Veri depolama sistemi - standart. SAS, NAS, SAN: depolama ağlarına doğru bir adım Depolama sistemi nedir

Modern işin itici gücü olan ve şu anda herhangi bir işletmenin en değerli stratejik varlığı olarak kabul edilen bilgidir. Bilgi hacmi, küresel ağların büyümesi ve e-ticaretin gelişmesiyle birlikte katlanarak büyüyor. Bilgi savaşında başarı, hem bugün hem de yakın gelecekte en önemli dijital varlığınızı - verilerinizi - depolamak, korumak, paylaşmak ve yönetmek için etkili bir strateji gerektirir.

Depolama kaynakları yönetimi, departmanların karşılaştığı en acil stratejik zorluklardan biri haline geldi Bilişim Teknolojileri... İnternetin gelişmesi ve iş süreçlerindeki temel değişiklikler nedeniyle, bilgi benzeri görülmemiş bir oranda birikmektedir. Saklanan bilgi hacminde sürekli bir artış olasılığının sağlanması konusundaki acil soruna ek olarak, veri depolamanın güvenilirliğini ve bilgiye sürekli erişimi sağlama sorunu gündemde daha az akut değildir. Birçok şirket için “günde 24 saat, haftada 7 gün, yılda 365 gün” veri erişim formülü norm haline geldi.

Ayrı bir PC olması durumunda, bir veri depolama sistemi (DSS) ayrı bir dahili olarak anlaşılabilir. HDD veya bir disk sistemi. Kurumsal depolama söz konusu olduğunda, geleneksel olarak veri depolamayı organize etmek için üç teknoloji vardır: Doğrudan Bağlı Depolama (DAS), Ağa Bağlı Depolama (NAS) ve Depolama Alanı Ağı (SAN).

Doğrudan Bağlı Depolama (DAS)

DAS teknolojisi, sürücülerin bir sunucuya veya bir PC'ye doğrudan (doğrudan) bağlantısını ifade eder. Bu durumda, sürücüler (sabit sürücüler, teyp sürücüleri) hem dahili hem de harici olabilir. Bir DAS sisteminin en basit durumu, bir sunucu veya PC içindeki bir disktir. Ek olarak, bir RAID denetleyicisi kullanan dahili bir RAID disk dizisinin organizasyonu, bir DAS sistemi olarak da adlandırılabilir.

DAS sistemi terimini tek bir disk veya dahili disk dizisi ile ilgili olarak kullanmanın resmi olasılığına rağmen, bir DAS sisteminin genellikle diskleri olan harici bir raf veya kafes olarak anlaşılabileceğine dikkat edilmelidir. otonom bir depolama sistemi (Şekil 1). Bağımsız güç kaynağına ek olarak, bu tür özerk DAS sistemleri, depolama dizisini yönetmek için özel bir denetleyiciye (işlemci) sahiptir. Örneğin, çeşitli düzeylerdeki RAID dizilerini düzenleme yeteneğine sahip bir RAID denetleyicisi, bu tür bir denetleyici görevi görebilir.

Pirinç. 1. Bir DAS depolama sistemi örneği

Özerk DAS sistemlerinin, aynı anda birkaç bilgisayarı DAS sistemine bağlamayı mümkün kılan birkaç harici G / Ç kanalına sahip olabileceği unutulmamalıdır.

SCSI (Küçük Bilgisayar Sistemleri Arayüzü), SATA, PATA ve Fiber Kanal arayüzleri, DAS teknolojisinde sürücüleri (dahili veya harici) bağlamak için arayüzler olarak kullanılabilir. SCSI, SATA ve PATA öncelikle dahili sürücüleri bağlamak için kullanılırken, Fiber Kanal yalnızca bağlantı için kullanılır. harici depolama ve bağımsız depolama sistemleri. Fiber Kanalın avantajı, bu durumda katı bir uzunluk sınırlamasına sahip olmaması ve DAS sistemine bağlı sunucu veya PC'nin ondan oldukça uzakta olduğu durumlarda kullanılabilmesidir. SCSI ve SATA arabirimleri, harici depolama sistemlerini bağlamak için de kullanılabilir (bu durumda SATA arabirimine eSATA adı verilir), ancak bu arabirimlerin, DAS sistemini ve bağlı sunucuyu bağlayan kablonun maksimum uzunluğu konusunda katı bir sınırlaması vardır.

DAS sistemlerinin başlıca avantajları, düşük maliyetleri (diğer depolama çözümlerine kıyasla), dağıtım ve yönetim kolaylığı ve depolama sistemi ile sunucu arasında yüksek veri alışverişi hızıdır. Aslında, bu sayede küçük ofisler ve küçük ofisler segmentinde büyük popülerlik kazandılar. kurumsal ağlar... Aynı zamanda, DAS sistemlerinin, zayıf yönetilebilirlik ve kaynakların optimal olmayan kullanımını içeren dezavantajları vardır, çünkü her DAS sistemi, bağlanmak için özel bir sunucu gerektirir.

Şu anda DAS sistemleri lider konumdadır, ancak bu sistemlerin satışlarının payı sürekli azalmaktadır. DAS sistemlerinin yerini yavaş yavaş ya NAS sistemlerinden sorunsuz bir şekilde geçiş yapabilen evrensel çözümler ya da bunları hem DAS hem de NAS ve hatta SAN sistemleri olarak kullanma yeteneği sağlayan sistemler alıyor.

Bir sunucunun disk alanını artırmak ve kasadan çıkarmak gerektiğinde DAS sistemleri kullanılmalıdır. Ayrıca DAS sistemleri, büyük miktarda bilgiyi işleyen iş istasyonlarında (örneğin, doğrusal olmayan video düzenleme istasyonları için) kullanım için önerilebilir.

Ağa Bağlı Depolama (NAS)

NAS sistemleri, tıpkı bir ağ yazdırma sunucusu, yönlendirici veya başka herhangi bir ağ gibi doğrudan ağa bağlanan ağa bağlı depolama sistemleridir. ağ cihazı(incir. 2). Aslında, NAS sistemleri dosya sunucularının bir evrimidir: geleneksel bir dosya sunucusu ile bir NAS cihazı arasındaki fark, bir donanım ağ yönlendiricisi ile bir yazılıma ayrılmış sunucu yönlendiricisi arasındaki farkla yaklaşık olarak aynıdır.

