Превключватели за мрежи за съхранение. Ethernet суичове и модулни превключватели с фиксирана конфигурация. Системи за съхранение на Intel

SAN превключватели

SAN ключовете се използват като централно превключващо устройство за SAN мрежови възли. Включвате единия край на оптичния кабел в конектор на вашия сървърен адаптер или контролер на дисков масив, а другия край в порт на превключвателя. Превключвателят може да се сравни с набор от проводници, които са кръстосани по такъв начин, че да позволят на всяко устройство в мрежата да „говори“ по един проводник с всяко друго устройство в мрежата по едно и също време. Тоест, с други думи, всички абонати могат да говорят едновременно.
Един или повече превключватели, свързани заедно, образуват фабрика. Една тъкан може да се състои от един или повече превключватели (до 239 в момента). Следователно, тъканта може да бъде дефинирана като мрежа от взаимосвързани комутатори. SAN може да бъде съставен от множество тъкани. Повечето SAN се състоят от поне две тъкани, едната от които е излишна.
Можете да свържете сървъри и хранилище към SAN с помощта на един превключвател, но е добра практика да използвате два превключвателя, за да избегнете загуба на данни и престой, ако единият не успее. Фигура 1 показва типична тъкан, използваща два превключвателя за свързване на сървъри към дисков масив.

Фиг. 1. Най-простата фабрика с 2 превключвателя.

Тъй като броят на сървърите и хранилището във вашата SAN се увеличава, вие просто добавяте превключватели.

Фигура 2 SAN Fabric Extension

Модулни или конвенционални ключове (модулни ключове)

SAN ключовете са за всеки вкус от 8 до стотици порта. Повечето модулни превключватели се предлагат с 8 или 16 порта. Последната тенденция е възможността за увеличаване на броя на портовете на закупения комутатор с нарастване от 4. Типичен пример за такъв комутатор е Qlogic SANbox 5200 (фиг. 3). Можете да закупите този продукт с 8 порта в основата и след това да увеличите до 16 в един модул и до 64 порта (!) в четири модула, свързани помежду си с 10 Gigabit FC.

Фигура 3. Qlogic SANbox 5200 - стек от четири модула с 64 порта

Директори или превключватели на корпоративния клас (директорски превключватели)

Директорите са много по-скъпи от модулните комутатори и обикновено съдържат стотици портове (Фигура 4). Директорите могат да се разглеждат в центъра на много големи комутирани тъкани като ядро ​​на мрежата. Директорите имат изключителна отказоустойчивост и поддържат цялата инфраструктура работеща 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата. Те ви позволяват да извършвате рутинна поддръжка и подмяна на модули в движение.

Ориз. 4. SilkWorm 1200 128 порт и McData InterPid 6140

Директорът се състои от платформа, модули на портове за гореща смяна (обикновено 12 или 16 порта) и процесорни модули за гореща смяна (обикновено двоен процесор). Директорът може да бъде закупен с 32 порта и надстроен до 128 - 140 порта.
Enterprise SAN обикновено използват директори като ядро ​​на мрежата. Към тях се свързват модулни ключове като терминални (гранични) ключове. Към тях от своя страна свържете сървъри и хранилища. Тази топология се нарича топология от ядро ​​до край и ви позволява да мащабирате мрежата до хиляди портове (фиг. 5).

Ориз. 5. Топология на границата на ядрото, използваща директори.

SAN рутери или многопротоколни комутатори

SAN рутерите се използват за свързване на отдалечени SAN острови в единна мрежа за решаване на проблемите със защитата от бедствия, консолидиране на ресурси за съхранение, организиране на процедури за архивиране на данни от отдалечени отдели към лентови и дискови ресурси на главния център за данни и др. ( Фиг. 6.). Комбинирането на отдалечени SAN в един ресурс е следващата стъпка в еволюцията на мрежите за съхранение след въвеждането на SAN в централния офис и корпоративните поделения (фиг. 7).

Ориз. 6: McDATA Eclipse 1620, 3300 и 4300

Ориз. Фигура 7: Комбиниране на отдалечени SAN в един ресурс

SAN островите могат да бъдат свързани с помощта на протокола FC и конвенционалните модулни превключватели или директори, чрез едномодов оптичен кабел (едномодов кабел или тъмно влакно) или чрез мултиплексиращо оборудване (DWDM). Този метод обаче няма да ви позволи да излезете извън града (радиус 70 км.). За по-голямо премахване ще ви е необходим протоколът Fibre Channel over IP (FCIP, http://www.iscsistorage.com/ipstorage.htm), внедрен в рутерите Eclipse на McData (Фигура 6). FCIP обвива всеки FC кадър в IP пакет за транспортиране през IP мрежата. Получаващата страна разопакова IP пакета и извлича оригиналния FC кадър от там за по-нататъшно предаване през FC локалната мрежа. Тук разстоянията не са ограничени. Всичко е свързано със скоростта на вашия IP канал.

Видове FC кабели

FC мрежите използват оптичен или меден кабел като физическа среда за предаване. Медният кабел е кабел с усукана двойка с обвивка и се използва предимно за локални връзки в 1Gbit/s FC мрежи. Съвременните 2Gbit/s FC мрежи използват предимно оптичен кабел.
Има два вида оптичен кабел: едномодов и многомодов.

Едномодов кабел (дълга вълна)

В едномодовия (SM) кабел има само един път за разпространение на светлинна вълна. Размерът на сърцевината обикновено е 8,3 микрона. Едномодовите кабели се използват в приложения, които изискват ниска загуба на сигнал и висока скорост на данни, като например големи разстояния между две системи или мрежови устройства. Например между сървъра и хранилището, разстоянието между които е няколко десетки километра.

