Upravljanje skladišča Sodobne tehnologije diskovnih sistemov za shranjevanje

Predložite težavo za rešitev Odgovarjamo ob delavnikih
V eni uri

Andrej Olovyannikov,[email protected] spletno mesto

se dogovorimo....

Namen tega članka ni poglobljeno preučevanje različni sistemi shranjevanje (shramba) podatkov. Ne bomo analizirali vseh vrst vmesnikov – programske in strojne opreme – ki se uporabljajo za ustvarjanje različne poti shranjevanje podatkov. Ne bomo upoštevali "ozkih grl" nekaterih vrst organizacije shranjevanja. Tukaj ne boste videli podrobnega pogleda na protokole iSCSI in njihovo izvajanje v obliki FC (Fibre Channel), SCSI itd.

Naša naloga je veliko bolj skromna - le "dogovoriti se o terminologiji" z našim potencialnim kupcem. Tako se dva fizika, preden začneta razpravo o katerem koli problemu, dogovorita, kateri proces ali pojav bosta na tak ali drugačen način označila. To je potrebno, da bi prihranili čas in živčne celice drug drugemu ter da bi pogovor vodili bolj produktivno in v obojestransko zadovoljstvo.

Skladiščenje ali ... skladiščenje?

Začnimo, kot pravijo, od začetka.

Pod shranjevanjem mislimo na vse iste sisteme za shranjevanje podatkov kot nabor programske in strojne opreme, ki služi za zanesljivo, največjo hitrost in enostaven način shranjevanje in dostop do podatkov za organizacije različnih ravni, tako finančnih kot strukturnih. Takoj vas želimo opozoriti na dejstvo, da imajo različna podjetja različne potrebe po shranjevanju informacij v takšni ali drugačni obliki in različne finančne zmožnosti za njihovo izvajanje. Vsekakor pa želimo opozoriti, da ne glede na to, koliko denarja ali strokovnjakov ene ali druge ravni je na voljo kupcu, vztrajamo, da se vse njihove potrebe ujemajo z našo definicijo sistemov za shranjevanje - pa naj bo to običajen nabor velikih - diske z nosilci ali zapleteno strukturo PCS na več ravneh (Parallels Cloud Storage). Ta definicija po našem mnenju vključuje še eno pogosto uporabljeno okrajšavo, prevedeno v angleščina- Shranjevanje kot omrežje za shranjevanje - SAN. SAN bomo ponazorili malo spodaj, ko bomo govorili o tipičnih načinih implementacije sistemov za shranjevanje.

Najbolj tipičen in razumljiv način izvajanja sistemov za shranjevanje je DAS – Direct Attached Storages – pogoni, ki se povezujejo neposredno z računalnikom, ki nadzoruje delovanje teh pogonov.

Najpreprostejši primer DAS je navaden računalnik z nameščenim trdim diskom ali podatkovnim DVD (CD) pogonom. Bolj zapleten primer (glej sliko) - zunanja naprava za shranjevanje (zunanja trdi disk, diskovno polico, tračni pogon itd.), ki komunicirajo z računalnikom neposredno preko enega ali drugega protokola in vmesnika (SCSI, eSATA, FC itd.). Kot naprave za shranjevanje DAS ponujamo diskovne police ali strežnike za shranjevanje podatkov (še ena okrajšava za sisteme za shranjevanje).

Strežnik za shranjevanje podatkov v tem primeru pomeni računalnik z lastnim procesorjem, operacijskim sistemom in dovolj pomnilnika za obdelavo velikih količin podatkov, shranjenih na številnih diskih znotraj strežnika.

Opozoriti je treba, da pri takšni izvedbi shranjevanja podatke neposredno vidi samo računalnik z DAS, vsi drugi uporabniki imajo dostop do podatkov le »z dovoljenjem« tega računalnika.

Osnovne konfiguracije sistemov za shranjevanje DAS si lahko ogledate v

Sistemi za shranjevanjeNAS

Druga dokaj preprosta izvedba sistema za shranjevanje je NAS (Network Attached Storage) - Network Data Storage (spet enaka okrajšava za sisteme za shranjevanje).

Kot postane jasno, se dostop do podatkov izvaja s pomočjo omrežnih protokolov praviloma prek običajnega računalniškega lokalnega omrežja (čeprav je zdaj razširjen bolj zapleten dostop do podatkov, shranjenih v omrežnih virih). Najbolj jasen in najpreprostejši primer pomnilnika NAS je potrošniška shramba glasbe in filmov, do katere ima dostop več uporabnikov domačega omrežja hkrati.

NAS hrani podatke v obliki datotečnega sistema in v skladu s tem omogoča dostop do virov preko omrežnih datotečnih protokolov (NFS, SMB, AFP ...).

Za preprost primer sistema za shranjevanje NAS glejte sl. 2.

Takoj želimo opozoriti, da NAS načeloma lahko štejemo za vsako pametno napravo, ki ima svoj procesor, pomnilnik in dovolj hitro omrežni vmesniki za prenos podatkov po omrežju različnim uporabnikom. Posebno pozornost je treba nameniti tudi hitrosti diskovnega podsistema. Najpogostejše konfiguracije NAS naprav si lahko ogledate v

Omrežje za shranjevanje podatkov je eden od načinov za implementacijo sistemov za shranjevanje kot sistema za shranjevanje podatkov - glej zgoraj.

Je programska, strojna in arhitekturna rešitev za povezovanje različne naprave shranjevanje podatkov na način, da operacijski sistem te naprave »vidi« kot lokalne. To dosežemo tako, da te naprave povežemo z ustreznimi strežniki. Naprave same so lahko različne - diskovni nizi, tračne knjižnice, optični pomnilniški nizi.

Z napredkom tehnologij za shranjevanje je razlikovanje med sistemi SAN in NAS postalo precej poljubno. Običajno jih je mogoče razlikovati po načinu shranjevanja podatkov: SAN - blok naprave, NAS - podatkovni datotečni sistem.

Protokoli za implementacijo sistemov SAN so lahko različni - Fibre Channel, iSCSI, AoE.

Eden od arhitekturnih načinov za implementacijo SAN je prikazan na sl. 3.

Tipične primere sistemov za shranjevanje SAN najdete v

Za zaključek upamo, da smo se z vami uspeli "dogovoriti o terminologiji" in ostalo je le, da razpravljamo o možnostih za ustvarjanje sistemov za shranjevanje za vaše podjetje in poiščemo rešitve, ki vam ustrezajo glede na zanesljivost, preprostost in proračun.

Kaj je namen sistemov za shranjevanje podatkov (DSS)?

Sistemi za shranjevanje podatkov so zasnovani za varno in odporno na napake shranjevanje obdelanih podatkov z možnostjo hitre obnovitve dostopa do podatkov v primeru okvare sistema.

Katere so glavne vrste sistemov za shranjevanje?

Glede na vrsto izvedbe so sistemi za shranjevanje razdeljeni na strojno in programsko opremo. Glede na področje uporabe so sistemi za shranjevanje razdeljeni na individualne, za manjše delovne skupine, za delovne skupine, za podjetja, korporativne. Glede na vrsto povezave so sistemi za shranjevanje razdeljeni na:

1. DAS (Direct Attached Storage - sistemi z neposredno povezavo)

Značilnost tovrstnih sistemov je, da nadzor nad dostopom do podatkov za naprave, povezane v omrežje, izvaja strežnik ali delovna postaja, na katero je shramba povezana.

2. NAS (omrežno pomnilnik)

V te vrste sisteme, dostop do informacij, shranjenih v shrambi, nadzoruje programska oprema, ki se izvaja v samem pomnilniku.

3. SAN (Storage Attached Network - sistemi, ki predstavljajo omrežje med strežniki, ki obdelujejo podatke in pravzaprav sistemi za shranjevanje);

S tem načinom gradnje sistema za shranjevanje podatkov se nadzor nad dostopom do informacij izvaja s programsko opremo, ki deluje na strežnikih za shranjevanje. Stikala SAN se uporabljajo za povezavo pomnilnika s strežniki z uporabo visokozmogljivih dostopnih protokolov (optični kanal, iSCSI, ATA prek etherneta itd.)

Kakšne so značilnosti programske in strojne izvedbe sistemov za shranjevanje?

Strojna izvedba sistema za shranjevanje je enoten strojni kompleks, sestavljen iz pomnilniške naprave (ki je disk ali niz diskov, na katerih so fizično shranjeni podatki) in krmilne naprave (krmilnik, ki razporeja podatke med pomnilniškimi elementi).