Pirinç. 2. Bir NAS depolama sistemi örneği

Geleneksel bir dosya sunucusu ile bir NAS cihazı arasındaki farkı anlamak için, geleneksel bir dosya sunucusunun, ağ kullanıcılarının kullanabileceği bilgileri depolayan özel bir bilgisayar (sunucu) olduğunu hatırlayalım. Bilgileri depolamak için sunucuya kurulu sabit diskler kullanılabilir (kural olarak, özel sepetlere kurulurlar) veya sunucuya DAS cihazları bağlanabilir. Dosya sunucusu, sunucu işletim sistemi kullanılarak yönetilir. Veri depolama sistemlerini düzenlemeye yönelik bu yaklaşım, şu anda küçük yerel alan ağları segmentinde en popüler olanıdır, ancak önemli bir dezavantajı vardır. Gerçek şu ki, evrensel bir sunucu (ve hatta bir sunucu işletim sistemiyle birlikte) hiçbir şekilde ucuz bir çözüm değildir. Aynı zamanda, çoğunluk işlevsellik evrensel sunucuda bulunan , dosya sunucusunda kullanılmaz. Buradaki fikir, optimize edilmiş bir işletim sistemi ve dengeli yapılandırma ile optimize edilmiş bir dosya sunucusu oluşturmaktır. NAS cihazının içerdiği bu kavramdır. Bu anlamda, NAS cihazları "ince" dosya sunucuları veya başka şekilde adlandırıldığı gibi dosyalayıcılar (dosyalayıcılar) olarak düşünülebilir.

Dosya sistemi bakımı ve veri G/Ç ile ilgili olmayan tüm işlevlerden arınmış optimize edilmiş bir işletim sistemine ek olarak, NAS sistemleri hız açısından optimize edilmiş bir dosya sistemine sahiptir. NAS sistemleri, tüm bilgi işlem gücü yalnızca dosya sunmaya ve depolamaya odaklanacak şekilde tasarlanmıştır. İşletim sisteminin kendisi flash bellekte bulunur ve üretici tarafından önceden yüklenmiştir. Doğal olarak çıkışla Yeni sürümİşletim sistemi kullanıcısı, sistemi bağımsız olarak "yeniden başlatabilir". NAS cihazlarını ağa bağlamak ve bunları yapılandırmak oldukça basit bir iştir ve bırakın sistem yöneticisini, herhangi bir uzman kullanıcı tarafından yapılabilir.

Bu nedenle, geleneksel dosya sunucularına kıyasla NAS cihazları daha güçlü ve daha ucuzdur. Günümüzde neredeyse tüm NAS cihazları şu anda kullanıma odaklanmıştır. Ethernet ağları(Hızlı Ethernet, Gigabit Ethernet) TCP/IP protokollerine dayalıdır. NAS cihazlarına özel dosya erişim protokolleri kullanılarak erişilir. En yaygın protokoller dosya erişimi CIFS, NFS ve DAFS protokolleridir.

CIFS(Ortak İnternet Dosya sistemi Sistem - İnternet'in ortak dosya sistemi), üzerindeki dosyalara ve hizmetlere erişim sağlayan bir protokoldür. uzak bilgisayarlar(İnternet dahil) ve bir istemci-sunucu etkileşim modeli kullanır. İstemci, dosyalara erişmek için sunucuya bir istek oluşturur, sunucu istemcinin isteğini yerine getirir ve çalışmasının sonucunu döndürür. CIFS protokolü, dosyalara erişmek için geleneksel olarak Windows LAN'larında kullanılır. CIFS, verileri taşımak için TCP / IP protokolünü kullanır. CIFS, FTP'ye (Dosya Aktarım Protokolü) benzer işlevsellik sağlar, ancak istemcilere dosyalar üzerinde gelişmiş denetim sağlar. Ayrıca, engelleme kullanarak istemciler arasında dosya erişimini paylaşmanıza ve otomatik kurtarma ağ arızası durumunda sunucu ile iletişim.

Protokol NFS(Ağ Dosya Sistemi) geleneksel olarak UNIX platformlarında kullanılır ve dağıtılmış bir dosya sistemi topluluğudur ve ağ protokolü... NFS ayrıca bir istemci-sunucu iletişim modeli kullanır. NFS protokolü, uzak bir ana bilgisayardaki (sunucu) dosyalara kullanıcının bilgisayarındaymış gibi erişim sağlar. NFS, verileri taşımak için TCP / IP protokolünü kullanır. NFS'nin İnternet üzerinde çalışması için WebNFS protokolü geliştirilmiştir.

Protokol DAFS(Doğrudan Erişim Dosya Sistemi), NFS'ye dayalı standart bir dosya erişim protokolüdür. Bu protokol, uygulamaların işletim sistemini ve arabellek alanını atlayarak verileri doğrudan aktarım kaynaklarına aktarmasına olanak tanır. DAFS, yüksek dosya G/Ç hızları sağlar ve ağ protokollerini işlerken tipik olarak gereken işlem ve kesinti sayısını önemli ölçüde azaltarak CPU kullanımını azaltır.

DAFS, veritabanları ve çeşitli uçtan uca İnternet uygulamaları için bir küme ve sunucu ortamı düşünülerek tasarlanmıştır. Dosya paylaşımlarına ve verilere erişimde en düşük gecikmeyi sağlar ve akıllı sistem ve veri kurtarma mekanizmalarını destekler, bu da onu NAS sistemlerinde kullanım için çekici kılar.

Yukarıdakileri özetlemek gerekirse, dosyalara ağ erişiminin gerekli olduğu ve depolama sistemi yönetiminin kurulum kolaylığının yeterince önemli olduğu durumlarda çok platformlu ağlarda NAS sistemlerinin kullanılması önerilebilir. Bunun harika bir örneği, bir NAS'ın küçük bir şirket ofisinde dosya sunucusu olarak kullanılmasıdır.

Depolama Alanı Ağı (SAN)

Aslında, bir SAN artık ayrı bir cihaz değil, veri depolamak için özel bir ağ altyapısı olan karmaşık bir çözümdür. SAN'lar, yerel alan (LAN) veya geniş alan (WAN) ağı içinde ayrı ayrılmış alt ağlar olarak entegre edilir.