Максималното разстояние между два FC 2Gbit мрежови възела, свързани с едномодов кабел, е 80 км без повторители.

Многомодов кабел (къса вълна)

Многомодов (MM) кабел е способен да предава множество светлинни вълни върху едно влакно, тъй като относително големият размер на сърцевината позволява на светлината да се разпространява под различни ъгли (пречупване). Типичните размери на сърцевината за ММ са 50 микрона и 62,5 микрона. Многомодовите оптични връзки са най-подходящи за устройства, работещи на къси разстояния. Вътре в офис сградата.

Максималното разстояние, за което мултимодов кабел поддържа 2 Gbit/s, е 300 (50 um) и 150 m (62,5 um).

Видове конектори FC кабели (видове кабелни конектори)

FC кабелните конектори са:

Видове трансивъри (типове GBIC)

Устройствата за преобразуване на светлината в електрически сигнал и обратно се наричат ​​приемо-предаватели. Те се наричат ​​още GBIC (гигабитови интерфейсни конектори). Трансивърът се намира на платката на FC адаптера (FC HBA), обикновено е запоен в нея, в превключвателя - под формата на сменяем модул (виж фиг.) и на устройството за съхранение под една или друга форма.

Трансивърите са:

SFP-LC	HSSDC2

Включващи се трансивър модули (SFP)

HSSDC2: за 1/2Gbit FC за меден кабел
SFP-LC: (Small Form Factor Pluggable LC) 1/2Gbit FC къса/дълга вълна към оптичен кабел с LC конектор
SFP-SC: (Small Form Factor Pluggable SC) 1/2Gbit FC къса/дълга вълна към оптичен кабел с SC конектор

Ако управлявате собствената си инфраструктура във вашия собствен център за данни, трябва да преминете през селекция от различни предложения за съхранение. Изборът на решение за съхранение до голяма степен зависи от вашите изисквания. Преди да финализирате конкретна опция за съхранение за вашия случай на употреба, е малко полезно да разберете технологията.

Всъщност щях да напиша статия за съхранението на обекти (което е най-горещата опция за съхранение в облак). Но преди да отида и да обсъдя тази част от арената за съхранение, реших, че е най-добре да обсъдя двата основни метода за съхранение, които са общи от много дълго време, които се използват от компаниите в страната за техните нужди.

Изборът на вашия тип съхранение ще зависи от много фактори, като тези по-долу.

• Типът данни, които искате да съхранявате
• Схема на използване
• Мащабиране
• И накрая, вашият бюджет

Когато започнете кариерата си като системен администратор, често чувате вашите колеги да говорят за различни методи за съхранение като SAN, NAS, DAS и т.н. И без малко да ровите, трябва да се объркате с различни условия на съхранение. Объркването често възниква от приликите между различните подходи за съхранение. Единственото твърдо и бързо правило, за да бъдете в крак с техническите термини, е да продължите да четете материалите (особено концепциите зад конкретна технология).

Днес ще обсъдим два различни метода, които определят структурата на съхранение във вашата среда. Вашият избор от двете във вашата архитектура трябва да зависи само от вашия случай на използване и типа данни, които съхранявате.

До края на този урок се надявам, че имате ясна представа за двата основни метода за съхранение и кой да изберете за вашите нужди.

SAN (мрежа за съхранение) и NAS (мрежово прикачено съхранение)

По-долу са основните разлики между всяка от тези технологии.

• Как хранилището е свързано към системата. Накратко, как се осъществява връзката между системата за достъп и компонента за съхранение (директно свързан или свързан към мрежата)
• Видът на кабела, използван за свързване. Накратко, това е вид окабеляване за свързване на системата към компонент за съхранение (като Ethernet и Fibre Channel)
• Как се изпълняват входните и изходните заявки. Накратко, това е протоколът, използван за извършване на входни и изходни заявки (като SCSI, NFS, CIFS и др.)

Нека първо обсъдим SAN и след това NAS и накрая нека сравним всяка от тези технологии, за да изясним разликите между тях.

SAN (мрежа за съхранение)

Днешните приложения са много ресурсоемки, поради заявки, които трябва да се обработват едновременно в секунда. Вземете примера на уебсайт за електронна търговия, където хиляди хора правят поръчки в секунда, като всички те трябва да се съхраняват правилно в базата данни за по-късно извличане. Технологията за съхранение, използвана за съхраняване на бази данни с такъв голям трафик, трябва да бъде бърза при обслужване и отговор на заявки (накратко, тя трябва да бъде бърза за влизане и излизане).

В такива случаи (когато имате нужда от висока производителност и бърз I/O), можем да използваме SAN.

SAN не е нищо друго освен високоскоростна мрежа, която прави връзки между устройства за съхранение и сървъри.

Традиционно сървърите за приложения са имали свои собствени устройства за съхранение, свързани към тях. Говорете с тези устройства с помощта на протокол, известен като SCSI (Small Computer System Interface). SCSI не е нищо друго освен стандарт, използван за комуникация между сървъри и устройства за съхранение. Всички конвенционални твърди дискове, лентови устройства и т.н. Използвайте SCSI. В началото изискванията за съхранение на сървъра бяха изпълнени от устройства за съхранение, които бяха активирани вътре в сървъра (сървърът използваше да разговаря с това вътрешно устройство за съхранение чрез SCSI. Това е много подобно на начина, по който обикновен настолен компютър разговаря с вътрешния си твърд диск.).

