Інформаційно-комунікаційне забезпечення фінансової діяльності навчальний посібник

SCSI. Кожен з них має певні властивості, зокрема, пропускну здатність і можливості розширення.

Слід звернути увагу на те, що диски Fibre Channel (FC) використовуються в системах зберігання середнього і старшого рівня, масштабованих до сотень і тисяч накопичувачів. Однак вартість FC-дисків велика, тому в SMB поширення набули дешевші вінчестери SATA і SAS.

Спочатку технологія SAS могла комутувати не більше 60 дисків, і лише недавно цю традицію "зламала" Hitachi Data Systems, випустивши лінійку u1089 середнього рівня AMS2000 на дисках SAS.

3.5. Зовнішні дискові системи збереження даних

Дискові МЗД прийнято розподіляти на [31; 80; 82; 86; 91; 133]: прямо підключене сховище, або безпосередньо підключені схови-

ща за принципом "один до одного" (Direct Attached Storage, DAS); мережеві файлові системи (Network Attached Storage, NAS);

мережі збереження (Storage Area Network, SAN).

DAS є запам'ятовувальним пристроєм, безпосередньо підключеним до сервера або робочої станції без допомоги мережі зберігання даних

(рис. 3.6).

У цій схемі один із серверів має доступ до даних, що зберігаються в МЗД. Клієнти отримують доступ до даних, звертаючись до цього сервера через мережу. Тобто сервер має блоковий доступ до даних в МЗД, а вже клієнти користуються файловим доступом – ця концепція дуже важлива для розуміння. Недоліками такої топології є:

низька надійність – у разі виникнення проблем у мережі або аварії сервера дані стають недоступними всім відразу;

висока латентність, обумовлена обробкою всіх запитів одним сервером і "транспортом" (найчастіше – IP), що використовується;

високе завантаження мережі, часто визначає межі масштабованості шляхом додавання клієнтів;

погана керованість – яка полягає в тому, що вся ємність доступна одному серверу, що знижує гнучкість розподілу даних;

низька утилізація ресурсів, через яку важко передбачити необхідні обсяги даних, в одних пристроїв DAS в організації може бути надлишок ємності (дисків), в інших її може не вистачати – перерозподіл часто неможливий або трудомісткий.

82

одному протоколу CIFS (Common Інтернет File System), до величезних систем, у яких можуть бути встановлені сотні жорстких дисків, а файловий доступ забезпечується десятком спеціалізованих серверів усередині NAS-системи. Кількість зовнішніх Ethernet-портів може досягати багатьох десятків, а ємність збережених даних – кілька сотень терабайт.

NAS-пристрої можуть бути частиною SAN-мережі й не мати власних накопичувачів, а лише надавати файловий доступ до даних, що знаходяться на блокових пристроях збереження. У такому випадку NAS бере на себе функцію потужного спеціалізованого сервера, а SAN – пристрої зберігання даних, тобто буде отримано топологію DAS, скомпоновану з NAS- і SAN-компонентів. Слід зазначити, що NAS поширені набагато менше, ніж пристрої SAN, але відсоток таких систем все ж постійно, хоча й повільно, зростає – в основному за рахунок витіснення DAS.

Пристрої для підключення до SAN найчастіше складаються з МЗД, комутаторів і серверів, об'єднаних оптичними каналами зв'язку. На рис. 3.8 показано високонадійну інфраструктуру, в якій сервери ввімкнені одночасно в локальну мережу (ліворуч) і в мережу збереження даних (праворуч).

Сервер

LAN

Сховище даних

Комутатор

Рис. 3.8. Схема мережі збереження даних

На схемі показано єдину для всієї інфраструктури МЗД, до якої підключені два сервери. Сервери мають резервовані шляхи доступу – у кожному встановлено два комутатори. Така схема забезпечує доступ до будь-яких даних, які знаходяться в МЗД, у разі виходу з ладу будь-якого процесорного модуля, комутатора або шляху доступу. Надійність МЗД

84

пояснюється тим, що якщо через збій або помилку адміністратора один із комутаційних блоків раптом відмовить, другий буде функціонувати нормально, адже ці два пристрої не пов'язані між собою.

Показане підключення серверів називається підключенням з високою доступністю. У разі обрання такої топології не обов'язкова навіть наявність внутрішніх жорстких дисків у сервері, таким чином, із серверів остаточно знімається завдання збереження будь-яких даних. Пристрої, які можливо підключити в SAN, не обмежені тільки дисковими МЗД – це можуть бути дискові бібліотеки, стрічкові бібліотеки (стримери), пристрої для збереження даних на оптичних дисках (CD / DVD тощо) і багато інших.