Programska izvedba sistema za shranjevanje je porazdeljen sistem, v katerem so podatki shranjeni, ne da bi bili vezani na določeno shrambo ali strežnik, dostop do podatkov pa se izvaja s pomočjo specializirane programske opreme, ki je odgovorna za varnost in zaščito shranjenih podatkov) .

Če so strežniki univerzalne naprave, ki v večini primerov
- bodisi funkcija aplikacijskega strežnika (ko se na strežniku izvajajo posebni programi in potekajo intenzivni izračuni),
- bodisi funkcija datotečnega strežnika (tj. nek prostor za centralizirano shranjevanje podatkovnih datotek)

potem so DSS (Data Storage Systems) naprave, posebej zasnovane za izvajanje takšnih strežniških funkcij, kot je shranjevanje podatkov.

Potreba po nakupu sistemov za shranjevanje
se običajno pojavlja v dokaj zrelih podjetjih, tj. tisti, ki razmišljajo, kako
- hraniti in upravljati informacije, ki so najdragocenejše premoženje podjetja
- zagotoviti neprekinjenost poslovanja in zaščito pred izgubo podatkov
- povečati prilagodljivost IT infrastrukture

Shranjevanje in virtualizacija
Konkurenca sili MSP k učinkovitejšemu delu, brez izpadov in z visoko učinkovitostjo. Sprememba proizvodnih modelov, tarifni načrti, se vrste storitev dogajajo vse pogosteje. Celotno poslovanje sodobnih podjetij je »vezano« na informacijsko tehnologijo. Poslovne potrebe se hitro spreminjajo in se takoj odražajo v IT – zahteve po zanesljivosti in prilagodljivosti IT infrastrukture naraščajo. Virtualizacija zagotavlja te zmožnosti, vendar zahteva nizkocenovne sisteme za shranjevanje, ki jih je enostavno vzdrževati.

Razvrstitev shranjevanja glede na vrsto povezave

DAS... Prvi diskovni nizi so bili povezani s strežniki prek SCSI. Poleg tega bi lahko en strežnik deloval samo z enim diskovnim poljem. To - neposredno povezavo Shramba (DAS - Direct Attached Storage).

NAS... Za fleksibilnejšo organizacijo strukture podatkovnega centra – tako da lahko vsak uporabnik uporablja kateri koli sistem za shranjevanje – je potrebno sistem za shranjevanje povezati v lokalno omrežje. To je NAS - Network Attached Storage). Toda izmenjava podatkov med strežnikom in sistemom za shranjevanje je večkrat intenzivnejša kot med odjemalcem in strežnikom, zato so bile v tej različici objektivne težave, povezane s pasovno širino omrežja Ethernet. In z varnostnega vidika ni povsem pravilno prikazovati sisteme za shranjevanje v skupnem omrežju.

SAN... Lahko pa ustvarite svoje, ločeno, visokohitrostno omrežje med strežniki in sistemi za shranjevanje. To omrežje se je imenovalo SAN (Storage Area Network). Hitro delovanje je zagotovljeno z dejstvom, da je fizični medij prenosa optika. Posebni adapterji (HBA) in optična stikala FC zagotavljajo prenos podatkov pri 4 in 8 Gbit / s. Zanesljivost takšnega omrežja smo povečali z redundantnostjo (podvajanjem) kanalov (adapterji, stikala). Glavna pomanjkljivost je visoka cena.

iSCSI... S prihodom poceni 1Gbit/s in 10Gbit/s Ethernet tehnologij, optika 4Gbit/s ni več videti tako privlačna, še posebej glede na ceno. Zato se vse pogosteje kot okolje SAN uporablja protokol iSCSI (Internet Small Computer System Interface). iSCSI SAN je mogoče zgraditi na kateri koli sorazmerno hitri fizični podlagi, ki podpira IP.

Razvrstitev sistemov za shranjevanje podatkov glede na področje uporabe:

razred	opis
osebno	Najpogosteje so to običajni 3,5 "ali 2,5" ali 1,8" trdi disk, nameščen v posebnem ohišju in opremljen z USB in / ali FireWire 1394 in / ali vmesniki Ethernet in / ali eSATA. Tako imamo prenosno napravo, ki jo lahko povežemo z računalnikom/strežnikom in deluje kot zunanja naprava za shranjevanje. Včasih so za udobje napravi dodani brezžični dostop, tiskalnik in vrata USB.
majhna delovna skupina	Običajno je to stacionarna ali prenosna naprava, v katero lahko namestite več (najpogosteje od 2 do 5) trdih diskov SATA, z možnostjo vroče menjave ali brez, z vmesnikom Ethernet. Diske je mogoče organizirati v nize - RAID različnih nivojev za doseganje visoke zanesljivosti shranjevanja in hitrosti dostopa. Sistem za shranjevanje ima specializiran OS, ki običajno temelji na Linuxu, in vam omogoča razlikovanje ravni dostopa po uporabniškem imenu in geslu, organiziranje kvot prostora na disku itd. Takšni sistemi za shranjevanje so primerni za majhne delovne skupine kot nadomestek za datotečne strežnike.
delovna skupina	Običajno 19-palčna naprava za namestitev v rack, ki lahko sprejme 12-24 trdih diskov HotSwap SATA ali SAS. Ima zunanji vmesnik Ethernet in/ali iSCSI. Pogoni so organizirani v nize - RAID za doseganje visoke zanesljivosti shranjevanja in hitrosti dostopa. Sistem za shranjevanje prihaja s specializirano programsko opremo, ki vam omogoča, da omejite raven dostopa, organizirate kvote za prostor na disku, organizirate BackUp (varnostno kopiranje informacij) itd. Takšni sistemi za shranjevanje so primerni za srednja in velika podjetja in se uporabljajo v povezavi z enim ali več strežniki.
podjetje	Stacionarna ali 19-palčna naprava za namestitev v stojalo, ki lahko sprejme do na stotine trdih diskov. Poleg prejšnjega razreda imajo lahko sistemi za shranjevanje možnost razširitve, nadgradnje in zamenjave komponent brez zaustavitve sistema, sistema za spremljanje. Programska oprema lahko podpira "posnetek" in druge "napredne" funkcije. Ti sistemi za shranjevanje so primerni za velika podjetja in zagotavljajo večjo zanesljivost, hitrost in zaščito kritičnih podatkov.
podjetje višjega cenovnega razreda	Poleg prejšnjega razreda lahko pomnilnik podpira na tisoče trdih diskov. Takšni sistemi za shranjevanje zasedajo več 19-palčnih omar, skupna teža doseže nekaj ton. Sistemi za shranjevanje so zasnovani za neprekinjeno delovanje z najvišjo stopnjo zanesljivosti, shranjujejo strateško pomembne podatke na ravni države/korporacije.

Zgodovina vprašanja.

Prvi strežniki so v enem primeru združili vse funkcije (kot so računalniki) – tako računalništvo (aplikacijski strežnik) kot shranjevanje podatkov (datotečni strežnik). Ker pa se je povpraševanje po računalniški moči na eni strani povečalo, po drugi strani pa je rasla količina obdelanih podatkov, je postalo preprosto neprijetno vse zložiti v eno ohišje. Izkazalo se je, da je bolj učinkovito premakniti diskovne nize v ločena ohišja. Potem pa se je postavilo vprašanje o povezovanju diskovnega polja s strežnikom. Prvi diskovni nizi so bili povezani s strežniki prek SCSI. Toda v tem primeru bi lahko en strežnik deloval samo z enim diskovnim poljem. Ljudje so želeli fleksibilnejšo organizacijo strukture podatkovnega centra – tako da bi lahko kateri koli strežnik uporabljal kateri koli sistem za shranjevanje. Povezava vseh naprav neposredno v lokalno omrežje in organizacija izmenjave podatkov preko Etherneta je seveda preprosta in univerzalna rešitev. Toda izmenjava podatkov med strežniki in sistemi za shranjevanje je večkrat intenzivnejša kot med odjemalci in strežniki, zato so bile v tej različici (NAS - glej spodaj) objektivne težave, povezane s pasovno širino omrežja Ethernet. Pojavila se je ideja za ustvarjanje ločenega omrežja visoke hitrosti med strežniki in sistemi za shranjevanje. To omrežje se je imenovalo SAN (glej spodaj). Podoben je Ethernetu, le da je fizični prenosni medij optika. Obstajajo tudi adapterji (HBA), ki so nameščeni v strežnikih in stikala (optična). Standardi hitrosti optičnega prenosa podatkov - 4Gbit / s. S prihodom tehnologij Ethernet 1Gbit/s in 10Gbit/s ter protokola iSCSI se Ethernet vse bolj uporablja kot medij SAN.