Устройства като компактдискове се свързват със сървъра (който е част от сървъра) с помощта на SCSI. Основното предимство на SCSI за свързване на устройства към сървър е неговата висока пропускателна способност. Въпреки че тази архитектура е достатъчна за ниски изисквания, има няколко ограничения като тези по-долу.

• Сървърът има достъп само до данни на устройства, които са директно свързани с него.
  Ако нещо се случи със сървъра, достъпът до данни ще бъде неуспешен (тъй като устройството за съхранение е част от сървъра и е свързано към него чрез SCSI)
• Ограничаване на броя на устройствата за съхранение, до които сървърът има достъп. В случай, че сървърът се нуждае от повече място за съхранение, няма да има повече място, което може да бъде прикрепено, тъй като SCSI шината може да побере само краен брой устройства.
• Също така сървърът, използващ SCSI хранилището, трябва да е близо до устройството за съхранение (тъй като паралелният SCSI, който е обичайната реализация на повечето компютри и сървъри, има някои ограничения на разстоянието, може да работи до 25 метра).

Някои от тези ограничения могат да бъдат преодолени с DAS (Directly Attached Storage). Смарт, използван за директно свързване на хранилището към сървъра, може да бъде всеки от SCSI, Ethernet, Fiber и т.н.). Ниската сложност, ниските инвестиции, лекотата на внедряване доведоха до приемането на DAS от мнозина за нормални изисквания. Решението беше добро дори по отношение на производителността, ако се използва с по-бързи медии, като например оптичен канал.

Дори външно USB устройство, свързано към сървъра, също е DAS (добре концептуално е DAS, тъй като е директно свързано към USB шината на сървъра). Но USB флашовете не се използват често поради ограничението на скоростта на USB шината. Обикновено за тежки и големи DAS системи за съхранение се използва SAS (Serial Attached SCSI) носител. Вътрешно устройството за съхранение може да използва RAID (което обикновено е така) или нещо друго, за да осигури обемите за съхранение на сървърите. Понастоящем опциите за съхранение на SAS осигуряват скорост от 6Gb/s.

Пример за DAS устройство за съхранение е MD1220 от Dell.

На сървъра DAS съхранението ще изглежда много като собствено устройство или външно устройство, което сте свързали.

Въпреки че DAS е добър за нормални нужди и дава добра производителност, има ограничения като броя на сървърите, които могат да имат достъп до него. Съхранявайте устройството или да кажем, че съхранението на DAS трябва да бъде близо до сървъра (в същия багажник или в рамките на допустимото разстояние от използвания носител).

Може да се твърди, че директно свързаното съхранение (DAS) е по-бързо от всички други методи за съхранение. Това е така, защото не включва режийни разходи за мрежов трансфер (целият трансфер на данни се случва на специална връзка между сървъра и устройството за съхранение. По принцип това е SCSI или SAS серийна връзка). Въпреки това, поради скорошни подобрения в оптичния канал и други механизми за кеширане, SAN също така осигурява по-добра скорост, подобна на DAS, и в някои случаи превъзхожда скоростта, предоставена от DAS.

Преди да влезем в SAN, нека разберем няколко типа медии и методи, които се използват за свързване на устройства за съхранение (когато говоря за устройства за съхранение, моля, не го мислете като един твърд диск. Приемете го като масив от устройства, може би на някакво ниво на RAID (помислете за това като за нещо като Dell MD1200).

Какво представляват SAS (Serial Attached SCSI), FC (Fiber Channel) и iSCSI (Internet Small Computer System Interface)?

Традиционно SCSI устройствата, като вътрешен твърд диск, са свързани към обща паралелна SCSI шина. Това означава, че всички свързани устройства ще използват една и съща шина за изпращане/получаване на данни. Но споделените паралелни връзки не са много добри за висока точност и създават проблеми при високоскоростни трансфери. Въпреки това, серийната връзка между устройството и сървъра може да увеличи общата пропускателна способност на данните. SAS между устройства за съхранение и сървъри използва специални 300MB/sec на диск. Помислете за SCSI шина, която има еднаква скорост за всички свързани устройства.

SAS използва същите SCSI команди за изпращане и получаване на данни от устройство. Също така, моля, не мислете, че SCSI се използва само за вътрешна памет. Използва се и за свързване на външно устройство за съхранение към сървъра.

Ако производителността и надеждността на трансфера на данни са вашият избор, тогава използването на SAS е най-доброто решение. По отношение на надеждността и процента на грешки, SAS устройствата са много по-добри в сравнение с по-старите SATA устройства. SAS е проектиран с мисъл за производителността, което го прави пълен дуплекс. Това означава, че данните могат да се изпращат и получават едновременно от устройство, използващо SAS. Също така един SAS хост порт може да се свърже с множество SAS устройства с помощта на разширители. SAS използва комуникация от точка до точка, използвайки серийна комуникация между устройства (устройства за съхранение като дискови устройства и дискови масиви) и хостове.

Първото поколение SAS осигурява скорост от 3Gb/s. Второто поколение SAS подобри това до 6Gb/s. А третото поколение (което в момента се използва от много организации за изключително висока пропускателна способност) подобри това до 12Gbps.

Протокол за Fibre Channel

Fibre Channel е сравнително нова технология за взаимно свързване, използвана за бърз трансфер на данни. Основната цел на неговия дизайн е да даде възможност за предаване на данни при по-високи скорости с много ниска/незначителна латентност. Може да се използва за свързване на работни станции, периферни устройства, масиви за съхранение и др.