Temel olarak, SAN'lar bir veya daha fazla sunucuyu (SAN) bir veya daha fazla depolama aygıtına bağlar. SAN'lar, herhangi bir SAN sunucusunun, herhangi bir başka sunucuyu yüklemeden herhangi bir depolama aygıtına erişmesine veya yerel alan ağı... Ayrıca, sunucuların katılımı olmadan depolama cihazları arasında veri alışverişi yapmak mümkündür. Aslında, SAN'lar çok Büyük bir sayı kullanıcıların bilgileri tek bir yerde (hızlı merkezi erişim ile) depolaması ve paylaşması. Veri depolama aygıtları olarak RAID dizileri, çeşitli kitaplıklar (bant, manyeto-optik vb.) ve JBOD sistemleri (RAID'de birleştirilmeyen disk dizileri) kullanılabilir.

Veri depolama ağları yoğun bir şekilde gelişmeye başladı ve sadece 1999'da tanıtıldı.

Yerel alan ağları ilke olarak farklı teknolojiler ve standartlar temelinde oluşturulabileceği gibi, SAN'ları oluşturmak için çeşitli teknolojiler de kullanılabilir. Ancak Ethernet (Hızlı Ethernet, Gigabit Ethernet) standardının yerel alan ağları için fiili standart haline gelmesi gibi, depolama ağlarında Fiber Kanal (FC) standardı hakimdir. Aslında, SAN kavramının geliştirilmesine yol açan, Fiber Kanal standardının geliştirilmesiydi. Aynı zamanda, iSCSI standardının, temelinde SAN ağları oluşturmanın da mümkün olduğu giderek daha fazla popülerlik kazandığına dikkat edilmelidir.

Hız parametreleriyle birlikte, bir en önemli avantajlar Fiber Kanal, uzun mesafe yeteneği ve topoloji esnekliğidir. Bir depolama ağı topolojisi oluşturma konsepti, çok düğümlü sistem konfigürasyonlarının yapımını büyük ölçüde basitleştiren, anahtarlara ve yönlendiricilere dayalı geleneksel yerel alan ağlarıyla aynı ilkelere dayanmaktadır.

Fiber Kanal standardında veri iletimi için hem fiber optik hem de bakır kabloların kullanıldığını belirtmekte fayda var. 10 km'ye kadar coğrafi olarak uzak sitelere erişim düzenlenirken, sinyal iletimi için standart ekipman ve tek modlu fiber kullanılır. Düğümler daha büyük bir mesafeyle (onlarca hatta yüzlerce kilometre) ayrılırsa, özel amplifikatörler kullanılır.

SAN topolojisi

Tipik bir Fiber Kanal SAN, Şekil 2'de gösterilmektedir. 3. Böyle bir SAN ağının altyapısı, Fiber Kanal arabirimine sahip depolama aygıtlarından, SAN sunucularından (hem Ethernet aracılığıyla yerel ağa hem de Fiber Kanal arabirimi aracılığıyla SAN ağına bağlanan sunucular) ve bir anahtarlama yapısından (Fiber Kanal Yapısı) oluşur. Fiber Kanal anahtarları (hub'lar) temelinde oluşturulmuş ve büyük veri bloklarını aktarmak için optimize edilmiş . Ağ kullanıcıları, SAN sunucuları aracılığıyla depolama sistemine erişebilir. SAN ağı içindeki trafiğin, yerel ağın IP trafiğinden ayrılması önemlidir, bu da elbette yerel ağ üzerindeki yükün azaltılmasına olanak tanır.

Pirinç. 3. Tipik SAN ağ şeması

SAN'ların Faydaları

SAN teknolojisinin başlıca avantajları arasında yüksek performans, yüksek veri kullanılabilirliği, mükemmel ölçeklenebilirlik ve yönetilebilirlik, verileri birleştirme ve sanallaştırma yeteneği yer alır.

Engellemeyen mimariye sahip Fiber Kanal yapıları, birden çok SAN sunucusunun aynı anda depolama aygıtlarına erişmesine olanak tanır.

Bir SAN mimarisinde, veri yerleşimini optimize etmek için veriler bir depolama cihazından diğerine kolayca taşınabilir. Bu, özellikle birden çok SAN sunucusunun aynı depolama aygıtlarına eşzamanlı erişim gerektirdiği durumlarda önemlidir. Diğer teknolojilerin kullanılması durumunda, örneğin DAS cihazlarının, yani sunuculara doğrudan bağlı olan depolama cihazlarının kullanılması durumunda, veri birleştirme işleminin mümkün olmadığını unutmayın.

SAN mimarisinin sağladığı bir diğer olanak da veri sanallaştırmadır. Sanallaştırmanın arkasındaki fikir, SAN sunucularına bireysel depolama aygıtlarına değil, kaynaklara erişim sağlamaktır. Yani sunucular depolama aygıtlarını değil, sanal kaynakları "görmelidir". Sanallaştırmanın pratik bir şekilde uygulanması için, bir tarafta depolama cihazlarının bağlı olduğu SAN sunucuları ile disk cihazları, diğer tarafta SAN sunucuları arasına özel bir sanallaştırma cihazı yerleştirilebilir. Ayrıca birçok modern FC anahtarı ve HBA, sanallaştırma yetenekleri sağlar.

SAN'lar tarafından sağlanan bir sonraki yetenek, uzaktan veri yansıtmanın uygulanmasıdır. Veri yansıtma ilkesi, bilgi depolamanın güvenilirliğini artıran birkaç ortamdaki bilgileri çoğaltmaktır. Veri yansıtmanın en basit örneği, iki diskin bir RAID 1 dizisinde birleştirilmesidir.Bu durumda, aynı bilgi aynı anda iki diske yazılır. Bu yöntemin dezavantajı, her iki sürücünün de yerel olarak konumlandırılmasıdır (kural olarak, sürücüler aynı kafes veya rafta bulunur). SAN'lar bu dezavantajın üstesinden gelir ve yalnızca bireysel depolama aygıtlarını değil, birbirinden yüzlerce kilometre uzakta olabilen SAN'ları da yansıtma yeteneği sağlar.