Prav informacije so gonilna sila sodobnega poslovanja in trenutno veljajo za najbolj dragoceno strateško premoženje katerega koli podjetja. Količina informacij z rastjo eksponentno raste globalnih omrežjih in razvoj e-trgovine. Za uspeh v informacijski vojni je potrebna učinkovita strategija za shranjevanje, zaščito, skupno rabo in upravljanje vašega najpomembnejšega digitalnega sredstva – podatkov – tako danes kot v bližnji prihodnosti.

Upravljanje virov za shranjevanje je postalo eden najbolj perečih strateških izzivov, s katerimi se soočajo oddelki informacijske tehnologije... Zaradi razvoja interneta in temeljnih sprememb poslovnih procesov se informacije kopičijo z izjemno hitrostjo. Poleg nujnega problema zagotavljanja možnosti nenehnega povečevanja količine shranjenih informacij ni nič manj pereč problem zagotavljanja zanesljivosti shranjevanja podatkov in stalnega dostopa do informacij. Za mnoga podjetja je formula za dostop do podatkov »24 ur na dan, 7 dni v tednu, 365 dni na leto« postala norma.

V primeru ločenega osebnega računalnika lahko sistem za shranjevanje (DSS) razumemo kot ločen notranji trdi disk ali diskovni sistem. Če gre za korporativno shranjevanje, potem tradicionalno obstajajo tri tehnologije za organizacijo shranjevanja podatkov: neposredno pripeto shranjevanje (DAS), omrežno pritrjeno shranjevanje (NAS) in omrežje za shranjevanje (SAN).

Direct Attached Storage (DAS)

DAS tehnologija pomeni neposredno (neposredno) povezavo pogonov s strežnikom ali osebnim računalnikom. V tem primeru so pogoni ( trdi diski, tračni pogoni) so lahko notranji in zunanji. Najenostavnejši primer sistema DAS je en disk v strežniku ali računalniku. Poleg tega lahko organizacijo notranjega niza diskov RAID z uporabo krmilnika RAID imenujemo tudi sistem DAS.

Opozoriti je treba, da kljub formalni možnosti uporabe izraza DAS-sistem v zvezi z enim diskom ali notranjim nizom diskov, se DAS-sistem običajno razume kot zunanji regal ali kletka z diski, ki se lahko obravnavan kot samostojen sistem za shranjevanje (slika 1). Poleg neodvisnega napajanja imajo takšni avtonomni DAS sistemi specializiran krmilnik (procesor) za upravljanje pomnilniškega polja. Kot tak krmilnik lahko na primer deluje krmilnik RAID z možnostjo organiziranja nizov RAID različnih ravni.

riž. 1. Primer sistema za shranjevanje DAS

Treba je opozoriti, da imajo lahko avtonomni sistemi DAS več zunanjih V/I kanalov, kar omogoča povezavo več računalnikov s sistemom DAS hkrati.

Vmesniki SCSI (Small Computer Systems Interface), SATA, PATA in Fibre Channel vmesniki se lahko uporabljajo kot vmesniki za povezovanje pogonov (notranjih ali zunanjih) v tehnologiji DAS. Medtem ko se vmesniki SCSI, SATA in PATA uporabljajo predvsem za povezovanje notranjih pogonov, se vmesnik Fibre Channel uporablja izključno za povezovanje zunanjih pogonov in samostojnih sistemov za shranjevanje. Prednost vmesnika Fibre Channel v tem primeru je, da nima trde omejitve dolžine in se lahko uporablja, ko se strežnik ali osebni računalnik, povezan s sistemom DAS, nahaja na precejšnji razdalji od njega. Vmesnika SCSI in SATA se lahko uporabljata tudi za povezovanje zunanjih sistemov za shranjevanje (v tem primeru se vmesnik SATA imenuje eSATA), vendar imajo ti vmesniki strogo omejitev glede največje dolžine kabla, ki povezuje sistem DAS in povezani strežnik.

Glavne prednosti sistemov DAS so njihova nizka cena (v primerjavi z drugimi rešitvami za shranjevanje), enostavnost uvajanja in administracije ter visoka hitrost izmenjave podatkov med shranjevalnim sistemom in strežnikom. Pravzaprav so zahvaljujoč temu pridobili veliko popularnost v segmentu malih pisarn in majhnih podjetniških omrežij. Hkrati imajo sistemi DAS svoje pomanjkljivosti, ki vključujejo slabo upravljanje in neoptimalno izkoriščenost virov, saj vsak sistem DAS zahteva povezavo z namenskim strežnikom.

Trenutno DAS sistemi zasedajo vodilni položaj, vendar se delež prodaje teh sistemov nenehno zmanjšuje. Sisteme DAS postopoma nadomeščajo bodisi univerzalne rešitve z možnostjo nemotene selitve iz sistemov NAS, bodisi sistemi, ki omogočajo njihovo uporabo kot DAS in NAS ter celo SAN sisteme.

Sisteme DAS je treba uporabiti, kadar je treba povečati prostor na disku enega strežnika in ga odstraniti iz ohišja. Sisteme DAS lahko priporočamo tudi za uporabo za delovne postaje, ki obdelujejo velike količine informacij (na primer za postaje za nelinearno urejanje videa).

Network Attached Storage (NAS)

NAS sistemi so omrežno povezani sistemi za shranjevanje, ki se povezujejo neposredno z omrežjem, tako kot omrežni tiskalni strežnik, usmerjevalnik ali katera koli druga omrežna naprava (slika 2). Pravzaprav so sistemi NAS evolucija datotečnih strežnikov: razlika med tradicionalnim datotečnim strežnikom in napravo NAS je približno enaka kot med usmerjevalnikom strojne opreme in usmerjevalnikom namenskega strežnika za programsko opremo.

riž. 2. Primer sistema za shranjevanje NAS

Da bi razumeli razliko med tradicionalnim datotečnim strežnikom in napravo NAS, se spomnimo, da je tradicionalni datotečni strežnik namenski računalnik (strežnik), ki shranjuje informacije, ki so na voljo uporabnikom omrežja. Za shranjevanje informacij se lahko uporabljajo trdi diski, nameščeni v strežniku (praviloma so nameščeni v posebnih košaricah), ali pa se na strežnik priključijo naprave DAS. Datotečni strežnik se upravlja s strežniškim operacijskim sistemom. Ta pristop k organizaciji sistemov za shranjevanje podatkov je trenutno najbolj priljubljen v segmentu majhnih lokalnih omrežij, vendar ima eno pomembno pomanjkljivost. Dejstvo je, da univerzalni strežnik (in celo v kombinaciji s strežnikom operacijski sistem) nikakor ni poceni rešitev. Hkrati se večina funkcionalnosti univerzalnega strežnika preprosto ne uporablja v datotečnem strežniku. Ideja je ustvariti optimiziran datotečni strežnik z optimiziranim operacijskim sistemom in uravnoteženo konfiguracijo. To je koncept, ki ga uteleša naprava NAS. V tem smislu lahko naprave NAS predstavljamo kot "tanke" datotečne strežnike ali, kot jih imenujemo drugače, filerje (filerje).

Poleg optimiziranega operacijskega sistema, ki je brez vseh funkcij, ki niso povezane z vzdrževanjem datotečnega sistema in podatkovnimi V/I, imajo sistemi NAS hitrostno optimiziran datotečni sistem. Sistemi NAS so zasnovani tako, da je vsa njihova računalniška moč osredotočena izključno na serviranje in shranjevanje datotek. Sam operacijski sistem se nahaja v bliskovnem pomnilniku in ga je predhodno namestil proizvajalec. Seveda lahko uporabnik z izdajo nove različice operacijskega sistema samostojno "preoblikuje" sistem. Povezovanje naprav NAS v omrežje in njihovo konfiguriranje je dokaj enostavna naloga in jo lahko opravi vsak izkušeni uporabnik, kaj šele sistemski skrbnik.

Tako so v primerjavi s tradicionalnimi datotečnimi strežniki naprave NAS zmogljivejše in cenejše. Danes so skoraj vse naprave NAS osredotočene na uporabo v Ethernet omrežja(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) na podlagi protokolov TCP/IP. Do naprav NAS se dostopa s posebnimi protokoli za dostop do datotek. Najpogostejši protokoli za dostop do datotek so CIFS, NFS in DAFS.