Основният фактор, който отличава оптична връзка от другия метод на свързване, е, че може да управлява както мрежовите, така и I/O комуникациите в една и съща връзка, използвайки същите адаптери.

ANSI (Американски национален институт по стандартизация) стандартизира оптичния канал през 1988 г. Когато кажем, че Fiber (във оптичен канал) не мисли, че поддържа само оптичното влакно. Fiber е термин, използван за всяка медия, използвана за връзка с протокол Fibre Channel. Можете дори да използвате медна тел за по-ниска цена.

Имайте предвид, че стандартът ANSI Fibre Channel поддържа работа в мрежа, съхранение и предаване на данни. Каналът Fiber не знае типа данни, които предавате. Той може да изпраща SCSI команди, капсулирани в рамка на оптичен канал (няма свои собствени I/O команди за изпращане и получаване на памет). Основното предимство е, че може да включва вътрешно широко използвани протоколи като SCSI и IP.

Компонентите на връзката с оптичен канал са изброени по-долу. Изискването по-долу е минимумът за постигане на връзка с една точка. Обикновено това може да се използва за директна връзка между масива за съхранение и хоста.

• HBA (адаптер за домашна шина) с порт за Fibre Channel
• Драйвер за HBA карта
• Кабели за свързване на устройства в HBA оптичен канал

Както бе споменато по-рано, SCSI протоколът е капсулиран във влакнест канал. По този начин обикновено SCSI данните трябва да бъдат променени в различен формат, който влакнеста връзка може да достави до местоназначението. И когато приемникът получи данните, той ги прехвърля към SCSI.

Може би се чудите защо имаме нужда от това съпоставяне и повторно съпоставяне, защо не можем директно да използваме SCSI за доставка на данни. Това е така, защото SCSI не може да доставя данни на дълги разстояния до голям брой устройства (или голям брой хостове).

Оптичен канал може да се използва за свързване на системи до 10 km (ако се използват с оптични влакна, можете да увеличите това разстояние, като имате ретранслатори между тях). Освен това можете да предавате данни на 30 метра с помощта на меден проводник, за да намалите разходите във влакнестия канал.

С появата на оптични превключватели от много големи доставчици, свързването на голям брой устройства за съхранение и сървъри се превърна в лесна задача (ако приемем, че имате бюджет за инвестицията). Мрежовите възможности на оптичния канал доведоха до разширеното приемане на SAN (Storage Area Networks) за бърз, дългосрочен и надежден достъп до данни. По-голямата част от компютърната среда (която изисква бърз трансфер на големи количества данни) използва оптична SAN с оптични кабели.

Настоящият стандарт за оптични канали (наречен 16GFC) може да прехвърля данни при 1600MB/s (не забравяйте, че този стандарт беше пуснат през 2011 г.). Очаква се предстоящите стандарти да предоставят скорости от 3200MB/s и 6400MB/s през следващите години.

iSCSI интерфейс (интерфейс за малък компютър)

iSCSI не е нищо друго освен IP-базиран стандарт за свързване на масиви и възли за съхранение. Използва се за пренасяне на SCSI трафик през IP мрежи. Това е най-лесното и евтино решение (макар и не най-доброто) за свързване към устройство за съхранение.

Това е страхотна технология за съхранение, независимо от местоположението. Тъй като може да се свърже към устройството за съхранение чрез LAN, WAN. Негов стандарт за взаимодействие с мрежа за съхранение. Не изисква специални кабели и оборудване, както в случая на мрежа с оптични канали.

За система, използваща iSCSI масив за съхранение, паметта се появява като локално свързано устройство. Тази технология дойде след канала за влакна и беше широко разпространена поради ниската си цена.

Това е мрежов протокол, който работи върху TCP/IP. Можете да се досетите, че това не е много добра производителност в сравнение с оптични влакна (просто защото всичко върви през TCP без специален хардуер или промени във вашата архитектура).

iSCSI въвежда малко натоварване на процесора на сървъра, тъй като сървърът трябва да извършва допълнителна обработка за всички заявки за съхранение през мрежата, използвайки обикновен TCP.

iSCSI има следните недостатъци в сравнение с оптичните влакна

• iSCSI въвежда малко по-голяма латентност в сравнение с оптичното влакно поради свръхзаглавието на IP
• Приложенията за бази данни имат малки четения и записвания, че когато работят на iSCSI,
  iSCSI, когато се изпълнява в същата LAN, която съдържа друг нормален трафик (друг не-iSCSI трафик на инфраструктура), ще доведе до забавяне на четене/запис или лоша производителност.
• Максималната скорост/пропускателна способност е ограничена от скоростта на вашия Ethernet и мрежа. Дори ако групирате няколко връзки, това не се мащабира до нивото на оптична връзка.

NAS (мрежово прикачено хранилище)

Най-простото определение за NAS е „Всеки сървър, който има собствено хранилище с други в мрежата и действа като файлов сървър, е най-простата форма на NAS“.

Моля, имайте предвид, че мрежовото хранилище споделя файлове през мрежата. Не е мрежово устройство за съхранение.

NAS ще използва Ethernet връзката за споделяне на файлове през мрежата. NAS устройството ще има IP адрес и след това ще бъде достъпно през мрежата чрез този IP адрес. Когато имате достъп до файлове на файлов сървър на вашата Windows система, това е основно NAS.

Основната разлика е как вашият компютър или сървър обработва определено хранилище. Ако компютърът третира паметта като част от себе си (подобно на начина, по който свързвате DAS към вашия сървър), с други думи, ако процесорът на сървъра е отговорен за управлението на прикаченото хранилище, това ще бъде един вид DAS. И ако компютърът/сървърът третира свързаното хранилище като друг компютър, който споделя своите данни през мрежата, тогава това е NAS.