SAN'ların bir diğer avantajı da organizasyon kolaylığıdır. Yedek kopya veri. Çoğu LAN'da kullanılan geleneksel yedekleme teknolojisi, özel bir yedekleme sunucusu ve en önemlisi özel ağ bant genişliği gerektirir. Aslında, bir yedekleme işlemi sırasında, sunucunun kendisine yerel ağdaki kullanıcılar erişemez hale gelir. Aslında bu yüzden yedeklemeler kural olarak geceleri yapılır.

SAN mimarisi, yedekleme sorununa temelde farklı bir yaklaşım sağlar. Bu durumda, Yedekleme sunucusu parçası SAN ve doğrudan anahtar dokusuna bağlanır. Bu durumda, Yedekleme trafiği LAN trafiğinden izole edilir.

SAN ağları oluşturmak için kullanılan ekipman

Belirtildiği gibi, bir SAN dağıtımı, depolama aygıtları, SAN sunucuları ve anahtar yapısı donanımı gerektirir. Anahtar fabrikaları, hem fiziksel katman aygıtlarını (kablolar, konektörler) hem de SAN düğümlerini birbirine bağlamak için ara bağlantı aygıtlarını, Fiber Kanal (FC) protokolünü SCSI, FCP gibi diğer protokollere dönüştürme işlevlerini gerçekleştiren çeviri aygıtlarını (çeviri aygıtları) içerir. , FICON, Ethernet, ATM veya SONET.

kablolar

Belirtildiği gibi, Fiber Kanal, hem fiber hem de bakır kabloların SAN aygıtlarını bağlamasına izin verir. Aynı zamanda, bir SAN ağında farklı tipte kablolar kullanılabilir. Bakır kablo kısa mesafeler (30 m'ye kadar) ve fiber optik - hem kısa hem de 10 km veya daha fazla mesafeler için kullanılır. Hem multimode (Multimode) hem de singlemode (Singlemode) fiber optik kablolar kullanılmakta olup, multimode 2 km'ye kadar, single-mode uzun mesafeler için kullanılmaktadır.

birlikte yaşama farklı şekiller bir SAN ağı içindeki kablolar, özel GBIC (Gigabit Arabirim Dönüştürücü) ve MIA (Medya Arabirim Adaptörü) arabirim dönüştürücüleri aracılığıyla sağlanır.

Fiber Kanal standardında birkaç olası iletim hızı vardır (tabloya bakın). Şu anda 1, 2 ve 4 GFC standartlarının en yaygın FC cihazlarının olduğunu unutmayın. Bu, daha yüksek hızlı cihazların daha düşük hızlı cihazlarla geriye dönük uyumluluğunu sağlar, yani 4 GFC cihazı, 1 ve 2 GFC standartlarındaki cihazların bağlantısını otomatik olarak destekler.

Ara Bağlantı Cihazı

Fiber Kanal, Noktadan Noktaya, Tahkimli Döngü (FC-AL) ve anahtarlamalı yapı gibi çeşitli cihaz ağ topolojilerini kabul eder.

Bir sunucuyu özel depolamaya bağlamak için noktadan noktaya topoloji kullanılabilir. Bu durumda veriler SAN sunucuları ile paylaşılmaz. Aslında bu topoloji, DAS sisteminin bir çeşididir.

En azından, noktadan noktaya topoloji, Fiber Kanal adaptörüne ve Fiber Kanal depolama aygıtına sahip bir sunucu gerektirir.

Bölünmüş erişim halkası (FC-AL) topolojisi, verilerin mantıksal bir kapalı döngüde iletildiği bir cihaz bağlantı şemasına atıfta bulunur. Bir FC-AL halka topolojisinde, bağlantı cihazları Fiber Kanal hub'ları veya anahtarları olabilir. Hub'larda bant genişliği halkadaki tüm düğümler arasında paylaşılırken, anahtardaki her bağlantı noktası her düğüme protokol bant genişliği sağlar.

İncirde. Şekil 4, bölünmüş erişimli Fiber Kanal halkasının bir örneğini gösterir.

Pirinç. 4. Fiber Kanal Paylaşımlı Halka Örneği

Yapılandırma, Token Ring LAN'larında kullanılan fiziksel yıldız ve mantıksal halkaya benzer. Ayrıca Token Ring ağlarında olduğu gibi, veriler halkanın etrafında bir yönde dolaşır, ancak Token Ring ağlarından farklı olarak, bir cihaz anahtardan boş bir jeton beklemek yerine veri aktarma hakkı talep edebilir. Paylaşılan Fiber Kanal halkaları 127'ye kadar bağlantı noktasını adresleyebilir, ancak uygulamada gösterildiği gibi tipik FC-AL halkaları 12'ye kadar düğüm içerir ve 50 düğüm bağlandıktan sonra performans önemli ölçüde düşer.

Fiber Kanal anahtarlamalı kumaş topolojisi, Fiber Kanal anahtarları kullanılarak uygulanır. Bu topolojide, her cihazın diğer herhangi bir cihazla mantıksal bağlantısı vardır. Aslında, Fiber Kanal yapı anahtarları, geleneksel Ethernet anahtarlarıyla aynı işlevleri yerine getirir. Bir hub'dan farklı olarak, bir anahtarın "bire bir" bağlantı sağlayan ve birden çok işlemi gerçekleştiren yüksek hızlı bir cihaz olduğunu hatırlayın. eşzamanlı bağlantılar... Fiber Kanal anahtarına bağlı herhangi bir ana bilgisayar, protokol bant genişliğini alır.