Серед недоліків SAN слід назвати високу вартість її компонентів. Але слід відзначити чималі переваги цих топологій:

висока надійність доступу до даних, що знаходяться на зовнішніх системах збереження;

незалежність топології SAN від використовуваних МЗД та серверів; централізоване збереження даних (надійність, безпека); зручне централізоване управління комутацією й даними;

перенесення інтенсивного трафіка введення-виведення в окрему мережу, розвантажуючи LAN;

висока швидкодія та низька латентність; масштабованість і гнучкість логічної структури SAN;

географічно розміри SAN, на відміну від класичних DAS, практично не обмежені;

можливість оперативно розподіляти ресурси між серверами; можливість будувати відмовостійкі кластерні рішення без додатко-

вих витрат на базі наявної SAN;

проста схема резервного копіювання – всі дані знаходяться в одному місці;

наявність додаткових можливостей і сервісів (снапшоти, віддалена реплікація);

високий ступінь безпеки SAN.

3.6. Стрічкові системи збереження даних

Початком історії магнітної стрічки як засобу збереження комп'ютерних даних вважається 1951 р., коли була закінчена робота зі створення

85

м'яті ЕОМ. Основною перевагою магнітних стрічок порівнянно з іншими носіями інформації є її відносно низька вартість. Головний недолік – найбільший час доступу порівнянно з іншими носіями [95].

Магнітна стрічка є важливою складовою інфраструктури збереження даних з точки зору захисту і довготривалого збереження даних. Через різке зростання обсягів даних адміністратори систем збереження змушені керувати все більшими обсягами резервного копіювання і відновлення, а також дотримуватися чинної та нової нормативної вимоги, у тому числі щодо доступу до довідкових даних. Стрічкові системи збереження забезпечують високоефективне резервне копіювання й відновлення та надають захищені ресурси для архівування даних за умови зниження сукупної вартості володіння. Магнітні стрічки застосовуються в якості носія для резервних копій практично стільки ж, скільки існують самі комп'ютери.

Інновації в даній сфері забезпечують постійне збільшення ємності й продуктивність її продуктів, а також скорочують вартість збереження на стрічках щодо інших типів носіїв. Слід розглянути сучасні підходи до використання магнітних стрічок для збереження інформації.

Технологічна різноманітність стрічкових пристроїв досить велика, тому в якості критерію для класифікації слід обирати ширину стрічки

[145]:

малий клас – стрічки шириною 4 міліметри, середній – 8-міліметрові стрічки, великий – півдюймові стрічки.

Окреме місце займають елітні продукти класу high-end – IBM 3480/3490, Storage Tec 9840, DTF і Ampex.

У всіх стрічкових пристроях, незважаючи на конструктивні відмінності, використовуються лише два базових методи запису: це лінійний запис (запис з нерухомою магнітною голівкою) і похило-рядковий запис. Сутність лінійного запису полягає в тому, що використовується досить широка стрічка з великою кількістю розташованих по всій довжині стрічки паралельних доріжок і багатоканальна магнітна головка. Стрічка протягується стрічкопротяжним механізмом через головки. При цьому зчитується група доріжок. Після досягнення кінця стрічки головка перепозиціонується на наступну групу доріжок, стрічкопротяжний механізм реверсує рух стрічки (стрічка рухається назад, і записуються / зчитуються інші доріжки). Цей процес повторюється, поки не будуть зчитані або записані всі

87

доріжки. Такий метод називають серпантиновим. Основні технології, які підтримують лінійний запис, – це DLT, SLR та LTO.

Магнітна стрічка Digital Linear Тарі (DLT). Використовується стрічка шириною 0,5 дюйма і однокотушковий картридж (приймальний барабан незйомний і знаходиться в самому пристрої). Стрічка закріплена одним кінцем у барабані, що подає, а на іншому кінці знаходиться спеціальна петля, за яку СПМ (стрічкопротяжний механізм) витягує стрічку з картриджа і заправляє в приймальний барабан.

Таким чином, більш повно використовується обсяг картриджа (весь обсяг заповнений стрічкою), але сам привід магнітних стрічок виходить дещо більших розмірів. Технологія DLT на сьогодні є найбільш широко використовуваною в системах середнього і вищого рівня. Приводи магні-

тних стрічок SLR (Single-Channel Linear Recording) виробляються

Tandberg Data ASA і мають такі особливості:

1.Використовується стрічка шириною чверть дюйма. Повністю закритий картридж з масивною металевою підставою має двокотушкову конструкцію (барабани, що приймають і подають, знаходяться всередині картриджа). Обидва барабани приводяться в рух спеціальним ременем, розміщеним усередині картриджа. Таким чином, механізм протягування стрічки має мінімальну кількість рухомих частин (головка і тонвал), а отже, надійність такої конструкції максимальна.

2.Багатоканальна головка закріплена не жорстко, а підвішена за допомогою магнітної котушки. На стрічці в процесі виготовлення нанесені спеціальні синхродоріжки, які завжди прочитуються в процесі руху стрічки (як під час читання, так і під час запису). Крім того, головка читаннязапису має додатковий робочий зазор, який дозволяє зчитувати щойно зроблений запис. Використання такої сервосистеми дозволяє істотно збільшити кількість доріжок на стрічці, не вдаючись до жодних інших прийомів. Приводи SLR мають дещо меншу вартість, ніж DLT.