Direct Attached Storage (DAS) може да се разглежда като всяко друго периферно устройство, като например клавиатура на мишка и т.н., тъй като сървърът/компютърът е устройство за директно съхранение. Въпреки това, NAS е просто още един сървър или кажете, че хардуерът има свои собствени изчислителни функции, които могат да споделят собственото си хранилище с други.

Дори SAN съхранението може да се разглежда и като хардуер, който има собствена мощност на обработка. Така че основната разлика между NAS, SAN и DAS е как сървърът/компютърът го вижда. Устройството за съхранение на DAS се появява на сървъра като част от себе си. Сървърът го разглежда като своя физическа част. Въпреки че DAS съхранението не може да бъде вътре в сървъра (обикновено друго устройство със собствен масив за съхранение), сървърът го вижда като своя вътрешна част (DAS съхранението се появява на сървъра като негово собствено вътрешно хранилище)

Когато говорим за NAS, трябва да ги наричаме запаси, а не устройства за съхранение. Тъй като NAS се появява на сървъра като споделена папка вместо споделено устройство през мрежата. Не забравяйте, че самите NAS устройства са компютри, които могат да споделят своето съхранение с други. Когато споделяте папка с контрол на достъпа с помощта на SAMBA, нейният NAS.

Въпреки че NAS е по-евтина опция за вашите нужди за съхранение. Това наистина не е подходящо за високопроизводително приложение на корпоративно ниво. Никога не мислете за използване на хранилище на база данни (което трябва да е с висока производителност) с NAS. Основният недостатък на използването на NAS е проблемът с производителността и мрежовата зависимост (в повечето случаи LAN, която се използва за нормален трафик, се използва и за споделяне на съхранение с NAS, което го прави по-претоварен).

Когато съвместно експортирате NFS през мрежа, това също е форма на NAS.

NAS не е нищо друго освен устройство/оборудване/сървър, свързан към TCP/IP мрежа, който има свое собствено съхранение с други. Ако се поразровите малко по-дълбоко, когато заявка за четене/запис на файл се изпрати до NAS споделен ресурс, свързан със сървър, заявката се изпраща под формата на мрежи CIFS (Обща интернет файлова система) или NFS (мрежова файлова система). Приемащият край (NAS устройство) при получаване на NFS заявка, CIFS след това го преобразува в набор от локални команди за I/O съхранение. Поради тази причина NAS устройство има собствена процесорна мощност.

Така че NAS е хранилище на ниво файл (защото по същество е технология за споделяне на файлове). Това е така, защото скрива действителната файлова система под капака. Това дава на потребителите интерфейс за достъп до споделеното му хранилище чрез NFS или CIFS.

Често срещано използване на NAS, което можете да намерите, е да дадете на всеки потребител домашна директория. Тези домашни директории се съхраняват на NAS устройството и се монтират на компютъра, където потребителят влиза. Тъй като домашната директория е достъпна в мрежата, потребителят може да влезе в системата от всеки компютър в мрежата.

Предимства на NAS

• NAS има по-малко сложна архитектура в сравнение със SAN
• По-евтино е да го разгърнете в съществуваща архитектура.
• Не се изискват промени във вашата архитектура, тъй като нормалното TCP/IP мрежа е единственото изискване

Недостатъци на NAS

• NAS е бавен
• Ниска честотна лента и висока латентност, което го прави неподходящ за приложения с висока производителност

Върнете се към S.A.N.

Сега да се върнем към дискусията за SAN (мрежи за съхранение), която започнахме по-рано в началото.

Първата и най-важна задача за разбирането на SAN (освен това, което вече обсъдихме в началото) е фактът, че това е решение за съхранение на ниво блок. И SAN е оптимизиран за трансфер на данни на блоково ниво с голям обем. SAN работи най-добре, когато се използва със среда на оптични влакна (оптични влакна и превключвател на оптични канали).

Името "SAN" предполага, че хранилището е в собствена специална мрежа. Хостовете могат да свържат устройството за съхранение към себе си, като използват Fibre Channel, TCP/IP мрежа (SAN използва iSCSI, когато се използва през tcp/ip мрежа).

SAN може да се разглежда като технология, която съчетава най-добрите характеристики на DAS и NAS. Ако си спомняте, DAS се появява на компютъра като свое собствено устройство за съхранение и е добре известно, DAS също е решение за съхранение на ниво блок (ако си спомняте, никога не сме говорили за CIFS или NFS по време на DAS). NAS е известен със своята гъвкавост, основен достъп до мрежата, контрол на достъпа и др. SAN съчетава най-доброто от двата свята, защото...

• SAN съхранението също се появява на сървъра като собствено устройство за съхранение
• Неговото решение за съхранение на ниво блок
• Добра производителност / скорост
• Мрежови функции, използващи iSCSI

SAN и NAS не са конкуриращи се технологии, но обслужват различни нужди и цели. Тъй като SAN е решение за съхранение на ниво блок, той е най-подходящ за високопроизводително съхранение на данни, съхранение на имейл и т.н. Повечето съвременни SAN решения осигуряват дублиране на дискове, архивиране на функции за архивиране и репликация.

SAN е специализирана мрежа от устройства за съхранение (може да включва лентови устройства, масиви от RAID масиви и т.н.), които работят заедно, за да осигурят превъзходно съхранение на ниво блок. Докато NAS е едно устройство/сървър/изчислително устройство, той използва собствено съхранение през мрежата.