Çoğu durumda, büyük SAN'lar karma bir topoloji kullanılarak oluşturulur. Alt düzeyde, düşük performanslı anahtarlara bağlı FC-AL halkaları kullanılır ve bunlar da olası en yüksek bant genişliğini sağlayan yüksek hızlı anahtarlara bağlanır. Birkaç anahtar birbirine bağlanabilir.

yayın cihazları

Çevirici aygıtlar, Fiber Kanal protokolünü birden fazlasına dönüştüren ara aygıtlardır. yüksek seviyeler... Bu aygıtlar, Fiber Kanal ağını harici bir WAN ağına, yerel alan ağına bağlamanın yanı sıra çeşitli aygıtları ve sunucuları Fiber Kanal ağına bağlamak için tasarlanmıştır. Bu cihazlar arasında Köprüler, Fiber Kanal Adaptörleri (HBA'lar), yönlendiriciler, ağ geçitleri ve ağ adaptörleri bulunur.Çeviri cihazlarının sınıflandırması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Pirinç. 5. Yayın cihazlarının sınıflandırılması

En yaygın yayın cihazları, HBA'lardır. PCI arabirimi sunucuları bir Fiber Kanal ağına bağlamak için kullanılır. Ağ bağdaştırıcıları bağlanmaya izin ver yerel Ethernet ağları Fiber Kanal ağlarına. Köprüler, SCSI depolama aygıtlarını bir Fiber Kanal ağına bağlamak için kullanılır. Son zamanlarda, bir SAN'da kullanılması amaçlanan neredeyse tüm depolama aygıtlarının yerleşik Fiber Kanala sahip olduğuna ve köprüleme gerektirmediğine dikkat edilmelidir.

Depolama aygıtları

SAN ağlarında hem sabit diskler hem de teyp sürücüleri depolama aygıtları olarak kullanılabilir. Olası uygulama konfigürasyonları açısından sabit sürücüler SAN ağlarında depolama aygıtları olarak, hem JBOD dizileri hem de disklerin RAID dizileri olabilir. Geleneksel olarak, SAN ağları için depolama aygıtları, özel bir RAID denetleyicisi ile donatılmış harici raflar veya sepetler biçiminde gelir. NAS veya DAS cihazlarının aksine, SAN cihazları bir Fiber Kanal arayüzü ile donatılmıştır. Aynı zamanda, disklerin kendileri hem SCSI hem de SATA arayüzlerine sahip olabilir.

Sabit disk depolama aygıtlarına ek olarak, SAN'larda teyp sürücüleri ve kitaplıklar yaygın olarak kullanılmaktadır.

SAN sunucuları

SAN sunucuları, geleneksel uygulama sunucularından yalnızca bir ayrıntıda farklılık gösterir. Ethernet ağ bağdaştırıcısına ek olarak, yerel bir ağla sunucu etkileşimi için bir HBA bağdaştırıcısı ile donatılmıştır ve bu onların Fiber Kanal tabanlı SAN ağlarına bağlanmalarına olanak tanır.

Intel depolama sistemleri

Ardından, Intel depolama cihazlarının birkaç özel örneğine bakacağız. Kesin konuşmak gerekirse, Intel eksiksiz çözümler sunmaz ve veri depolama sistemleri oluşturmak için platformların ve bağımsız bileşenlerin geliştirilmesi ve üretilmesiyle ilgilenir. Bu platformlar temelinde birçok şirket (birkaç Rus şirketi dahil) komple çözümler üretmekte ve kendi logoları altında satmaktadır.

Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E

Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E, küçük ve orta ölçekli ofislerde ve çok platformlu LAN'larda kullanım için tasarlanmış bir NAS cihazıdır. kullanma Intel sistemleri Giriş Depolama Sistemi SS4000-E paylaşılan ağ veri erişimi, Windows, Linux ve Macintosh platformlarına dayalı istemciler için mevcuttur. Ayrıca, Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E, hem DHCP sunucusu hem de DHCP istemcisi olarak işlev görebilir.

Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E, dört adede kadar sürücüyü destekleyen kompakt bir harici raftır. SATA arayüzü(şek. 6). Bu nedenle, maksimum sistem kapasitesi 500 GB sürücüler kullanılarak 2 TB olabilir.

Pirinç. 6. Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E

Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E, RAID 1, 5 ve 10 düzeylerini destekleyen bir SATA RAID denetleyicisi kullanır. bu sistem bir NAS cihazıdır, yani aslında "ince" bir dosya sunucusudur, depolama sistemi özel bir işlemciye, belleğe ve flash işletim sistemine sahip olmalıdır. Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E, Intel 80219 ile birlikte saat frekansı 400 MHz. Ayrıca sistem, işletim sistemini depolamak için 256 MB DDR bellek ve 32 MB flash bellek ile donatılmıştır. İşletim sistemi Linux Kernel 2.6'dır.

Yerel bir ağa bağlanmak için sistem iki kanallı bir gigabit ağ denetleyicisi sağlar. Ek olarak, iki USB bağlantı noktası da vardır.

Intel Giriş Depolama Sistemi SS4000-E, CIFS / SMB, NFS ve FTP'yi destekler ve bir web arayüzü kullanılarak yapılandırılır.

Windows istemcilerinin kullanılması durumunda (Windows 2000/2003 / XP tarafından desteklenir), ayrıca yedekleme ve veri kurtarma uygulamak da mümkündür.

Intel Depolama Sistemi SSR212CC

Intel Storage System SSR212CC, DAS, NAS ve SAN depolaması için çok yönlü bir depolama platformudur. Bu sistem 2 U bir şasiye yerleştirilmiştir ve standart 19 inçlik bir rafa monte edilmek üzere tasarlanmıştır (Şekil 7). Intel Storage System SSR212CC, 550 GB sürücülerle 6 TB'a kadar depolama kapasitesi için 12 adede kadar çalışırken değiştirilebilir SATA veya SATA II sürücüsünü destekler.

Pirinç. 7. Intel Depolama Sistemi SSR212CC

Aslında, Intel Storage System SSR212CC, işletim sistemlerini çalıştıran tam teşekküllü yüksek performanslı bir sunucudur. Kırmızı şapka Kurumsal Linux 4.0, Microsoft Windows Storage Server 2003, Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition ve Microsoft Windows Server 2003 Standard Edition.

Sunucu dayanmaktadır Intel işlemci Xeon 2.8 GHz (800 MHz FSB, 1 MB L2 önbellek). Sistem, ECC'li 12 GB'a kadar DDR2-400 SDRAM'i destekler (bellek modülleri için altı DIMM yuvası sağlanır).

Intel Depolama Sistemi SSR212CC'de, RAID düzeyleri 0, 1, 10, 5 ve 50 oluşturma yeteneğine sahip iki Intel RAID Denetleyici SRCS28X bulunur. Ek olarak, Intel Depolama Sistemi SSR212CC'de çift hatlı bir Gigabit LAN denetleyicisi bulunur.

Intel Depolama Sistemi SSR212MA

Intel Storage System SSR212MA, iSCSI tabanlı bir IP SAN depolama platformudur.

