizat de stocare a datelor , dar cu propria rețea de date . Un SAN este, cel mai simplu, o rețea dedicată pentru stocarea datelor. Pe lângă stocarea datelor, SAN-urile permit backupul automat al datelor și monitorizarea stocării, precum și procesul de backup. Un SAN este o combinație de hardware și software. A crescut din arhitecturile mainframe centrate pe date , unde clienții dintr-o rețea se pot conecta la mai multe servere care stochează diferite tipuri de date. Pentru a scala capacitățile de stocare pe măsură ce volumele de date au crescut, a fost dezvoltat stocarea cu atașare directă (DAS), unde matricele de discuri sau doar o grămadă de discuri (JBOD) erau atașate la servere. În această arhitectură, dispozitivele de stocare pot fi adăugate pentru a crește capacitatea de stocare. Cu toate acestea, serverul prin care sunt accesate dispozitivele de stocare este un singur punct de eșec , iar o mare parte a lățimii de bandă a rețelei LAN este utilizată pentru accesarea, stocarea și backupul datelor. Pentru a rezolva problema punctului unic de eșec, a fost implementată o arhitectură de stocare partajată direct atașată , unde mai multe servere puteau accesa același dispozitiv de stocare.
DAS a fost primul sistem de stocare în rețea și este încă utilizat pe scară largă acolo unde cerințele de stocare a datelor nu sunt foarte mari. Din aceasta s-a dezvoltat arhitectura de stocare atașată la rețea (NAS), unde unul sau mai multe server de fișiere dedicate sau dispozitive de stocare sunt puse la dispoziție într-o rețea LAN. Prin urmare, transferul de date, în special pentru backup, are loc în continuare pe rețeaua LAN existentă. Dacă s-au stocat mai mult de un terabyte de date la un moment dat, lățimea de bandă LAN a devenit un blocaj. Prin urmare, au fost dezvoltate SAN-uri, unde o rețea de stocare dedicată a fost atașată la LAN, iar terabytes de date sunt transferate printr-o rețea dedicată de mare viteză și lățime de bandă. În cadrul SAN, dispozitivele de stocare sunt interconectate. Transferul de date între dispozitivele de stocare, cum ar fi pentru backup, are loc în spatele serverelor și este destinat să fie transparent. Într-o arhitectură NAS datele sunt transferate folosind protocoalele TCP și IP prin Ethernet . Au fost dezvoltate protocoale distincte pentru SAN-uri, precum Fiber Channel , iSCSI , Infiniband . Prin urmare, rețelele SAN au adesea propriile dispozitive de rețea și stocare, care trebuie cumpărate, instalate și configurate. Acest lucru face SAN-urile inerent mai scumpe decât arhitecturile NAS.
Componente
SAN-urile au propriile dispozitive de rețea, cum ar fi switch-urile SAN. Pentru a accesa SAN, se folosesc așa-numitele servere SAN, care la rândul lor se conectează la adaptoarele gazdă SAN . În cadrul SAN, o gamă de dispozitive de stocare a datelor poate fi interconectată, cum ar fi matricele de disc compatibile cu SAN, JBODS și bibliotecile de benzi .
Stratul gazdă
Se spune că serverele care permit accesul la SAN și la dispozitivele sale de stocare formează stratul gazdă al SAN. Astfel de servere au adaptoare gazdă, care sunt carduri care se atașează la sloturile de pe placa de bază a serverului (de obicei sloturi PCI) și rulează cu un firmware corespunzător și un driver de dispozitiv . Prin intermediul adaptoarelor gazdă, sistemul de operare al serverului poate comunica cu dispozitivele de stocare din SAN.
În implementările canalului Fiber, un cablu se conectează la adaptorul gazdă prin convertorul de interfață gigabit (GBIC). GBIC-urile sunt, de asemenea, utilizate pe comutatoare și dispozitive de stocare din SAN și convertesc biții digitali în impulsuri de lumină care pot fi apoi transmise prin cablurile Fibre Channel. În schimb, GBIC convertește impulsurile de lumină primite înapoi în biți digitali. Predecesorul GBIC a fost numit gigabit link module (GLM).