Основни разлики между SAN и NAS

САН	NAS
Блокиране на достъп до данни на ниво	Достъп до данни на ниво файл
Fibre Channel е основната медия, използвана със SAN.	Ethernet е основният носител, използван с NAS
SCSI е основният I/O протокол	NFS/CIFS се използва като основен I/O протокол в NAS
SAN паметта се появява на компютъра като собствена памет	Изтегляне на NAS като споделена папка на компютър
Може да има отлична скорост и производителност, когато се използва със светлинни водачи	Това понякога може да влоши производителността, ако мрежата се използва и за други неща (което обикновено е така)
Използва се главно за съхранение на данни с по-висока производителност	Използва се за малки четения и запис на дълги разстояния

По отношение на знанието, SAN се сблъска с известна пречка – недостъпността на основна информация. Когато става въпрос за изучаване на други инфраструктурни продукти, които съм срещал, е по-лесно - има пробни версии на софтуера, възможност за инсталирането им на виртуална машина, има много уроци, справочници и блогове по темата . Cisco и Microsoft занитват много висококачествени учебници, MS, освен това, най-малкото сресаха адския си тавански килер, наречен technet, дори има книга за VMware, макар и една (и дори на руски!), И с ефективност от около 100%. Вече на самите устройства за съхранение можете да получите информация от семинари, маркетингови събития и документи, форуми. В мрежата за съхранение - тишина и мъртви с плитки да стоят. Намерих два учебника, но не посмях да купя. Това са "Мрежи за съхранение за манекени" (има такова нещо, оказва се. Много любопитни англоговорящи "манекени" в целевата аудитория, очевидно) за една и половина хиляди рубли и "Разпределени мрежи за съхранение: Архитектура, Протоколи и управление" - изглежда по-надежден, но 8200r с 40% отстъпка. Заедно с тази книга Ozon препоръчва и „Изкуството на зидането“.

Не знам какво да посъветвам човек, който реши да изучава поне теорията на организацията на мрежа за съхранение на данни от нулата. Както показа практиката, дори скъпите курсове могат да дадат нулев резултат. Хората, по отношение на SAN, са разделени на три категории: тези, които изобщо не знаят какво е, които знаят, че такова явление просто съществува, и тези, които гледат на въпроса „защо две или повече фабрики са в склад мрежа“ гледат с такова недоумение, сякаш ги питат нещо от рода на „защо квадратът има четири ъгъла?“.

Ще се опитам да запълня празнината, която ми липсваше - да опиша основата и да я опиша просто. Ще разгледам SAN въз основа на неговия класически протокол - Fibre Channel.

Така че САН- Мрежа за съхранение- предназначени да консолидират дисковото пространство на сървърите на специално предназначени дискови хранилища. Изводът е, че по този начин дисковите ресурси се използват по-икономично, по-лесно се управляват и имат по-висока производителност. А по отношение на виртуализацията и клъстеризацията, когато няколко сървъра се нуждаят от достъп до едно дисково пространство, такива системи за съхранение на данни обикновено са незаменими.

Между другото, поради превода на руски, има известно объркване в терминологията на SAN. SAN в превод означава "мрежа за съхранение на данни" - DWH. Въпреки това, класически в Русия, съхранението означава термина "система за съхранение на данни", тоест това е дисков масив ( Масив за съхранение), който от своя страна се състои от контролен блок ( Процесор за съхранение, контролер за съхранение) и рафтове за дискове ( Дискова кутия). Въпреки това, в оригиналния масив за съхранение е само част от SAN, макар и понякога най-значим. В Русия получаваме, че системата за съхранение (система за съхранение на данни) е част от мрежата за съхранение (мрежа за съхранение на данни). Следователно устройствата за съхранение обикновено се наричат ​​системи за съхранение, а мрежата за съхранение се нарича SAN (и се бърка със "Sun", но това са дреболии).

Компоненти и термини

Технологично SAN се състои от следните компоненти:

1. Възли, възли (възли)

• Дискови масиви (системи за съхранение на данни) - хранилища (цели)
• Сървъри - консуматори на дискови ресурси (инициатори).

2. Мрежова инфраструктура

• Превключватели (и рутери в сложни и разпределени системи)
• Кабели

Особености

Без да навлизам в подробности, протоколът FC е подобен на Ethernet протокола с WWN адреси вместо MAC адреси. Само, вместо две нива, Ethernet има пет (от които четвъртото все още не е дефинирано, а петото е картографирането между FC транспорта и протоколите от високо ниво, които се предават през този FC - SCSI-3, IP) . Освен това FC комутаторите използват специализирани услуги, чиито аналози за IP мрежи обикновено се хостват на сървъри. Например: Domain Address Manager (отговорен за присвояването на идентификатори на домейни на комутатори), Name Server (съхранява информация за свързани устройства, един вид аналог на WINS в рамките на комутатора) и т.н.

За SAN ключовите параметри са не само производителност, но и надеждност. В крайна сметка, ако сървърът на базата данни загуби мрежата си за няколко секунди (или дори минути) - е, ще бъде неприятно, но можете да оцелеете. И ако хард дискът с базата или с ОС падне едновременно, ефектът ще е много по-сериозен. Следователно всички компоненти на SAN обикновено се дублират - портове в устройства за съхранение и сървъри, комутатори, връзки между комутатори и, основна характеристика на SAN, в сравнение с LAN - дублиране на ниво цялата инфраструктура на мрежовите устройства - фабрики.