Bu sistem 2 U bir şasiye yerleştirilmiştir ve standart bir 19 ”rafa monte edilmek üzere tasarlanmıştır. Intel Storage System SSR212MA, 12 adede kadar SATA sürücüsünü (çalışırken takılabilir) destekler ve 550 GB sürücülerle 6 TB'a kadar depolama kapasitesi sağlar.

Intel Storage System SSR212MA'nın donanım yapılandırması, Intel Storage System SSR212CC ile aynıdır.

Doğrudan Bağlı Depolama Sistemleri (DAS), en iyi bilinen bağlantı türünü uygular. DAS'ı kullanırken, sunucunun depolama sistemiyle kişisel bir bağlantısı vardır ve neredeyse her zaman cihazın tek kullanıcısıdır. Bu durumda sunucu, veri depolama sistemine blok erişimi alır, yani doğrudan veri bloklarına erişir.

Bu tip depolama sistemleri oldukça basit ve genellikle ucuzdur. Doğrudan bağlantı yönteminin dezavantajı, kısa mesafe sunucu ve depolama aygıtı arasında. Tipik DAS arayüzü SAS'tır.

Ağa Bağlı Depolama (NAS)

Dosya sunucuları olarak da bilinen ağa bağlı depolama sistemleri (NAS), ağ kaynaklarını paylaşılan dosyalar veya dizin bağlama noktaları biçiminde ağ üzerinden istemcilere sağlar. İstemciler, SMB (eski adıyla CIFS) veya NFS gibi ağ dosyası erişim protokollerini kullanır. Dosya sunucusu, dosyalar için istemci isteklerini işlemek için dahili deposuna blok erişim protokollerini kullanır. NAS bir ağ üzerinden çalıştığından, depolama istemcilerden çok uzakta olabilir. Ağa bağlı birçok depolama sistemi, depolama görüntüleme, veri tekilleştirme veya veri sıkıştırma ve diğerleri gibi ek işlevler sağlar.

Depolama Alanı Ağı (SAN)

Depolama alanı ağı (SAN), istemcilere bir ağ (Fiber Kanal veya Ethernet gibi) üzerinden verilere blok düzeyinde erişim sağlar. Bir SAN'daki aygıtlar tek bir sunucuya ait değildir, ancak depolama ağındaki tüm istemciler tarafından kullanılabilir. Disk alanını, ayrı ana bilgisayar sunucularına ayrılan mantıksal birimlere bölmek mümkündür. Bu birimler, SAN bileşenlerinden ve bunların yerleşiminden bağımsızdır. İstemciler veri deposuna, tıpkı bir DAS bağlantısı gibi bir blok erişim türü kullanarak erişirler, ancak SAN bir ağ kullandığından, depolama aygıtları istemcilerden uzakta bulunabilir.

Şu anda SAN mimarileri, veri göndermek ve almak için Küçük Bilgisayar Sistemi Arayüzü (SCSI) protokolünü kullanır. Fiber Kanal (FC) SAN'lar, SCSI protokolünü Fiber Kanal çerçevelerinde kapsüller. iSCSI (İnternet SCSI) kullanan SAN'lar, aktarım olarak SCSI TCP/IP paketlerini kullanır. Ethernet Üzerinden Fiber Kanal (FCoE), Fiber Kanal protokolünü Ethernet paketlerinde yeni teknoloji Geleneksel Ethernet'e bir dizi iyileştirme getiren ve şu anda 10GbE altyapısına dağıtılabilen DCB (Veri Merkezi Köprüleme). Bu teknolojilerin her biri, uygulamaların aynı SCSI protokolünü kullanarak veri depolamasına erişmesine izin verdiği için, hepsini bir şirkette kullanmak veya bir teknolojiden diğerine geçmek mümkün hale gelir. Sunucuda çalışan uygulamalar FC, FCoE, iSCSI ve hatta DAS'ı SAN'dan ayırt edemez.

Bir SAN oluşturmak için FC'ye karşı iSCSI seçimi hakkında pek çok tartışma var. Bazı şirketler ilk iSCSI SAN dağıtımlarının düşük maliyetine odaklanırken, diğerleri yüksek kullanılabilirlik ve yüksek kullanılabilirlikli Fiber Kanal SAN'ları tercih ediyor. Düşük kaliteli iSCSI çözümleri Fiber Kanaldan daha ucuz olsa da, iSCSI SAN performansı ve güvenilirliği arttıkça maliyet avantajı ortadan kalkar. Aynı zamanda, kullanımı çoğu iSCSI çözümünden daha kolay olan bazı FC uygulamaları vardır. Bu nedenle, belirli bir teknolojinin seçimi iş gereksinimlerine, mevcut altyapıya, uzmanlığa ve bütçeye bağlıdır.

SAN kullanan çoğu büyük kuruluş Fiber Kanalı seçer. Bu şirketler tipik olarak kanıtlanmış teknolojiye ihtiyaç duyar, yüksek verime ihtiyaç duyar ve mevcut en güvenilir, yüksek performanslı donanımı satın almak için bütçeye sahiptir. Ayrıca SAN'ı yönetecek personeli de var. Bu şirketlerden bazıları Fiber Kanal altyapısına yatırım yapmaya devam etmeyi planlarken, diğerleri sanallaştırılmış sunucuları için iSCSI çözümlerine, özellikle 10GbE'ye yatırım yapıyor.

Daha küçük şirketlerin, düşük maliyetli giriş engelleri nedeniyle iSCSI'yi seçme olasılığı daha yüksekken, SAN'larını daha da büyütebilirler. Ucuz çözümler genellikle 1GbE teknolojisini kullanır; 10GbE çözümleri önemli ölçüde daha pahalıdır ve genellikle giriş düzeyi SAN'lar olarak kabul edilmez.

Birleşik depolama

Birleşik Depolama, NAS ve SAN teknolojilerini tek bir entegre çözümde birleştirir. Bu çok yönlü depolar, hem blok hem de dosya tipi erişim paylaşılan kaynaklar ve merkezi yönetim sağlayan yazılımlarla yönetilmesi daha kolaydır.

