2.3. Схеми приєднання дискової пам’яті до мережі

Традиційні підходи до приєднання засобів зберігання інформації до мережі такі. Тверді диски приєднують до серверів з використанням відповідних інтерфейсів. Така структура отримала назву DAS (Direct Attached Storage). Диски приєднують до сервера за двопунктовою схемою (рис. 6.4). При приєднанні використовують один з інтерфейсів (SATA, SCSI).

Рис. 6.4. Схеми приєднання дисків до комп’ютерної мережі DAS та NAS

Кожен сервер керує безпосередньо приєднаними до нього накопичувачами. Доступ до потрібних даних відбувається за посередництвом локальної мережі та відповідного сервера. Як локальна мережа, так і сервери можуть обмежувати швидкість виконання запиту та продуктивність системи. Однак така система є дешевою. Дуже просто також приєднувати нові тверді диски. Схема непогано працює в невеликих організаціях з незначними обсягами даних та невеликою кількістю серверів. Проте зі збільшенням розміру мережі та кількості серверів керувати стає щораз тяжче.

Недоліки DAS випливають з використання ресурсів серверів для виконання дискових операцій. Якщо сервер вимкнений, або вийшов з ладу, то інформація на дисках стає недоступною. Інтенсивні дискові операції, такі як архівування, призводять до недоступності сервера для клієнтів.

У схемі NAS (Network Attached Storage) дискові масиви безпосередньо приєднують до мережі. Недолік – перевантаження локальної мережі внутрішніми потоками дискових масивів. Крім того, дискові масиви керуються як частина загальної мережі, а не одне ціле. Перевагою систем NAS є краща керованість, більша надійність порівняно з DAS.

Для великих корпоративних мереж, зі значними обсягами даних доцільно об’єднати дискові масиви в окрему керовану систему збереження даних на базі мереж дискових масисів SAN.

2.4. Мережі дискових масивів

У 1998 р. запропоновано концепцію SAN (Storage Area Network), яка полягає у створенні окремої локальної мережі для об’єднання пристроїв зберігання інформації та забезпечення їх вбудованим інтелектом. Така система придатна для централізованого зберігання великих обсягів даних, які постійно збільшуються, наприклад, web-даних (рис. 6.5). Збереження даних у мережі SAN має такі переваги:

• централізоване зберігання розвантажує сервери та локальну мережу;

• інформація на довільному пристрої однаково доступна з довільного сервера;

• можна виконувати резервне копіювання без припинення роботи системи;

• у такій системі ліпша масштабованість, легше шукати несправності.

Рис. 6.5. Приєднання дискових масивів за схемою SAN

Як звичайно, для реалізації мережі зберігання використовують дуже швидкодійні мережеві вирішення (найчастіше FC-AL (Fiber Channel Arbitrated Loop)); це дає змогу приєданати до 128 пристроїв та передавати дані зі швидкістю до 200 Мбайт/с, що значно перевищує швидкості інтерфейсів SCSI. При цьому:

• уся система зберігання приєднана через комутатори та маршрутизатори;

• система допускає централізоване керування адміністратором, що створює додаткові можливості для захисту даних, та керованості даними;

• схема дає змогу створювати декілька резервних кілець FC та приєднувати сервери до декількох кілець одночасно, що підвищує її надійність та швидкодію;

• SAN значно послаблює обмеження на максимальні відстані між серверами та пристроями зберігання даних. Для SCSI, наприклад, це 25 м; для FC-AL максимальна відстань становить уже 10 км.

Керування збереженням даних у мережах SAN

Виділення даних корпорації для збереження в єдиній мережі SAN ставить та робить можливим вирішення задачі керування збереженням даних. Цю задачу вирішує SAM (Storage Area Management) – підсистема керування зберіганням даних. Більш детально, до функцій SAM належить керування засобами збереження, дисковими масивами та засобами їх з’єднання, керування даними та потоками даних, (архівування, дзеркалювання, поновлення), моніторинг продуктивності, контроль експлуатаційних характеристик, облік вартості збереження даних.

Функції, що реалізують SAM та реалізовані в продуктах окремих виробників розташовані на декількох рівнях абстракції.

• на найнижчому рівні реалізоване керування базовими технічними та програмними компонентами мережі зберігання.

• наступний рівень – керування мережами зберігання даних – отримує дані з найнижчого рівня, агрегує їх та здійснює керування на основі агрегованої інформації, розглядаючи SAN як одне ціле.

• рівень віртуалізації виконує функції віртуалізації даних.

• рівень керування даними містить традиційні функції керування такі як архівування та поновлення даних, міграції даних.

Відносно новими є рівні Керування ресурсами збереження та інтеграції застосувань.

• Рівень керування ресурсами надає можливість працювати з файловими системами, томами, каталогами та файлами не залежно від типів з’єднань. Таким чином, створюється єдина логічна модель ресурсів.

• Рівень Інтеграції застосувань співвідносить окремі ресурси збереження з бізнес – застосуваннями.

До недавнього часу розумілося, що SAN найчастіше розташована в локальній мережі корпорації – в межах одного будинку, або декількох близько розташованих будинків. Але з’являється все більше глобальних мереж SAN. Це пояснюється глобальним характером сучасних корпорацій, те неохідністю побудови рішень стійких до катастроф.

Таким чином, за своїми розмірами на сьогодні виділяють такі типи SAN:

• у межах одного будинку або групи будинків. Використовується Fiber Channel та призначені оптичні канали

• в межах невеликого міста. Дані Fiber Channel транспортуються поверх систем CWDM.

• в межах регіону або великого міста. Дані Fiber Channel транспортуються поверх систем DWDM або SDH.

• у межах світу – дані Fiber Channel передаються поверх IP.

Недоліки SAN

Збереження даних у SAN має недоліки. Зокрема, дослідження показують, що ресурси задіяні тільки на 50%; сервери з різними файловими системами вимагають різних квот дискового простору та не бачать інформації в інших розділах дисків. Таким чином неможливо створити єдиний пул дискових ресурсів. Такі файлові системи доводиться і адмініструвати вручну, окремо. При цьому також неможливо динамічно перерозподіляти ресурси.

Для усунення зазначених недоліків та досягнення більш ефективного збереження даних використовують рішення віртуалізації.

Доступ до даних на дисках через Інтернет. Протокол iSCSI

Протокол iSCSI (RFC 3720) можна використовувати як вирішення для віддаленого приєднання пристроїв SAN.

iSCSI розроблено IETF як протокол для сполучення дискових пристроїв через Інтернет. В основі цього протоколу лежить передавання команд SCSI на віддалену систему. Цей протокол може використовуватися у всіх типах мереж.

Коли застосування користувача створює запит до дискової системи, операційна система генерує команди SCSI які потім розміщуються в IP-пакеті та передаються по мережі. При потребі ці команди шифруються. Пакет передається мережею та надходить до отримувача, який дешифрує та виокремлює команди SCSI, а потім передає їх на контролер диску. Так як протокол SCSI передбачає діалог між учасниками обміну, то контролер у свою чергу може згенерувати відповіді та переслати їх на комп’ютер користувача.

Використання протоколу iSCSI для доступу до віддалених дискових масивів має альтернативи. Зокрема протокол FCIP (Fibre Channel over IP) дає змогу інкапсулювати в IP пакети команди керування мережі Fibre Channel на віддалену мережу цього протоколу. На відміну від цього протоколу iSCSI працює і в мережах Ethernet.