Stratul de țesătură
Stratul de material constă din dispozitive de rețea SAN care includ switch-uri SAN , routere, poduri de protocol, dispozitive gateway și cabluri. Dispozitivele de rețea SAN mută date în SAN sau între un inițiator , cum ar fi un port HBA al unui server și o țintă , cum ar fi portul unui dispozitiv de stocare.
Când au fost construite pentru prima dată SAN-urile, hub-urile erau singurele dispozitive care erau capabile de Fibre Channel , dar au fost dezvoltate comutatoare Fibre Channel, iar hub-urile sunt acum rareori găsite în SAN-uri. Comutatoarele au avantajul față de hub-uri că permit tuturor dispozitivelor atașate să comunice simultan, întrucât un comutator oferă o legătură dedicată pentru conectarea tuturor porturilor sale între ele. Când au fost construite pentru prima dată SAN-urile, Fibre Channel a trebuit să fie implementat pe cabluri de cupru, în aceste zile cablurile multimode din fibră optică sunt utilizate în SAN-uri.
Rețelele SAN sunt de obicei construite cu redundanță, astfel încât switch-urile SAN sunt conectate cu legături redundante. Comutatoarele SAN conectează serverele cu dispozitivele de stocare și sunt de obicei non-blocante, permițând transmiterea de date prin toate firele atașate în același timp. Comutatoarele SAN sunt în scopuri de redundanță configurate într-o topologie de rețea . Un singur comutator SAN poate avea doar 8 porturi și până la 32 de porturi cu extensii modulare. Așa-numitele comutatoare de clasă director pot avea până la 128 de porturi.
În SAN-urile comutate, se utilizează protocolul de țesătură cu comutare Fibre Channel FC-SW-6 sub care fiecare dispozitiv din SAN are o adresă World Wide Name (WWN) codificată în adaptorul magistralei gazdă (HBA). Dacă un dispozitiv este conectat la SAN, WWN-ul său este înregistrat în serverul de nume al comutatorului SAN. În locul unui WWN sau al unui nume de port mondial (WWPN), furnizorii de dispozitive de stocare SAN Fiber Channel pot, de asemenea, codifica un nume de nod mondial (WWNN). Porturile dispozitivelor de stocare au adesea un WWN începând cu 5, în timp ce adaptoarele de magistrală ale serverelor încep cu 10 sau 21.
Stratul de stocare
Protocolul SCSI ( Small Computer Systems Interface ) serializat este adesea folosit pe partea superioară a protocolului de fabrică cu comutare Fibre Channel în servere și dispozitive de stocare SAN. Interfața Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI) prin Ethernet și protocoalele Infiniband pot fi, de asemenea, găsite implementate în SAN-uri, dar sunt adesea conectate la SAN Fibre Channel. Cu toate acestea, sunt disponibile dispozitivele de stocare Infiniband și iSCSI, în special matricele de discuri.
Se spune că diferitele dispozitive de stocare dintr-un SAN formează stratul de stocare . Poate include o varietate de dispozitive cu hard disk și bandă magnetică care stochează date. În rețelele SAN, matricile de discuri sunt unite printr-un RAID care face ca o mulțime de discuri să arate și să funcționeze ca un singur dispozitiv de stocare mare. Fiecare dispozitiv de stocare sau chiar partiție de pe acel dispozitiv de stocare are atribuit un număr de unitate logică (LUN). Acesta este un număr unic în SAN. Fiecare nod din SAN, fie că este un server sau alt dispozitiv de stocare, poate accesa stocarea făcând referire la LUN. LUN-urile permit segmentarea capacității de stocare a unui SAN și implementarea controalelor de acces. Un anumit server, sau un grup de servere, poate, de exemplu, să aibă acces doar la o anumită parte a stratului de stocare SAN, sub formă de LUN. Când un dispozitiv de stocare primește o cerere de citire sau scriere de date, acesta își va verifica lista de acces pentru a stabili dacă nodul, identificat prin LUN-ul său, are permisiunea de a accesa zona de stocare, identificată și de un LUN. Mascarea LUN este o tehnică prin care adaptorul magistralei gazdă și software-ul SAN al unui server restricționează LUN-urile pentru care sunt acceptate comenzile. Procedând astfel, LUN-urile care nu ar trebui accesate niciodată de server sunt mascate. O altă metodă de restricționare a accesului serverului la anumite dispozitive de stocare SAN este controlul accesului bazat pe țesături sau zonare, care este impus de dispozitivele și serverele de rețea SAN. În zonare, accesul la server este limitat la dispozitivele de stocare care se află într-o anumită zonă SAN.