Фабрика (плат- което всъщност е преведено от английски плат, т.к. терминът символизира преплетена схема за свързване на мрежа и крайни устройства, но терминът вече е установен) - набор от превключватели, свързани помежду си чрез връзки между превключватели ( ISL - InterSwitch Link).

Високодостъпните SAN задължително включват две (а понякога и повече) фабрики, тъй като самата фабрика е една точка на повреда. Тези, които някога са наблюдавали последствията от звънене в мрежата или ловко движение на клавиатурата, което въвежда превключвател на ниво ядро ​​или разпределение в кома от неуспешен фърмуер или команда, разбират за какво става въпрос.

Фабриките могат да имат идентична (огледална) топология или да се различават. Например, една фабрика може да се състои от четири комутатора, а друга - от един и към нея могат да бъдат свързани само силно критични възли.

Топология

Има следните типове фабрични топологии:

Каскада- Превключвателите са свързани последователно. Ако има повече от двама, тогава е ненадеждно и непродуктивно.

Пръстен- затворена каскада. По-надеждна от просто каскада, въпреки че с голям брой участници (повече от 4), представянето ще пострада. И единична повреда на ISL или един от превключвателите превръща веригата в каскада с всички последствия.

Мрежа). Случва се пълна мрежа- когато всеки ключ се свързва към всеки. Характеризира се с висока надеждност, производителност и цена. Броят на портовете, необходими за комуникациите за свързване към превключвател, нараства експоненциално с всеки нов превключвател, добавен към веригата. При определена конфигурация просто няма да има портове за възли - всички ще бъдат заети от ISL. Частична мрежа- всяка хаотична комбинация от ключове.

Център/периферия (ядро/ръб)- близо до класическата LAN топология, но без разпределителен слой. Не е необичайно съхранението да бъде свързано към суичове Core, а сървърите към Edge. Въпреки че допълнителен слой (ниво) от Edge превключватели може да бъде разпределен за съхранение. Също така, съхранението и сървърите могат да бъдат свързани към един и същ комутатор, за да се подобри производителността и да се намали времето за реакция (това се нарича локализация). Тази топология се характеризира с добра мащабируемост и управляемост.

Зониране (зониране, зониране)

Друга специфична за SAN технология. Това е дефиницията на двойките инициатор-цел. Тоест кои сървъри до кои дискови ресурси могат да бъдат достъпни, за да не се случи всички сървъри да видят всички възможни дискове. Това се постига по следния начин:

• избраните двойки се добавят към зоните (зоните), създадени преди това на превключвателя;
• зоните се поставят в набори от зони (набор от зони, config на зона), създадени на същото място;
• наборите зони се активират фабрично.

За първоначален пост по темата за SAN мисля че е достатъчно. Извинявам се за пъстрите картинки - няма как да го нарисувате сами на работа, но няма време вкъщи. Имаше идея да рисувам на хартия и да снимам, но реших, че така е по-добре.

Накрая като постскриптум ще изброя основни насоки за проектиране на плат SAN.

• Проектирайте структурата така, че да има не повече от три превключвателя между две крайни устройства.
• Желателно е фабриката да се състои от не повече от 31 превключвателя.
• Струва си да зададете ръчно идентификатора на домейна, преди да добавите нов превключвател към тъканта - подобрява управляемостта и помага да се избегнат проблеми със същия идентификатор на домейн, в случаи, например, повторно свързване на комутатор от една фабрика към друга.
• Имате множество еквивалентни маршрута между всяко устройство за съхранение и инициатора.
• В случаи на несигурни изисквания за производителност, вземете предвид съотношението на Nx портовете (за крайни устройства) към броя на ISL портовете като 6:1 (препоръка за EMC) или 7:1 (препоръка Brocade). Това съотношение се нарича свръхабонамент.
• Препоръки за зониране:
  - използвайте информативни имена на зони и зони-набори;
  - използвайте WWPN зониране, а не базирано на портове (въз основа на адреси на устройства, а не на физически портове на конкретен комутатор);
  - всяка зона - един инициатор;
  - почистване на фабриката от "мъртви" зони.
• Имайте резерв от свободни портове и кабели.
• Имайте резерв от оборудване (ключове). На ниво обект - задължително, евентуално на ниво фабрика.

Помислете за някои SAN топологии

Платът с един превключвател се състои от един превключвател на Fibre Channel, сървър и система за съхранение. Обикновено тази топология е основата за всички стандартни решения - други топологии се създават чрез комбиниране на клетки с един превключвател.

Ориз. 1.4.

Каскадна структура - набор от клетки, чиито превключватели са свързани в дърво с помощта на връзки между превключватели.

Ориз. 1.5.

Решетка - набор от клетки, комутаторът на всяка от които е свързан с всички останали. Ако една (и в някои комбинации - и повече) връзка не успее, свързаността на мрежата не се нарушава. Недостатък - висока резервираност на връзките

Ориз. 1.6.

Пръстен - на практика повтаря топологичната схема на решетката. Сред предимствата е използването на по-малко връзки.

Ориз. 1.7.

Консолидиране на ИТ инфраструктура

Консолидацията е комбинация от изчислителни ресурси или управленски структури в един център.