CIFS(Common Internet File System) je protokol, ki omogoča dostop do datotek in storitev na oddaljeni računalniki(vključno z internetom) in uporablja model interakcije odjemalec-strežnik. Odjemalec ustvari zahtevo strežniku za dostop do datotek, strežnik izpolni zahtevo odjemalca in vrne rezultat svojega dela. Protokol CIFS se tradicionalno uporablja v Windows LAN za dostop do datotek. CIFS za prenos podatkov uporablja protokol TCP/IP. CIFS ponuja podobno funkcionalnost kot FTP ( Prenos datoteke protokol), vendar strankam omogoča boljši nadzor nad datotekami. Omogoča tudi skupno rabo dostopa do datotek med odjemalci z uporabo blokiranja in samodejnega obnavljanja komunikacije s strežnikom v primeru izpada omrežja.

Protokol NFS(Omrežni datotečni sistem) se tradicionalno uporablja na platformah UNIX in je kombinacija porazdeljenega datotečnega sistema in omrežnega protokola. NFS uporablja tudi komunikacijski model odjemalec-strežnik. protokol NFS omogoča dostop do datotek na oddaljenem gostitelju (strežniku), kot da bi bile na uporabnikovem računalniku. NFS za prenos podatkov uporablja protokol TCP/IP. Za delovanje NFS na internetu je bil razvit protokol WebNFS.

Protokol DAFS(Datotečni sistem neposrednega dostopa) je standardni protokol za dostop do datotek, ki temelji na NFS. Ta protokol omogoča aplikacijam, da prenesejo podatke mimo operacijskega sistema in njegovega medpomnilnika neposredno v transportne vire. DAFS zagotavlja visoke V/I hitrosti datotek in znižuje izkoriščenost CPE, tako da dramatično zmanjša število operacij in prekinitev, ki so običajno potrebne pri obdelavi omrežnih protokolov.

DAFS je bil zasnovan z mislijo na gruče in strežniško okolje za baze podatkov in različne internetne aplikacije od konca do konca. Zagotavlja najnižjo zamudo pri dostopu do delnic datotek in podatkov ter podpira inteligentne sisteme in mehanizme za obnovitev podatkov, zaradi česar je privlačen za uporabo v sistemih NAS.

Če povzamemo zgoraj, lahko sisteme NAS po potrebi priporočimo za uporabo v omrežjih z več platformami dostop do omrežja datoteke in enostavnost namestitve administracije sistema za shranjevanje je dovolj pomembna. Odličen primer tega je, ko se NAS uporablja kot datotečni strežnik v pisarni majhnega podjetja.

Omrežje za shranjevanje (SAN)

Pravzaprav SAN ni več ločena naprava, temveč kompleksna rešitev, ki je specializirana omrežna infrastruktura za shranjevanje podatkov. SAN so integrirani kot ločena namenska podomrežja znotraj lokalnega (LAN) ali širokega (WAN) omrežja.

V bistvu SAN povezujejo enega ali več strežnikov (SAN) z eno ali več napravami za shranjevanje. SAN omogoča vsakemu strežniku SAN dostop do katere koli naprave za shranjevanje brez preobremenitve drugih strežnikov ali lokalnega omrežja. Poleg tega je možna izmenjava podatkov med napravami za shranjevanje brez sodelovanja strežnikov. Pravzaprav SAN omogočajo zelo velikemu številu uporabnikov shranjevanje in izmenjavo informacij na enem mestu (s hitrim, centraliziranim dostopom). Kot naprave za shranjevanje podatkov se lahko uporabljajo nizi RAID, različne knjižnice (tračne, magnetno-optične itd.), Pa tudi JBOD-sistemi (diskovni nizi, ki niso združeni v RAID).

Omrežja za shranjevanje podatkov so se začela intenzivno razvijati in so bila uvedena šele leta 1999.

Tako kot je načeloma mogoče graditi lokalna omrežja na podlagi različnih tehnologij in standardov, se lahko za gradnjo SAN uporabijo tudi različne tehnologije. Toda tako kot je standard Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) postal de facto standard za lokalna omrežja, standard Fibre Channel (FC) prevladuje v omrežjih za shranjevanje. Pravzaprav je razvoj standarda Fibre Channel vodil do razvoja samega koncepta SAN. Ob tem je treba poudariti, da je vse bolj priljubljen standard iSCSI, na podlagi katerega je mogoče graditi tudi omrežja SAN.

Poleg hitrostnih parametrov je ena najpomembnejših prednosti Fibre Channel njegova zmogljivost na dolge razdalje in prilagodljivost topologije. Koncept gradnje topologije pomnilniškega omrežja temelji na enakih načelih kot tradicionalna lokalna omrežja, ki temeljijo na stikalih in usmerjevalnikih, kar močno poenostavi konstrukcijo sistemskih konfiguracij z več vozlišči.

Omeniti velja, da se za prenos podatkov v standardu Fibre Channel uporabljajo tako optični kot bakreni kabli. Pri organiziranju dostopa do geografsko oddaljenih mest na razdalji do 10 km se za prenos signala uporablja standardna oprema in enomodno vlakno. Če so vozlišča ločena z večjo razdaljo (desetine ali celo stotine kilometrov), se uporabljajo posebni ojačevalniki.

Topologija SAN

Tipičen Fibre Channel SAN je prikazan na sl. 3. Infrastrukturo takega omrežja SAN sestavljajo pomnilniške naprave z vmesnikom Fibre Channel, strežniki SAN (strežniki, povezani z lokalno omrežje prek vmesnika Ethernet in v omrežje SAN preko vmesnika Fibre Channel) in stikalno tkanje (Fibre Channel Fabric), ki je zgrajeno na osnovi stikal (vozlišč) Fibre Channel in je optimizirano za prenos velikih blokov podatkov. Dostop uporabniki omrežja v sistem za shranjevanje se izvaja preko strežnikov SAN. Pomembno je, da je promet znotraj omrežja SAN ločen od IP prometa lokalnega omrežja, kar seveda omogoča zmanjšanje obremenitve lokalnega omrežja.

riž. 3. Tipičen diagram omrežja SAN

Prednosti SAN-jev

Glavne prednosti tehnologije SAN vključujejo visoko zmogljivost, visoko razpoložljivost podatkov, odlično razširljivost in obvladljivost, zmožnost konsolidacije in virtualizacije podatkov.

Tkanine Fibre Channel z neblokirno arhitekturo omogočajo, da več strežnikov SAN hkrati dostopa do naprav za shranjevanje.

V arhitekturi SAN je mogoče podatke enostavno premakniti iz ene pomnilniške naprave v drugo, da se optimizira umestitev podatkov. To je še posebej pomembno, če več strežnikov SAN zahteva sočasni dostop do istih naprav za shranjevanje. Upoštevajte, da postopek konsolidacije podatkov ni mogoč v primeru uporabe drugih tehnologij, kot je na primer pri uporabi naprav DAS, torej naprav za shranjevanje, ki so neposredno povezane s strežniki.

Druga priložnost, ki jo ponuja arhitektura SAN, je virtualizacija podatkov. Ideja virtualizacije je zagotoviti strežnikom SAN dostop ne do posameznih naprav za shranjevanje, ampak do virov. To pomeni, da strežniki ne bi smeli "videti" naprav za shranjevanje, ampak virtualne vire. Za praktično izvedbo virtualizacije je mogoče med strežnike SAN in diskovne naprave namestiti posebno virtualizacijsko napravo, na katero so na eni strani povezane pomnilniške naprave, na drugi pa strežnike SAN. Poleg tega številna sodobna stikala FC in HBA zagotavljajo zmožnosti virtualizacije.

Naslednja možnost, ki jo nudijo SAN, je izvedba oddaljenega zrcaljenja podatkov. Načelo zrcaljenja podatkov je podvajanje informacij na več medijih, kar poveča zanesljivost shranjevanja informacij. Primer najpreprostejšega primera zrcaljenja podatkov je združitev dveh diskov v matriko RAID 1. V tem primeru se iste informacije zapišejo hkrati na dva diska. Pomanjkljivost te metode je, da se oba pogona nahajata lokalno (praviloma sta pogona v isti kletki ali omari). SAN premagajo to pomanjkljivost in zagotavljajo bolj izpopolnjeno zrcaljenje. posamezne naprave shranjevanje podatkov, temveč sami SAN-i, ki so lahko med seboj oddaljeni več sto kilometrov.