En basit durumda, bir SAN, optik iletişim kanallarıyla birleştirilen depolama sistemleri, anahtarlar ve sunuculardan oluşur. Doğrudan disk depolama sistemlerine ek olarak, disk kitaplıklarını, bant kitaplıklarını (teyp sürücüleri), verileri depolamak için aygıtları bağlayabilirsiniz. optik diskler(CD / DVD ve diğerleri), vb.

Sunucuların yerel ağa (solda) ve depolama alanı ağına (sağda) aynı anda bağlandığı oldukça güvenilir bir altyapı örneği. Bu şema, herhangi bir işlemci modülünün, anahtarın veya erişim yolunun arızalanması durumunda depolama sisteminde bulunan verilere erişim sağlar.

Bir SAN kullanmak, şunları sağlamanıza olanak tanır:

sunucu ve depolama kaynaklarının merkezi yönetimi;
tüm depolama sistemini durdurmadan yeni disk dizileri ve sunucular bağlama;
önceden satın alınan ekipmanı yeni depolama cihazlarıyla birlikte kullanmak;
sunuculardan çok uzakta bulunan veri depolama cihazlarına * önemli performans kayıpları olmadan hızlı ve güvenilir erişim;
yedekleme ve veri kurtarma sürecinin hızlandırılması - BURA.

Tarih

Ağ teknolojilerinin gelişimi iki teknolojinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. ağ çözümleri depolama sistemleri için - İstemci tarafından desteklenen blok düzeyinde veri alışverişi için Depolama Alanı Ağları (SAN'lar) dosya sistemleri, ve Ağa Bağlı Depolama (NAS) dosya düzeyinde depolama sunucuları. Geleneksel depolama sistemlerini ağ depolama sistemlerinden ayırmak için başka bir retronym önerildi - Doğrudan Bağlı Depolama (DAS).

Art arda piyasaya çıkan DAS, SAN ve NAS, verileri kullanan uygulamalar ile bu verileri içeren ortamdaki baytlar arasındaki gelişen iletişim zincirlerini yansıtır. Bir zamanlar, uygulama programları blokları kendileri okur ve yazardı, ardından sürücüler işletim sisteminin bir parçası olarak ortaya çıktı. Modern DAS, SAN ve NAS'ta zincir üç bağlantıdan oluşur: ilk bağlantı, RAID dizilerinin oluşturulması, ikincisi, ikili verileri dosya ve kayıt biçiminde yorumlamanıza izin veren meta verilerin işlenmesi ve üçüncüsü uygulamaya veri sağlamaya yönelik hizmetlerdir. Bu bağlantıların nerede ve nasıl uygulandığı konusunda farklılık gösterirler. DAS durumunda, depolama sistemi "çıplak"tır, yalnızca veri depolama ve erişme yeteneği sağlar ve arabirimler ve sürücüden başlayarak diğer her şey sunucu tarafında yapılır. SAN'ın ortaya çıkmasıyla birlikte, RAID tedariki depolama tarafına aktarılır, diğer her şey DAS durumunda olduğu gibi kalır. Ve NAS, dosya erişimi sağlamak için meta verilerin de depolama sistemine aktarılmasında farklılık gösterir, burada istemcinin yalnızca veri hizmetlerini sürdürmesi gerekir.

SAN, 1988'de Fiber Kanal (FC) protokolünün geliştirilmesi ve 1994'te ANSI tarafından standart olarak benimsenmesiyle mümkün oldu. Depolama Alanı Ağı terimi, 1999 yılına kadar uzanmaktadır. Zamanla, FC yerini Ethernet'e bıraktı ve iSCSI bağlantılı IP-SAN'lar yaygınlaştı.

Ağa bağlı bir NAS depolama sunucusu fikri, Newcastle Üniversitesi'nden Brian Randall'dan geldi ve 1983'te bir UNIX sunucusundaki makinelerde uygulandı. Bu fikir o kadar başarılı oldu ki Novell, IBM ve Sun dahil olmak üzere birçok şirket tarafından benimsendi, ancak sonuçta NetApp ve EMC liderlerini değiştirdi.

1995 yılında Garth Gibson, NAS ilkelerini geliştirdi ve Nesne Depolamayı (OBS) yarattı. Tüm disk işlemlerini, biri okuma ve yazma gibi daha sık olanları ve adlandırma işlemleri gibi daha nadir olanları içeren iki gruba ayırarak başladı. Sonra bloklara ve dosyalara ek olarak başka bir kap önerdi, buna bir nesne adını verdi.

OBS, nesne arabirimi adı verilen yeni bir arabirim türüne sahiptir. İstemci veri hizmetleri, Nesne API'sini kullanarak meta verilerle etkileşime girer. OBS yalnızca verileri depolamakla kalmaz, aynı zamanda RAID'i de destekler, nesnelerle ilgili meta verileri depolar ve bir nesne arabirimini destekler. DAS ve SAN ve NAS ve OBS zamanla bir arada bulunur, ancak erişim türlerinin her biri belirli bir veri ve uygulama türü için daha uygundur.

SAN mimarisi

Ağ topolojisi

SAN, sunucuları depolama aygıtlarına bağlamak için tasarlanmış yüksek hızlı bir veri ağıdır. Çeşitli SAN topolojileri (Noktadan Noktaya, Arbitrated Loop ve Switching), geleneksel sunucudan depolamaya veri yolu bağlantılarının yerini alır ve bunlara göre daha fazla esneklik, performans ve güvenilirlik sunar. SAN konseptinin kalbinde, herhangi bir sunucuyu herhangi bir Fiber Kanal depolama aygıtına bağlayabilme yeteneği yatar. Bir SAN'daki düğümlerin noktadan noktaya topolojiler veya anahtarlama ile etkileşim ilkesi şekillerde gösterilmiştir. Arbitrated Loop topolojisine sahip bir SAN'da, veri aktarımı düğümden düğüme sırayla gerçekleşir. Veri iletimini başlatmak için, ileten cihaz, veri iletim ortamını kullanma hakkı için tahkimi başlatır (dolayısıyla topolojinin adı - Tahkimli Döngü).

SAN aktarımı, hem bakır hem de fiber optik aygıt bağlantılarını kullanan Fiber Kanal protokolünü temel alır.