Protocoale de rețea
Un strat de mapare la alte protocoale este utilizat pentru a forma o rețea:
- ATA peste Ethernet (AoE), maparea AT Attachment (ATA) prin Ethernet
- Fibre Channel Protocol (FCP), o mapare a SCSI peste Fibre Channel
- Fibre Channel over Ethernet (FCoE)
- ESCON over Fiber Channel ( FICON ), utilizat de computerele mainframe
- HyperSCSI , maparea SCSI peste Ethernet
- Cartografierea iFCP sau SANoIP a FCP peste IP
- iSCSI , maparea SCSI peste TCP / IP
- Extensii iSCSI pentru RDMA (iSER), maparea iSCSI peste InfiniBand
- Dispozitiv de blocare a rețelei , maparea solicitărilor de noduri ale dispozitivelor pe sisteme de tip UNIX, prin socketuri de flux, cum ar fi TCP / IP
- SCSI RDMA Protocol (SRP), o altă implementare SCSI pentru transporturi de acces direct la memorie la distanță (RDMA)
Rețelele de stocare pot fi, de asemenea, construite utilizând tehnologiile Serial Attached SCSI (SAS) și Serial ATA (SATA). SAS a evoluat din stocarea directă atașată SCSI. SATA a evoluat din stocarea direct atașată Parallel ATA . Dispozitivele SAS și SATA pot fi conectate în rețea utilizând SAS Expanders .
Aplicații | ||||||
Strat SCSI | ||||||
FCP | FCP | FCP | FCP | iSCSI | iSER | SRP |
FCIP | iFCP | |||||
TCP | Transport RDMA | |||||
FCoE | IP | Rețeaua IP sau InfiniBand | ||||
FC | Ethernet | Ethernet sau InfiniBand Link |
Software
Networking Industry Association Storage (SNIA) definește un SAN ca „o rețea al cărei scop principal este transferul de date între sistemele informatice și elemente de stocare“. Dar un SAN nu constă doar dintr-o infrastructură de comunicații, ci are și un strat de gestionare a software-ului . Acest software organizează serverele, dispozitivele de stocare și rețeaua, astfel încât datele să poată fi transferate și stocate. Deoarece un SAN nu utilizează stocarea directă atașată (DAS), dispozitivele de stocare din SAN nu sunt deținute și administrate de un server. Un SAN permite unui server să acceseze o capacitate mare de stocare a datelor, iar această capacitate de stocare poate fi accesată și de alte servere. Mai mult, software-ul SAN trebuie să se asigure că datele sunt mutate direct între dispozitivele de stocare din SAN, cu o intervenție minimă a serverului.
Software-ul de gestionare SAN este instalat pe unul sau mai multe servere și clienți de gestionare pe dispozitivele de stocare. Două abordări s-au dezvoltat în software-ul de gestionare SAN: administrarea în bandă și în afara benzii. În bandă înseamnă că datele de gestionare dintre server și dispozitivele de stocare sunt transmise în aceeași rețea ca datele de stocare. În timp ce în afara benzii înseamnă că datele de gestionare sunt transmise prin linkuri dedicate. Software-ul de gestionare SAN va colecta date de gestionare de pe toate dispozitivele de stocare din stratul de stocare. Aceasta include informații despre erorile de citire și scriere, blocajele capacității de stocare și eșecul dispozitivelor de stocare. Software-ul de gestionare SAN se poate integra cu Protocolul simplu de gestionare a rețelei (SNMP).