Druga prednost SAN-jev je enostavnost organizacije. Rezervna kopija podatkov. Tradicionalna tehnologija varnostnega kopiranja, ki se uporablja v večini LAN, zahteva namenski strežnik za varnostno kopiranje in, kar je najpomembneje, namensko pasovno širino omrežja. Dejansko med operacijo varnostnega kopiranja strežnik sam postane nedostopen uporabnikom v lokalnem omrežju. Pravzaprav se zato varnostne kopije praviloma delajo ponoči.

Arhitektura SAN omogoča bistveno drugačen pristop k problemu varnostnega kopiranja. V tem primeru je strežnik za varnostno kopiranje del omrežja SAN in se neposredno poveže s stikalno strukturo. V tem primeru je promet varnostne kopije izoliran od prometa LAN.

Oprema, ki se uporablja za ustvarjanje omrežij SAN

Kot je bilo omenjeno, uvedba SAN zahteva pomnilniške naprave, strežnike SAN in strojno opremo stikala. Tovarne stikal vključujejo obe napravi fizični sloj(kabli, konektorji) in Interconnect naprave za medsebojno povezovanje vozlišč SAN, Prevajalske naprave, ki izvajajo funkcije pretvorbe protokola Fibre Channel (FC) v druge protokole, kot so SCSI, FCP, FICON, Ethernet, ATM ali SONET.

Kabli

Kot je navedeno, Fibre Channel omogoča povezavo naprav SAN tako z optičnimi kot bakrenimi kabli. Hkrati se lahko v enem omrežju SAN uporabljajo različne vrste kablov. Bakreni kabel se uporablja za kratke razdalje (do 30 m), optični kabel pa za kratke in za razdalje do 10 km ali več. Uporabljajo se tako večmodni (Multimode) kot enomodni (Enomodni) kabli z optičnimi vlakni, pri čemer se večmodni uporabljajo za razdalje do 2 km, enomodni pa za dolge razdalje.

Soobstoj različnih vrst kablov znotraj istega omrežja SAN zagotavljajo posebni vmesniški pretvorniki GBIC (Gigabit Interface Converter) in MIA (Media Interface Adapter).

V standardu Fibre Channel obstaja več možnih hitrosti prenosa (glejte tabelo). Upoštevajte, da so trenutno najpogostejše naprave FC standardov 1, 2 in 4 GFC. To zagotavlja povratno združljivost hitrejših naprav z nižjimi, to pomeni, da naprava 4 GFC samodejno podpira povezavo naprav standarda 1 in 2 GFC.

Naprava za medsebojno povezovanje

Fibre Channel sprejema različne omrežne topologije naprav, kot so od točke do točke, arbitražna zanka (FC-AL) in preklopna struktura.

Topologijo od točke do točke lahko uporabite za povezavo strežnika z namenskim pomnilnikom. V tem primeru se podatki ne delijo s strežniki SAN. Pravzaprav je ta topologija različica sistema DAS.

Za topologijo od točke do točke je potreben vsaj strežnik z vmesnikom Fibre Channel in napravo za shranjevanje Fibre Channel.

Topologija split-access ring (FC-AL) se nanaša na shemo povezave naprave, v kateri se podatki prenašajo v logični zaprti zanki. V topologiji obroča FC-AL so lahko povezovalne naprave vozlišča ali stikala Fibre Channel. Pri vozliščih se pasovna širina deli med vsa vozlišča v obroču, medtem ko vsaka vrata na stikalu zagotavljajo pasovno širino protokola vsakemu vozlišču.

Na sl. Slika 4 prikazuje primer obroča Fibre Channel z razdeljenim dostopom.

riž. 4. Primer skupnega obroča Fibre Channel

Konfiguracija je podobna fizični zvezdi in logičnemu obroču, ki se uporabljata v LAN-jih Token Ring. Poleg tega, tako kot pri omrežjih Token Ring, podatki potujejo po obroču v eno smer, vendar za razliko od omrežij Token Ring lahko naprava zahteva pravico do prenosa podatkov, namesto da čaka na prazen žeton s stikala. Obroči v skupni rabi Fibre Channel lahko naslavljajo do 127 vrat, vendar, kot kaže praksa, tipični obroči FC-AL vsebujejo do 12 vozlišč, in ko je povezanih 50 vozlišč, zmogljivost močno pade.

Topologija preklopne tkanine Fibre Channel se izvaja s stikali Fibre Channel. V tej topologiji ima vsaka naprava logično povezavo s katero koli drugo napravo. Dejansko stikala za vlakninski kanal opravljajo enake funkcije kot tradicionalna stikala Ethernet. Spomnimo se, da je stikalo za razliko od zvezdišča hitra naprava, ki zagotavlja povezavo "ena proti ena" in upravlja več sočasnih povezav. Vsak gostitelj, povezan s stikalom Fibre Channel, prejme pasovno širino protokola.

V večini primerov so veliki SAN zgrajeni z mešano topologijo. Na nižji ravni se uporabljajo obroči FC-AL, povezani z nizko zmogljivimi stikali, ki pa so povezana s hitrimi stikali, ki zagotavljajo najvišjo možno pasovno širino. Med seboj je mogoče povezati več stikal.

Naprave za oddajanje

Prevajalci so vmesne naprave, ki prevajajo protokol Fibre Channel v protokole višje ravni. Te naprave so zasnovane za povezovanje omrežja Fibre Channel z zunanjim omrežjem WAN, z lokalnim omrežjem, pa tudi za povezovanje različnih naprav in strežnikov v omrežje Fibre Channel. Te naprave vključujejo mostove, adapterje optičnega kanala (HBA), usmerjevalnike, prehode in omrežne adapterje.Razvrstitev prevajalskih naprav je prikazana na sliki 5.

riž. 5. Razvrstitev oddajnih naprav

Najpogostejše prevajalske naprave so PCI HBA, ki se uporabljajo za povezovanje strežnikov z omrežjem Fibre Channel. Omrežni adapterji omogoča povezovanje lokalnih omrežij Ethernet z omrežji Fibre Channel. Mostovi se uporabljajo za povezavo naprav za shranjevanje SCSI v omrežje Fibre Channel. Treba je opozoriti, da imajo v zadnjem času skoraj vse pomnilniške naprave, ki so namenjene uporabi v SAN, vgrajen Fibre Channel in ne potrebujejo premoščanja.

Naprave za shranjevanje

Kot naprave za shranjevanje v omrežjih SAN se lahko uporabljajo trdi diski in tračni pogoni. Če govorimo o možnih konfiguracijah uporabe trdih diskov kot naprav za shranjevanje v omrežjih SAN, so to lahko tako nizi JBOD kot RAID nizi diskov. Tradicionalno so naprave za shranjevanje za omrežja SAN v obliki zunanjih regalov ali košar, opremljenih z namenskim krmilnikom RAID. Za razliko od naprav NAS ali DAS so naprave SAN opremljene z vmesnikom Fibre Channel. Hkrati imajo lahko sami diski tako vmesnika SCSI kot SATA.

Poleg naprav za shranjevanje trdega diska se v SAN pogosto uporabljajo tračni pogoni in knjižnice.

SAN strežniki

Strežniki SAN se od običajnih aplikacijskih strežnikov razlikujejo le v eni podrobnosti. Poleg omrežnega adapterja Ethernet so opremljeni z adapterjem HBA za interakcijo strežnika z lokalnim omrežjem, ki jim omogoča povezavo v omrežja SAN, ki temeljijo na Fibre Channel.

Intelov sistem za shranjevanje podatkov

Nato si bomo ogledali nekaj posebnih primerov Intelovih naprav za shranjevanje. Strogo gledano, Intel ne izdaja celovitih rešitev in se ukvarja z razvojem in proizvodnjo platform in posameznih komponent za gradnjo sistemov za shranjevanje podatkov. Na podlagi teh platform mnoga podjetja (vključno s številnimi ruskimi podjetji) proizvajajo celovite rešitve in jih prodajajo pod svojimi logotipi.

Intelov vstopni sistem za shranjevanje SS4000-E

Intel Entry Storage System SS4000-E je naprava NAS, zasnovana za uporabo v majhnih do srednje velikih pisarnah in LAN z več platformami. Z Intel Entry Storage System SS4000-E lahko odjemalci Windows, Linux in Macintosh dostopajo do skupnih podatkov. Poleg tega lahko Intel Entry Storage System SS4000-E deluje kot strežnik DHCP in kot odjemalec DHCP.