SAN bileşenleri

SAN bileşenleri şu şekilde sınıflandırılır:

Depolama kaynakları;
SAN altyapı cihazları;

Ana Bilgisayar Veri Yolu Adaptörleri

Depolama kaynakları

Depolama kaynakları arasında disk dizileri, teyp sürücüleri ve Fiber Kanal kitaplıkları bulunur. Depolama kaynakları, yeteneklerinin çoğunu yalnızca SAN'a dahil edildiklerinde gerçekleştirir. Böylece, üst düzey disk dizileri, Fiber Kanal ağları üzerinden diziler arasında veri çoğaltabilir ve bant kitaplıkları, ağ ve sunucuları atlayarak (Sunucusuz yedekleme) Fiber Kanal arabirimiyle doğrudan disk dizilerinden teybe veri aktarımı uygulayabilir. Piyasadaki en popüler disk dizileri EMC, Hitachi, IBM, Compaq (Compaq tarafından Digital'den devralınan Storage Works ailesi) ve teyp kitaplığı üreticilerinden StorageTek, Quantum / ATL, IBM'den bahsetmeliyiz.

SAN Altyapı Cihazları

SAN altyapısını uygulayan aygıtlar, Fiber Kanal anahtarları (FC anahtarları), Fiber Kanal Hub'ları ve Fiber Kanal-SCSI yönlendiricileridir. Hub'lar, Fiber Kanal Tahkim Döngüsü'nde (FC_AL) çalışan aygıtları toplamak için kullanılır. Hub'ların kullanımı, sistemi durdurmadan bir döngüdeki aygıtları bağlamanıza ve bağlantısını kesmenize olanak tanır, çünkü hub, bir aygıtın bağlantısı kesilirse döngüyü otomatik olarak kapatır ve kendisine yeni bir aygıt bağlanırsa döngüyü otomatik olarak açar. Her döngü değişikliği, karmaşık bir başlatma işlemiyle birlikte gelir. Başlatma işlemi çok aşamalıdır ve tamamlanana kadar döngü içinde veri alışverişi mümkün değildir.

Tüm modern SAN'lar, tam teşekküllü bir uygulamanıza izin veren anahtarlar üzerine kuruludur. ağ bağlantısı... Anahtarlar, yalnızca Fiber Kanal aygıtlarını bağlamakla kalmaz, aynı zamanda anahtarlar üzerinde sözde bölgelerin oluşturulduğu aygıtlar arasındaki erişimi de sınırlandırır. Farklı bölgelere yerleştirilen cihazlar birbirleriyle haberleşemez. Anahtarları birbirine bağlayarak SAN'daki port sayısı arttırılabilir. Bir grup birbirine bağlı anahtara Fiber Kanal Yapısı veya kısaca Yapı adı verilir. Anahtarlar arasındaki bağlantılara Anahtarlar Arası Bağlantılar veya kısaca ISL denir.

Yazılım

Yazılım, sunucu erişim yollarının disk dizilerine yedeklenmesine ve yollar arasında dinamik yük dengelemesine izin verir. Çoğu disk dizisi için, farklı denetleyiciler aracılığıyla erişilebilen bağlantı noktalarının aynı disk için olduğunu belirlemenin kolay bir yolu vardır. Özel yazılım, cihazlara erişim yollarının bir tablosunu tutar ve bir kaza durumunda yol bağlantısının kesilmesini, yeni yolların dinamik olarak bağlanmasını ve bunlar arasında yük dengelemesini sağlar. Tipik olarak, disk dizisi üreticileri, dizileri için bu türden özel yazılımlar sunar. VERITAS Software, fiziksel disklerden mantıksal disk birimlerini düzenlemek ve bilinen disk dizilerinin çoğu için disk erişim yolu yedekliliği ve yük dengelemesi sağlamak için tasarlanmış VERITAS Volume Manager yazılımı üretir.

Kullanılan protokoller

SAN'lar düşük seviyeli protokoller kullanır:

Fiber Kanal Protokolü (FCP), Fiber Kanal üzerinden SCSI aktarımı. En sık kullanılan şu an protokol. 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s ve 10 Gbit/s seçenekleri mevcuttur.
iSCSI, TCP/IP üzerinden SCSI aktarımı.
Saf Ethernet üzerinden FCoE, FCP / SCSI aktarımı.
IP paketlerinde FCIP ve iFCP, FCP / SCSI kapsülleme ve iletim.
HyperSCSI, Ethernet üzerinden SCSI aktarımı.
Fiber Kanal üzerinden FICON aktarımı (yalnızca ana bilgisayarlar tarafından kullanılır).
Ethernet üzerinden ATA, Ethernet üzerinden ATA aktarımı.
InfiniBand (IB) üzerinden SCSI ve/veya TCP/IP aktarımı.

Avantajlar

Harici depolama sistemlerinde bulunan verilere erişimde yüksek güvenilirlik. SAN topolojisinin kullanılan depolama sistemlerinden ve sunuculardan bağımsızlığı.
Merkezi veri depolama (güvenilirlik, güvenlik).
Anahtarlama ve verilerin uygun merkezi yönetimi.
Ağır G / Ç trafiğini ayrı bir ağa boşaltmak - LAN'ı boşaltmak.
Yüksek performans ve düşük gecikme.
Ölçeklenebilirlik ve esneklik mantıksal yapı SAN
Bir SAN'ın coğrafi boyutu, klasik DAS'ın aksine pratik olarak sınırsızdır.
Kaynakları sunucular arasında hızlı bir şekilde dağıtma yeteneği.
Mevcut SAN'a dayalı olarak hiçbir ek maliyet olmadan hataya dayanıklı küme çözümleri oluşturma yeteneği.
Basit yedekleme şeması - tüm veriler tek bir yerde.
Ek özelliklerin ve hizmetlerin kullanılabilirliği (anlık görüntüler, uzaktan çoğaltma).
Yüksek derecede SAN güvenliği.

Depolama sistemlerini paylaşmak, genellikle yönetimi basitleştirir ve kabloların ve disk dizilerinin bir sunucudan diğerine fiziksel olarak taşınmasına ve yeniden bağlanmasına gerek olmadığı için oldukça fazla esneklik sağlar.

Diğer bir avantaj, sunucuları doğrudan SAN'dan yükleme yeteneğidir. Bu konfigürasyon ile arızalı parçayı hızlı ve kolay bir şekilde değiştirebilirsiniz.