În 1999 a fost introdus un standard deschis pentru gestionarea dispozitivelor de stocare și furnizarea interoperabilității, modelul comun de informații (CIM). Versiunea web a CIM se numește Web-Based Enterprise Management (WBEM) și definește obiectele dispozitivului de stocare SAN și procesează tranzacțiile. Utilizarea acestor protocoale implică un manager de obiecte CIM (CIMOM), pentru a gestiona obiecte și interacțiuni și permite gestionarea centrală a dispozitivelor de stocare SAN. Gestionarea de bază a dispozitivelor pentru SAN-uri poate fi realizată și prin Specificația interfeței de gestionare a stocării (SMI-S), în cazul în care obiectele CIM și procesele sunt înregistrate într-un director. Aplicațiile software și subsistemele se pot baza apoi pe acest director. Aplicațiile software de gestionare sunt, de asemenea, disponibile pentru configurarea dispozitivelor de stocare SAN, permițând, de exemplu, configurarea zonelor și a numerelor unității logice (LUN).
În cele din urmă, dispozitivele de rețea și stocare SAN sunt disponibile de la mulți furnizori. Fiecare furnizor de SAN are propriul software de gestionare și configurare. Gestionarea obișnuită în rețelele SAN care includ dispozitive de la diferiți furnizori este posibilă numai dacă furnizorii pun la dispoziția altor furnizori interfața de programare a aplicației (API) pentru dispozitivele lor. În astfel de cazuri, software-ul de gestionare SAN de nivel superior poate gestiona dispozitivele SAN de la alți furnizori.
Suport sisteme de fișiere
Într-un SAN datele sunt transferate, stocate și accesate la nivel de bloc. Ca atare, un SAN nu oferă abstracție de fișiere de date , ci doar stocare la nivel de bloc și operații. Dar sistemele de fișiere au fost dezvoltate pentru a funcționa cu software-ul SAN pentru a oferi acces la nivel de fișier . Acestea sunt cunoscute sub numele de sistem de fișiere pe disc partajat (SAN file system). Sistemele de operare server își păstrează propriile sisteme de fișiere pe propriile LUN-uri dedicate, nepartajate, ca și cum ar fi locale pentru ei înșiși. Dacă mai multe sisteme ar încerca pur și simplu să partajeze un LUN, acestea ar interfera unele cu altele și ar corupe rapid datele. Orice partajare planificată de date pe diferite computere dintr-un LUN necesită software, cum ar fi sistemele de fișiere SAN sau calculul clusterizat .
În mass-media și divertisment
Sistemele de editare video necesită rate de transfer de date foarte mari și o latență foarte mică. SAN-urile din mass-media și divertisment sunt adesea denumite fără server datorită naturii configurației care plasează clienții desktop de flux video de lucru (ingestie, editare, redare) direct pe SAN, mai degrabă decât atașarea la servere. Controlul fluxului de date este gestionat de un sistem de fișiere distribuit, cum ar fi StorNext by Quantum. Controlul utilizării lățimii de bandă per nod, denumit uneori calitatea serviciului (QoS), este deosebit de important în editarea video, deoarece asigură o utilizare corectă și prioritară a lățimii de bandă în rețea.
Calitatea serviciului
SAN Storage QoS permite calcularea și menținerea performanței de stocare dorite pentru clienții din rețea care accesează dispozitivul. Unii factori care afectează SAN QoS sunt:
- Lățime de bandă - Rata de transfer de date disponibilă pe sistem.
- Latență - întârzierea pentru executarea unei operații de citire / scriere.
- Adâncimea cozii - Numărul de operațiuni restante care așteaptă să fie executate pe discurile subiacente ( unități tradiționale sau în stare solidă ).
QoS poate fi afectat într-un sistem de stocare SAN printr-o creștere neașteptată a traficului de date (creștere a utilizării) de la un utilizator de rețea care poate determina scăderea performanței pentru alți utilizatori din aceeași rețea. Acest lucru poate fi cunoscut ca „efectul vecinului zgomotos”. Atunci când serviciile QoS sunt activate într-un sistem de stocare SAN, „efectul vecinului zgomotos” poate fi prevenit și performanța stocării în rețea poate fi prezisă cu precizie.