Intel Entry Storage System SS4000-E je kompaktno zunanje stojalo, ki podpira do štiri pogone SATA (slika 6). Zato je lahko največja zmogljivost sistema 2 TB z uporabo pogonov 500 GB.

riž. 6. Vhodni sistem za shranjevanje Intel SS4000-E

Intel Entry Storage System SS4000-E uporablja krmilnik SATA RAID s podporo za ravni RAID 1, 5 in 10. Ker ta sistem je naprava NAS, to je v resnici "tanek" datotečni strežnik, sistem za shranjevanje mora imeti specializiran procesor, pomnilnik in flashed operacijski sistem. Procesor v sistemu Intel Entry Storage System SS4000-E uporablja Intel 80219 s taktno frekvenco 400 MHz. Poleg tega je sistem opremljen s 256 MB DDR pomnilnik in 32 MB flash pomnilnika za shranjevanje operacijskega sistema. Operacijski sistem je Linux Kernel 2.6.

Za povezavo z lokalnim omrežjem sistem zagotavlja dvokanalni gigabit Omrežni krmilnik... Poleg tega sta na voljo tudi dva USB vhoda.

Intel Entry Storage System SS4000-E podpira CIFS/SMB, NFS in FTP ter je konfiguriran s pomočjo spletnega vmesnika.

V primeru uporabe odjemalcev Windows (ki jih podpira Windows 2000/2003 / XP) je dodatno možno izvesti varnostno kopiranje in obnovitev podatkov.

Intel Storage System SSR212CC

Intel Storage System SSR212CC je vsestranska platforma za shranjevanje podatkov DAS, NAS in SAN. Ta sistem je nameščen v ohišju 2 U in je zasnovan za namestitev v standardno 19-palčno omaro (slika 7). Intel Storage System SSR212CC podpira do 12 pogonov SATA ali SATA II z možnostjo vroče zamenjave za do 6 TB pomnilniške zmogljivosti s pogoni 550 GB.

riž. 7. Intel Storage System SSR212CC

Pravzaprav je Intel Storage System SSR212CC polnopraven visokozmogljiv strežnik, ki deluje na operacijskih sistemih Red Hat Enterprise Linux 4.0, Microsoft Windows Storage Server 2003, Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition in Microsoft Windows Server 2003 Standard Edition.

Strežnik temelji na procesorju Intel Xeon s taktom 2,8 GHz (FSB 800 MHz, velikost predpomnilnika L2 1 MB). Sistem podpira do 12 GB DDR2-400 SDRAM z ECC (za pomnilniške module je na voljo šest rež DIMM).

Intel Storage System SSR212CC ima dva Intelova krmilnika RAID SRCS28X z možnostjo ustvarjanja ravni RAID 0, 1, 10, 5 in 50. Poleg tega ima Intel Storage System SSR212CC dvopasovni krmilnik Gigabit LAN.

Intel Storage System SSR212MA

Intel Storage System SSR212MA je platforma za shranjevanje IP SAN, ki temelji na iSCSI.

Ta sistem je nameščen v ohišju 2 U in je zasnovan za namestitev v standardno 19-palčno omaro. Intel Storage System SSR212MA podpira do 12 pogonov SATA (z možnostjo vročega priklopa), kar omogoča do 6 TB pomnilnika s 550 GB pogoni.

Konfiguracija strojne opreme Intel Storage System SSR212MA je enaka kot Intel Storage System SSR212CC.

V tem članku bomo preučili, katere vrste sistemov za shranjevanje (DSS) obstajajo danes, upošteval bom tudi eno od glavnih komponent sistemov za shranjevanje - zunanje povezovalne vmesnike (interakcijski protokoli) in pogone, ki shranjujejo podatke. Naredili jih bomo tudi splošno primerjavo glede na zagotovljene zmogljivosti. Za primere se bomo sklicevali na vrsto sistemov za shranjevanje, ki jih ponuja DELL.

• Primeri modela DAS
• Primeri modelov NAS
• Primeri modelov SAN
• Vrste medijev in protokol za shranjevanje Fibre Channel
• protokol ISCSI
• protokol SAS
• Primerjava protokolov za povezavo pomnilnika

Obstoječe vrste sistemov za shranjevanje

V primeru ločenega osebnega računalnika lahko sistem za shranjevanje razumemo kot notranji trdi disk ali diskovni sistem ( RAID polje). Če gre za sisteme za shranjevanje podatkov na različnih ravneh podjetij, lahko tradicionalno ločimo tri tehnologije za organizacijo shranjevanja podatkov:

• neposredno priključeno shranjevanje (DAS);
• Pomnilnik omrežne povezave (NAS);
• Storage Area Network (SAN).

Naprave DAS (Direct Attached Storage) – rešitev, ko je pomnilniška naprava povezana neposredno s strežnikom ali delovno postajo, običajno prek vmesnika SAS.

Naprave NAS (Network Attached Storage) so samostojen integriran diskovni sistem, pravzaprav strežnik NAS, z lastnim specializiranim OS in nizom uporabne funkcije hitro zaženite sistem in omogočite dostop do datotek. Sistem se poveže z običajnim računalniškim omrežjem (LAN) in je Hitri popravek težave s pomanjkanjem prostega prostora na disku, ki je na voljo uporabnikom tega omrežja.

Storage Area Network (SAN) je namensko omrežje, ki povezuje pomnilniške naprave z aplikacijskimi strežniki, običajno na podlagi Fibre Channel ali iSCSI.

Zdaj pa si podrobneje ogledamo vsako od zgornjih vrst shranjevanja, njihove pozitivne in negativne strani.

Arhitektura za shranjevanje DAS (Direct Attached Storage).

Glavne prednosti sistemov DAS so njihova nizka cena (v primerjavi z drugimi rešitvami za shranjevanje), enostavnost uvajanja in administracije ter visoka hitrost izmenjave podatkov med sistemom za shranjevanje in strežnikom. Pravzaprav so zahvaljujoč temu pridobili veliko popularnost v segmentu majhnih pisarn, ponudnikov gostovanja in malih podjetniških omrežij. Hkrati imajo sistemi DAS svoje pomanjkljivosti, med katerimi je neoptimalna izraba virov, saj vsak sistem DAS zahteva namensko strežniško povezavo in omogoča, da se na diskovno polico v določeni konfiguraciji povežeta največ 2 strežnika.

Slika 1: Neposredno priključena pomnilniška arhitektura

• Precej nizki stroški. Pravzaprav je ta sistem za shranjevanje diskovni koš s trdimi diski zunaj strežnika.
• Enostavnost uvajanja in upravljanja.
• Visoka hitrost izmenjave med diskovnim poljem in strežnikom.

• Nizka zanesljivost. V primeru okvare strežnika, na katerega je povezan to skladišče, podatki niso več na voljo.
• Nizka stopnja konsolidacije virov – vsa zmogljivost je na voljo enemu ali dvema strežnikoma, kar zmanjšuje fleksibilnost distribucije podatkov med strežniki. Posledično je treba kupiti več notranjih trdih diskov ali namestiti dodatne diskovne police za druge strežniške sisteme.
• Nizka izkoriščenost virov.

Primeri modela DAS

Od zanimivih modelov tovrstnih naprav bi rad omenil serijo DELL PowerVault MD. Začetna modela JBOD MD1000 in MD1120 vam omogočata ustvarjanje diskovnih nizov z do 144 diski. To je doseženo z modularno arhitekturo, na polje je mogoče priključiti do 6 naprav, tri diskovne police za vsak kanal krmilnika RAID. Na primer, če uporabljate rack 6 DELL PowerVault MD1120, bomo implementirali niz z efektivno količino podatkov 43,2 TB. Ti DAE so povezani z enim ali dvema kabloma SAS na zunanja vrata krmilnikov RAID, nameščenih v strežnikih Dell PowerEdge, in jih nadzira upravljalna konzola strežnika.

Če je treba ustvariti arhitekturo z visoko toleranco napak, na primer za ustvarjanje gruče za preklop za MS Exchange, strežnik SQL, je model DELL PowerVault MD3000 primeren za te namene. Ta sistem že ima aktivno logiko v ohišju diska in je popolnoma odveč z uporabo dveh vgrajenih aktivno-aktivnih krmilnikov RAID z zrcaljeno kopijo podatkov, shranjenih v predpomnilniku.