Формат магнітної стрічки Linear Tape-Open (LTO) розроблений у

1997 р. спільно Hewlett-Packard, IBM і Seagate Storage Solutions (нині

Certrance). Слово "відкритий" в його назві означає широку сумісність стрічок і стрічкопротяжних пристроїв (історично так склалося, що стрічки одного типу читаються пристроєм тільки цього ж типу). В LTO використовується лінійний багатоканальний запис за принципом серпантину (в прямому і зворотному напрямах) на півдюймових стрічках з магнітним сервомеханізмом для коректування помилок і виконання апаратного стис-

88

нення. Вбудована електроніка забезпечує збереження й вилучення інформації щодо характеру використання та інших відомостей про картриджі.

Похило-рядковий магнітний запис. У середині 50-х років фірмою

Ampex був розпочатий випуск перших (природних, аналогових) відеомагнітофонів з похило-рядковим записом. Суть методу полягає в тому, що стрічка простягається з невеликою швидкістю (кілька сантиметрів на секунду) через циліндр, що обертається з високою швидкістю, а на ньому закріплені головки читання-запису. За рахунок обертання блоку головок виходить висока відносна швидкість між стрічкою та головкою. Переваги цього методу наступні. Оскільки абсолютна швидкість руху стрічки невелика, процеси старту та зупинки займають менше часу й дають менші механічні навантаження на стрічку. Отже, можна використовувати більш тонкі стрічки.

Приклади магнітних стрічок на базі похило-рядкового магнітного за-

пису:

Магнітна стрічка Advanced Intelligent Тарі (AIT) – технологія розроблена в 1996 р. корпорацією Sony, яка забезпечує запис методом спірального сканування на 8-міліметровій стрічці, подібним до того, що використовується у відеосистемах Hi-8. У касетах AIT щільність запису вища, а магнітна стрічка – вужча. Вони менші, ніж картриджі всіх інших типів, що дозволяє створювати стрічкові бібліотеки, які зберігають більше даних і займають менше місця. Касети АIT оснащені мікросхемою пам'яті, на якій записується інформація про формат і розміщення файлів. Завдяки цьому запис на стрічки AIT виконується швидше, пошук файлів займає вдвічі менше часу, ніж із застосуванням інших технологій.

Магнітна стрічка Super AIT (SAIT) – практично те ж саме, що й AIT, однак у цій технології використовується півдюймова стрічка, що забезпечує ємність 500 Гбайт без стиснення. На відміну від AIT (3,5"), касета і дисковод мають формат 5,25".

VXA – оригінальна технологія, розроблена компанією Ecrix, підтримує зчитування й запис даних пакетами. Вона забезпечує різну швидкість. Швидкість передачі даних може бути узгоджена зі швидкістю роботи керівного комп'ютера, тому, на відміну від інших пристроїв, які діють тільки з постійною швидкістю, VXA-пристрій не повинен зупинятися і чекати, якщо комп'ютер передає дані з більш низькою швидкістю. Це зменшує знос стрічки та стрічкопротягувань. Головки VXA зчитують дані, за-

89

писані на будь-яке місце стрічки, не переглядаючи доріжки від початку до кінця [95; 145].

Поданий огляд наявних стрічкових носіїв інформації не є повним, але дає певне уявлення про механізми будови стрічкових МЗД. При цьому ці МЗД є дуже перспективними, так, дослідники з FujiFilm в Японії і IBM в Цюріху вже створили перші прототипи, які дозволяють зберігати 35 терабайт даних – близько 35 мільйонів книг – на картриджі розміром усього 10 х 10 х 2 сантиметрів. Цього вдалося досягти з використанням магнітної стрічки, покритої частинками фериту барію. Але справжнім дебютом для цієї технології стане радіотелескоп Square Kilometre Array. Коли його запустять у 2024 р., він буде виробляти 1 петабайт (тисячу терабайт) стисненої інформації за день. Вчені сподіваються, що із запуском телескопа картридж розміром з поточний прототип зможе зберігати 100 терабайт інформації завдяки зменшенню ширини записувальних треків і використанню більш акуратних систем позиціонування головки читання-запису.

Запитання і завдання для самоконтролю

Запитання

1.Охарактеризуйте технології OLTP і OLAP.

2.Які існують типи багатовимірних OLAP-систем?

3.Назвіть основні варіанти схем, за допомогою яких відбувається подання багатовимірних даних у рамках реляційних моделей.

4.Які дані містить таблиця фактів?

5.Які основні властивості мають сховища даних?

6.Назвіть основні варіанти концепцій DW.

7.Що таке вітрина даних?

8.Дайте визначення системі збереження даних.

9.Назвіть три основних види дискових СЗД.

10.У чому полягає головна особливість СЗД типу NAS?

11.Назвіть основну перевагу магнітної стрічки.

12.Які методи запису інформації вам відомі?

13.У чому полягає серпантиновий метод запису?

14.Назвіть види магнітних стрічок, які використовують похило-ряд- ковий магнітний запис.

90