Utilizarea stocării SAN QoS este în contrast cu utilizarea supraprovizionării discurilor într-un mediu SAN. Supraprovizionarea poate fi utilizată pentru a furniza o capacitate suplimentară pentru a compensa încărcăturile maxime de trafic din rețea. Cu toate acestea, acolo unde încărcările de rețea nu sunt previzibile, supra-aprovizionarea poate provoca în cele din urmă consumarea completă a tuturor lățimii de bandă și creșterea latenței, ceea ce duce la degradarea performanței SAN.
Virtualizare stocare
Virtualizarea stocării este procesul de abstractizare a stocării logice din stocarea fizică. Resursele de stocare fizică sunt agregate în pool-uri de stocare, din care este creată stocarea logică. Prezintă utilizatorului un spațiu logic pentru stocarea datelor și gestionează în mod transparent procesul de mapare a acestuia la locația fizică, un concept numit transparență a locației . Acest lucru este implementat în matrice de discuri moderne, adesea folosind tehnologia proprietară a furnizorului. Cu toate acestea, scopul virtualizării stocării este de a grupa mai multe matrice de discuri de la diferiți furnizori, împrăștiați într-o rețea, într-un singur dispozitiv de stocare. Dispozitivul unic de stocare poate fi apoi gestionat uniform.
Vezi si
- ATA prin Ethernet (AoE)
- Stocare directă (DAS)
- Matrice de discuri
- Fibre Channel
- Fibre Channel prin Ethernet
- Adaptor autobuz gazdă (HBA)
- iSCSI
- Extensii iSCSI pentru RDMA
- Lista platformelor hardware de stocare în rețea
- Lista sistemelor de gestionare a rețelei de stocare
- Matrice masivă de discuri inactiv (MAID)
- Stocare conectată la rețea (NAS)
- Matrice redundantă de discuri independente (RAID)
- Protocol SCSI RDMA (SRP)
- Inițiativa de gestionare a stocării - Specificații - (SMI-S)
- Hipervizor de depozitare
- Gestionarea resurselor de stocare (SRM)
- Virtualizare stocare
- Rețea de sistem
Referințe
- ^ a b c d e f g h i Jon Tate, Pall Beck, Hector Hugo Ibarra, Shanmuganathan Kumaravel & Libor Miklas (2017). „Introducere în rețelele de stocare” (PDF) . Red Books, IBM.CS1 maint: folosește parametrul autorilor ( link )
- ^ a b c d e f g h i NIIT (2002). Ediție specială: utilizarea rețelelor de stocare . Editura Que. ISBN 9780789725745.CS1 maint: folosește parametrul autorilor ( link )
- ^ a b c d e f g h i j k l m Christopher Poelker; Alex Nikitin, eds. (2009). Rețele de stocare pentru manechine . John Wiley & Sons. ISBN 9780470471340.
- ^ Richard Barker și Paul Massiglia (2002). Elementele esențiale ale rețelei de stocare: un ghid complet pentru înțelegerea și implementarea SAN-urilor . John Wiley & Sons. p. 198 . ISBN 9780471267119.CS1 maint: folosește parametrul autorilor ( link )
- ^ "TechEncyclopedia: IP Storage" . Adus la 9 decembrie 2007 .
- ^ "TechEncyclopedia: SANoIP" . Adus la 9 decembrie 2007 .
- ^ "StorNext Storage Manager - partajare de fișiere de mare viteză, gestionarea datelor și software de arhivare digitală" . Quantum.com . Adus la 8 iulie 2013 .
linkuri externe
- Ce este o rețea de stocare (SAN)?
- Introducere în rețelele de stocare Introducere exhaustivă în SAN , IBM Redbook
- SAN vs. DAS: O analiză a costurilor stocării în întreprindere
- SAS și SATA, stocare în stare solidă, consum redus de energie pentru centrul de date
- Videoclipuri SAN NAS
- Informații despre rețeaua zonei de stocare
- 20 dintre cei mai promițători furnizori de soluții de stocare pentru întreprinderi din 2018