Oba krmilnika vzporedno obdelujeta tokove branja in zapisovanja podatkov, v primeru okvare enega od njiju pa drugi podatke "pobere" od sosednjega krmilnika. Hkrati je mogoče vzpostaviti povezavo z nizkonivojskim krmilnikom SAS znotraj 2 strežnikov (gruča) prek več vmesnikov (MPIO), kar zagotavlja redundanco in uravnoteženje obremenitve v Microsoftovih okoljih. Za razširitev prostora na disku lahko na PowerVault MD3000 priključite 2 dodatni diskovni ohišji MD1000.

NAS (Network Attached Storage) arhitektura za shranjevanje

NAS (Network Attached Storage) tehnologija se razvija kot alternativa univerzalnim strežnikom, ki imajo številne funkcije (tiskanje, aplikacije, faks strežnik, e-pošta itd.). Nasprotno pa naprave NAS opravljajo samo eno funkcijo - datotečni strežnik... In poskušajo to narediti čim bolje, lažje in hitreje.

NAS se poveže z LAN in dostopa do podatkov za neomejeno število heterogenih odjemalcev (odjemalcev z različnimi operacijskimi sistemi) ali drugih strežnikov. Dandanes so skoraj vse NAS naprave osredotočene na uporabo v omrežjih Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet), ki temeljijo na protokolih TCP/IP. Do naprav NAS se dostopa s posebnimi protokoli za dostop do datotek. Najpogostejši protokoli za dostop do datotek so CIFS, NFS in DAFS. Znotraj takšnih strežnikov so specializirani operacijski sistemi, kot je MS Windows Storage Server.

Slika 2: Arhitektura omrežnega pomnilnika

• Pocenitev in razpoložljivost njegovih virov ne samo za posamezne strežnike, ampak tudi za vse računalnike v organizaciji.
• Enostavnost deljenja virov.
• Enostavnost uvajanja in upravljanja
• Vsestranskost za odjemalce (en strežnik lahko služi odjemalcem MS, Novell, Mac, Unix)

• Dostop do informacij prek protokolov "omrežnega datotečnega sistema" je pogosto počasnejši kot dostop do lokalnega diska.
• Večina nizkocenovnih strežnikov NAS ne zagotavlja hitre in prilagodljive metode dostopa do podatkov na ravni blokov, ki je značilna za sisteme SAN, in ne na ravni datoteke.

Primeri modelov NAS

Trenutno so klasične rešitve NAS, kot je PowerVault NF100 / 500/600. To so sistemi, ki temeljijo na Dellovih ogromnih strežnikih z 1 in 2 vtičnicami, optimiziranimi za hitro uvajanje storitev NAS. Omogočajo vam ustvarjanje pomnilnika datotek do 10 TB (PowerVault NF600) s pomočjo pogonov SATA ali SAS in s povezavo ta strežnik na LAN. Na voljo so tudi zmogljivejše integrirane rešitve, kot je PowerVault NX1950, ki lahko sprejme 15 pogonov in se razširi na 45 z dodatnimi ohišji za pogone MD1000.

Resna prednost NX1950 je zmožnost dela ne le z datotekami, ampak tudi z bloki podatkov na ravni protokola iSCSI. Tudi različica NX1950 lahko deluje kot "prehod", ki vam omogoča, da organizirate dostop do datoteke Pomnilnik iSCSI (z metodo blokovnega dostopa), na primer MD3000i ali Dell EqualLogic PS5x00.

Arhitektura shranjevalnega omrežja (SAN).

Omrežje za shranjevanje (SAN) je namensko omrežje, ki povezuje pomnilniške naprave z aplikacijskimi strežniki, običajno na podlagi Fibre Channel ali vse bolj priljubljenega protokola iSCSI. Za razliko od NAS, SAN nima koncepta datotek: operacije z datotekami se izvajajo na strežnikih, povezanih s SAN. SAN deluje v blokih kot velik trdi disk. Idealen rezultat delovanja SAN je zmožnost katerega koli strežnika pod katerim koli operacijskim sistemom, da dostopa do katerega koli dela diskovne zmogljivosti, ki se nahaja v SAN. Listi SAN so aplikacijski strežniki in sistemi za shranjevanje (diskovni nizi, tračne knjižnice itd.). In med njimi, kot v običajnem omrežju, so adapterji, stikala, mostovi, vozlišča. ISCSI je prijaznejši protokol, saj temelji na standardni infrastrukturi Ethernet - omrežne kartice, stikala, kabli. Poleg tega so sistemi za shranjevanje, ki temeljijo na iSCSI, najbolj priljubljeni za virtualizirane strežnike zaradi preprostosti konfiguracije protokola.

Slika 3: Arhitektura omrežja za shranjevanje

• Visoka zanesljivost dostopa do podatkov, ki se nahajajo na zunanjih sistemih za shranjevanje. Neodvisnost topologije SAN od uporabljenih sistemov za shranjevanje in strežnikov.
• Centralizirano shranjevanje podatkov (zanesljivost, varnost).
• Priročno centralizirano upravljanje preklapljanja in podatkov.
• Prenesite močan V/I promet v ločeno omrežje in tako razbremenite LAN.
• Visoka zmogljivost in nizka latenca.
• Logična razširljivost in prilagodljivost SAN
• Zmožnost organiziranja varnostnega kopiranja, sistemov za oddaljeno shranjevanje in oddaljenega varnostnega kopiranja in sistema za obnovitev podatkov.
• Zmožnost izdelave rešitev grozd, odpornih na napake, brez dodatnih stroškov na podlagi obstoječega SAN.

• Višji stroški
• Težave pri konfiguriranju FC sistemov
• Potreba po certificiranju strokovnjakov v FC-omrežjih (iSCSI je enostavnejši protokol)
• Strožje zahteve za združljivost in validacijo komponent.
• Pojav zaradi visokih stroškov DAS "otokov" v omrežjih, ki temeljijo na protokolu FC, ko imajo podjetja zaradi pomanjkanja proračuna posamezne strežnike z notranjim diskovnim prostorom, strežnike NAS ali sisteme DAS.

Primeri modelov SAN

Trenutno je na voljo precej velik izbor diskovnih nizov za gradnjo SAN, od modelov za mala in srednja podjetja, kot je serija DELL AX, ki vam omogoča ustvarjanje pomnilniških zmogljivosti do 60 TB in konča z diskom. nizi za velike korporacije serije DELL / EMC CX4 vam omogočajo ustvarjanje pomnilniških zmogljivosti do 950 TB. Obstaja poceni rešitev, ki temelji na iSCSI, to je PowerVault MD3000i - rešitev vam omogoča, da povežete do 16-32 strežnikov, v eno napravo lahko namestite do 15 diskov in razširite sistem z dvema policama MD1000, kar ustvarja 45TB polje.

Posebno omembo si zasluži sistem, ki temelji na iSCSI Dell EqualLogic. Postavljen je kot pomnilnik podjetja in je po ceni primerljiv s sistemi Dell | EMC CX4, z modularno arhitekturo vrat, ki podpira tako protokol FC kot protokol iSCSI. Sistem EqualLogic je peer-to-peer, kar pomeni, da ima vsako ohišje diska aktivne krmilnike RAID. Ko so ti nizi povezani v en sam sistem, zmogljivost diskovnega področja raste gladko z rastjo razpoložljivega pomnilnika. Sistem vam omogoča ustvarjanje nizov nad 500TB, konfiguriran je v manj kot eni uri in ne zahteva posebnega znanja skrbnikov.

Tudi licenčni model je drugačen od ostalih in že v začetni strošek vključuje vse možne možnosti za posnetke, replikacijo in načine integracije v različne operacijske sisteme in aplikacije. Ta sistem velja za enega najhitrejših sistemov na testih za MS Exchange (ESRP).

Vrste pomnilniških medijev in protokol za interakcijo s sistemi za shranjevanje

Ko se odločite za vrsto pomnilniškega sistema, ki vam najbolj ustreza za reševanje določenih nalog, morate iti na izbiro protokola za interakcijo s sistemom za shranjevanje in izbiro pogonov, ki se bodo uporabljali v sistemu za shranjevanje.

Trenutno se diski SATA in SAS uporabljajo za shranjevanje podatkov v diskovnih nizih. Katere diske izbrati za shranjevanje, je odvisno od posebnih nalog. Omeniti velja več dejstev.

Pogoni SATA II:

• Na voljo v velikostih enega pogona do 1 TB
• Hitrost vrtenja 5400-7200 RPM
• V/I hitrost do 2,4 Gbps
• MTBF je približno polovica manj kot pri pogonih SAS.
• Manj zanesljivi kot pogoni SAS.
• Približno 1,5-krat cenejši od pogonov SAS.