Анализът на международния опит днес ни позволява да говорим за ясна тенденция към консолидиране на ИТ ресурсите на корпорациите. Именно тя може значително да намали разходите за ИТ. Спестените средства могат да се използват за подобряване качеството на съществуващите информационни услуги и въвеждане на нови. Освен оптимизиране на ИТ разходите, консолидирането на ИТ ресурси подобрява управляемостта на предприятията чрез по-актуална и пълна информация за тяхното функциониране. Обикновено се нарича консолидация:

• сървъри- преместване на децентрализирани приложения, разпределени на различни сървъри на компанията, в един клъстер от централизирани хомогенни сървъри;
• системи за съхранение- споделяне на централизирана система за съхранение на данни от няколко хетерогенни възли;
• приложения- хостинг на множество приложения на един и същ хост.

В този случай могат да се разграничат два основни типа консолидация – физическа и логическа. Физическата консолидация предполага географско преместване на сървърите в един сайт (в центъра за данни), а логическата - централизиране на управлението.

Преместването на компютри в един център за данни ви позволява да осигурите комфортни условия за оборудване и технически персонал, както и да повишите степента на физическа защита на сървърите. В допълнение, центърът за данни може да използва по-мощно и висококачествено оборудване, което не е рентабилно за инсталиране във всеки отдел. Чрез изграждането на центрове за данни можете да намалите разходите за поддръжка и управление на най-критичните си сървъри във вашия бизнес. Добър пример за оборудване, което може успешно да реши проблема с консолидирането на изчислителни ресурси в организации от всяко ниво, са блейд системите, както и системите и мрежите за съхранение.

Очевидното предимство на това решение е, че опростява разпределението на поддържащия персонал и тяхната работа за внедряване и управление на системи и намалява степента на дублиране на опитен персонал. Централизацията също така улеснява използването на стандартизирани конфигурации и процеси за управление, създаването на рентабилни системи за архивиране за възстановяване при бедствия и бизнес свързаност. Решаването на въпросите за организиране на висококачествен контрол върху състоянието на околната среда и осигуряване на физическа защита също е опростено. Мрежовата сигурност може също да бъде подобрена чрез поставяне на сървърите под защитата на единна, централно управлявана защитна стена.

Логическият тип консолидация предполага преструктуриране на системата за управление на ИТ инфраструктурата. Това е необходимо както за увеличаване на мащабируемостта и управляемостта на сложна разпределена изчислителна система, така и за комбиниране на сегменти от корпоративна мрежа. Логическата консолидация осигурява въвеждането на централизирано управление и унифициране на работата с фирмените ресурси на базата на отворени стандарти. В резултат на това става възможно създаването на глобални корпоративни информационни услуги - LDAP директория, корпоративен портал или ERP система, което в крайна сметка ще подобри управляемостта на предприятието поради по-актуална и пълна информация за неговото функциониране.

Логическата консолидация на приложенията води до централизирано управление на критични за бизнеса системи и приложения. Предимствата на логическата консолидация са очевидни: на първо място, това е освобождаването на хардуерни ресурси, които могат да се използват в други части на информационната система. Второ, по-простата и по-логична структура за управление на ИТ инфраструктурата я прави по-гъвкава и адаптивна към бъдещи промени.

Сценарият за хомогенна консолидация включва мигриране на едно голямо приложение, което преди това работи на множество сървъри, към един, по-мощен (Фигура 1.8). Пример за такава операция са базите данни, които често се увеличават по екстензивен начин с нарастването на обема на обработваната информация. Комбинирането на данни и приложения на един сървър значително ускорява процесите на обработка и търсене, както и повишава нивото на интегритет.

Хетерогенната консолидация е подобна по съдържание на хомогенната, но в този случай на консолидация подлежат различни приложения. Например, множество екземпляри на Exchange Server и SQL Server, които преди са работили на отделни компютри, могат да бъдат събрани на една машина. Предимствата на хетерогенната консолидация са повишената мащабируемост на услугите и по-доброто използване на системните ресурси.

Ориз. 1.8.

Както отбелязват експертите по облачни технологии – консолидирането на ИТ инфраструктурата – е първата стъпка към „облака“. За да преминат към облака, компаниите трябва първо да се справят с предизвикателствата на неконсолидираната ИТ инфраструктура. „Без консолидация е невъзможно да се изгради ефективно процесно ориентирано управление, тъй като няма единна точка за предоставяне на услуги.“

Анализирайки историята на развитието на информационните технологии и съвременните тенденции, можем да заключим, че еволюционният кръг на ИТ, започнал с ерата на мейнфреймите преди повече от петдесет години, приключи - заедно с облаците се върнахме към централизацията на ресурси, но този път не на ниво мейнфреймове с техните зелени терминали, а на ново технологично ниво.

Говорейки на конференция, посветена на проблемите на съвременните процесори, професорът от Масачузетския технологичен институт Ананд Агарвал каза: „Процесорът е транзисторът на нашето време“. Новото ниво е различно с това, че тук се сглобяват и мейнфрейми, но виртуални, и то не от отделни транзистори, както преди половин век, а от цели процесори или изцяло от компютри. В зората на ИТ много компании и организации „изваяха“ собствените си компютри от дискретни компоненти, като ги монтираха на собствено изработени печатни платки – всяка организация направи своя собствена машина и не можеше да става дума за някаква стандартизация или унификация. И сега, на прага на второто десетилетие на 21-ви век, ситуацията се повтаря - по същия начин външните и частните облаци се сглобяват от блейд сървъри, компютри и различно мрежово оборудване. В същото време се наблюдава същото технологично разединение и липса на унификация: Microsoft, Google, IBM, Aptana, Heroku, Rackspace, Ning, Salesforce изграждат глобални мейнфреймове, а някой създава частни облаци за собствените си нужди, които са същите мейнфрейми, но в по-малък мащаб. Остава да се предположи, че изобретяването на интегралната схема и микропроцесора предстои.