• Na voljo v velikostih enega diska do 450 GB
• Hitrost vrtenja 7200 (NearLine), 10000 in 15000 RPM
• V/I hitrost do 3,0 Gbps
• MTBF je dvakrat večji kot pri pogonih SATA II.
• Bolj zanesljivi pogoni.

Pomembno! Lani se je začela industrijska proizvodnja pogonov SAS z zmanjšano hitrostjo vrtenja - 7200 vrt/min (Near-line SAS Drive). To nam je omogočilo povečanje količine shranjenih podatkov na enem disku do 1 TB in zmanjšanje porabe energije diskov s hitrim vmesnikom. Kljub dejstvu, da so stroški takšnih pogonov primerljivi s stroški pogonov SATA II, sta zanesljivost in hitrost V/I ostali na ravni pogonov SAS.

Tako je trenutno vredno resno resno razmisliti o protokolih za shranjevanje podatkov, ki jih boste uporabljali v okviru korporativnega shranjevanja.

Do nedavnega sta bila glavna protokola za interakcijo s sistemi za shranjevanje FibreChannel in SCSI. Zdaj, ki je zamenjal SCSI in razširil njegovo funkcionalnost, sta prišla protokola iSCSI in SAS. Spodaj razmislimo o prednostih in slabostih vsakega od protokolov in ustreznih vmesnikov za povezavo s sistemom za shranjevanje.

Protokol optičnega kanala

V praksi ima sodoben Fibre Channel (FC) hitrosti 2 Gb / s (Fibre Channel 2 Gb), 4 Gb / s (Fibre Channel 4 Gb) full-duplex ali 8 Gb / s, to pomeni, da je ta hitrost zagotovljena hkrati v obe smeri. Pri takih hitrostih so priključne razdalje praktično neomejene - od standardnih 300 metrov na najbolj "navadni" opremi do nekaj sto ali celo tisoč kilometrov s specializirano opremo. Glavna prednost protokola FC je zmožnost kombiniranja številnih pomnilniških naprav in gostiteljev (strežnikov) v enotno omrežje za shranjevanje (SAN). Hkrati ni težav z razporeditvijo naprav na velike razdalje, možnostjo agregacije kanalov, možnostjo redundance dostopnih poti, "hot plugging" opreme in visoko odpornostjo proti hrupu. Po drugi strani pa imamo visoke stroške in visoko delovno intenzivnost namestitve in vzdrževanja diskovnih nizov z uporabo FC.

Pomembno! Oba izraza je treba razlikovati med protokolom Fibre Channel in Fibre Channel. Protokol Fibre Channel lahko deluje na različnih vmesnikih – tako na optični povezavi z različnimi modulacijami kot na bakrenih povezavah.

• Prilagodljiva razširljivost shranjevanja;
• Omogoča ustvarjanje sistemov za shranjevanje na znatnih razdaljah (vendar manj kot v primeru protokola iSCSI; kjer teoretično lahko celotno globalno IP omrežje deluje kot nosilec.
• Odlične možnosti redundance.

• Visoka cena rešitve;
• Še višji strošek pri organizaciji FC mreže na stotine ali tisoče kilometrov
• Visoka delovna intenzivnost pri izvajanju in vzdrževanju.

Pomembno! Poleg pojava protokola FC8 Gb/s se pričakuje tudi nastanek protokola FCoE (Fibre Channel over Ethernet), ki bo omogočal uporabo standardnih IP omrežij za organizacijo izmenjave FC paketov.

protokol ISCSI

ISCSI (inkapsulacija SCSI prek IP) uporabnikom omogoča ustvarjanje omrežij SAN, ki temeljijo na IP, z uporabo infrastrukture Ethernet in vrat RJ45. Tako lahko iSCSI zaobide omejitve neposredno povezanega pomnilnika, vključno z nezmožnostjo skupne rabe virov med strežniki in nezmožnostjo razširitve zmogljivosti brez zaustavitve aplikacij. Hitrost prenosa je trenutno omejena na 1 Gb/s (Gigabit Ethernet), vendar ta hitrost zadostuje za večino poslovnih aplikacij velikosti srednje velikih podjetij in to potrjujejo številni testi. Zanimivo je, da ni pomembna toliko hitrost prenosa podatkov na enem kanalu, kot algoritmi krmilnikov RAID in zmožnost združevanja matrik v en sam bazen, kot v primeru DELL EqualLogic, ko so trije vrata 1GB se uporabljajo na vsakem polju, obremenitev pa je uravnotežena med nizi ene skupine.

Pomembno je omeniti, da iSCSI SAN zagotavljajo enake prednosti kot omrežja SAN Fibre Channel, vendar poenostavljajo postavitev in upravljanje omrežja ter znatno zmanjšajo stroške shranjevanja.

• Visoka dostopnost;
• Razširljivost;
• Enostavnost administracije, saj se uporablja tehnologija Ethernet;
• Nižji stroški organizacije SAN na protokolu iSCSI kot pri FC.
• Enostaven za integracijo v virtualizacijska okolja

• Obstajajo določene omejitve pri uporabi sistemov za shranjevanje s protokolom iSCSI z nekaterimi aplikacijami OLAP in OLTP, s sistemi v realnem času in pri delu z velikim številom video tokov v formatu HD.
• Sistemi za shranjevanje na visoki ravni, ki temeljijo na iSCSI, kot tudi sistemi za shranjevanje s protokolom FC zahtevajo uporabo hitrih in dragih Ethernet stikal
• Priporočljivo je, da za ločevanje podatkovnih tokov uporabite namenska ethernetna stikala ali VLAN. Oblikovanje omrežja ni nič manj pomemben del projekta kot pri razvoju FC-omrežij.

Pomembno! Proizvajalci obljubljajo, da bodo kmalu izdali v množično proizvodnjo SAN, ki temelji na protokolu iSCSI s podporo za hitrosti prenosa podatkov do 10 Gb / s. V pripravi je tudi končna različica protokola DCE (Data Center Ethernet), množičen pojav naprav, ki podpirajo protokol DCE, pričakujemo do leta 2011.

Glede na uporabljene vmesnike protokol iSCSI uporablja 1Gb / C Ethernet vmesnike, pri delu na dolge razdalje pa so lahko tako bakreni kot optični vmesniki.

protokol SAS

Protokol in vmesnik SAS z istim imenom sta zasnovana tako, da nadomestita vzporedni SCSI in dosežeta večjo prepustnost kot SCSI. Čeprav SAS uporablja serijski vmesnik v nasprotju z vzporednim vmesnikom, ki ga uporablja tradicionalni SCSI, se ukazi SCSI še vedno uporabljajo za nadzor naprav SAS. SAS omogoča fizično povezljivost med naborom podatkov in več strežniki na kratkih razdaljah.

• Sprejemljiva cena;
• Enostavnost konsolidacije pomnilnika – čeprav se sistemi za shranjevanje, ki temeljijo na SAS, ne morejo povezati s toliko gostitelji (strežniki) kot konfiguracije SAN, ki uporabljajo protokole FC ali iSCSI, pri uporabi protokola SAS ni težav z dodatno opremo za organizacijo skupnega pomnilnika za več strežnikov. .
• SAS omogoča več pasovne širine s povezavami 4 pasov znotraj enega vmesnika. Vsak kanal zagotavlja 3 Gb / s, kar vam omogoča, da dosežete hitrost prenosa podatkov 12 Gb / s (trenutno je to najvišja hitrost prenosa podatkov za sisteme za shranjevanje).

• Omejen doseg - dolžina kabla ne sme presegati 8 metrov. Tako bodo shramba s povezavo SAS optimalna le, če se strežniki in nizi nahajajo v istem omari ali v isti strežniški sobi;
• Število povezanih gostiteljev (strežnikov) je običajno omejeno na nekaj vozlišč.

Pomembno! Leta 2009 naj bi se pojavila tehnologija SAS s hitrostjo prenosa podatkov po enem kanalu - 6 Gb / s, kar bo znatno povečalo privlačnost uporabe tega protokola.

Primerjava protokolov za povezavo pomnilnika

Spodaj je zbirna tabela, ki primerja zmogljivosti različnih protokolov za interakcijo s sistemi za shranjevanje.

Tako so predstavljene rešitve na prvi pogled precej jasno razdeljene glede na njihovo skladnost z zahtevami kupcev. Vendar v praksi vse ni tako enoznačno, vključeni so dodatni dejavniki v obliki proračunskih omejitev, dinamike razvoja organizacije (in dinamike povečanja količine shranjenih informacij), posebnosti industrije itd.