10. Основные подходы к организации схд (das, nas, san, cas). Особенности реализации, достоинства и недостатки каждого.
Система Хранения Данных (СХД) - это комплексное программно-аппаратное решение по организации надёжного хранения информационных ресурсов и предоставления гарантированного доступа к ним.
Требования к современным системам хранения данных:
1. Требования к надежности хранения данных
2. Требования к надежности доступа к данным
3. Требования к объему хранимых данных
4. Требования к скорости доступа к данным
5. Требования к защищенности доступа к данным
6. Требования к сложности управления и конфигурирования
Задачи системы хранения данных:
1)Соединение (Connecting)– обеспечение передачи данных между вычислительными системами и хранилищами.
2) Хранение (Storing) – низкоуровневое взаимодействие систем и устройств хранения при помощи специальных команд и протоколов направленное на сохранение данных.
3) Упорядочивание (Filing) – определение места объектов данных в хранилище и предоставление данных приложениям и пользователям.
В полный комплекс СХД входят:
-
Устройства хранения данных. К этим устройствам относятся массивы дисков и ленточные библиотеки. Чтобы организовать высокоскоростную передачу данных в современных дисковых массивах часто используется семейство протоколов Fibre Channel. Дисковые массивы можно расширять до нескольких десятков терабайт. За выполнение таких функций как виртуализация дискового пространства, разграничение доступа, резервное копирование Point-In-Time отвечает встроенный интеллект.
-
Инфраструктура доступа серверов к устройствам хранения данных. В современных больших системах хранения данных для подключения внешних устройств, обеспечивающих хранение данных, к серверам используется такое архитектурное решение, как сеть хранения данных (SAN). При этом операционная система воспринимает подключенные внешние устройства как локальные.
-
Программное обеспечение управления хранением данных.
-
Система резервного копирования и архивирования данных. Эта система обеспечивает защиту и сохранение данных от любых сбоев в работе аппаратуры и ошибок самих пользователей.
-
Система эксплуатации. Эта система управляет системой хранения данных в целом.
DAS - Direct Attached Storage (Системы хранения данных прямого подключения)
• Непосредственно присоединенное хранилище данных
• Самая первая технология хранения данных
• В простейшем случае – жесткий диск подключенный к контроллеру на материнской плате
• Массив данных подключен непосредственно к компьютеру, либо напрямую либо через switch (RAID) с помощью SCSI или SATA
Достоинства:
1) Невысокая стоимость внедрения и расширения.
2) Высокое быстродействие в рамках одного сервера.
3) Низкие требования к обслуживающему персоналу.
Недостатки:
1) С ростом объема данных, технологические ограничения такой архитектуры приводят к росту сложности вычислительного комплекса, потере надежности и управляемости.
2) Доступность дисковой системы только через, ассоциированный с ней сервер, что приводит к созданию отдельных «островов» данных. По мере роста объемов данных, растет количество таких "островов", и, как следствие, растет объем неэффективно используемого дискового пространства: архитектура систем хранения данных прямого подключения не позволяет использовать свободное пространство одного сервера за его пределами. Кроме того, данные не могут совместно использоваться несколькими серверами, а для добавления новых дисковых накопителей серверы должны быть переведены в автономный режим, что требует останова приложений и потере показателей доступности приложений.
3) Доступ к данным зависит от ОС и файловой системы.
NAS – Network Attached Storage (Системы хранения данных, подключаемые к сети)
• Массив данных доступный через сеть общего пользования.
• Хранилище представляет из себя отдельный ресурс, отдельной устройство, коророе подключается к сети и работает по базовым протоколам NFS (протокол сетевой файловой системы), CIFS, FAT, NTFS.
•Основная задача систем NAS — упростить совместное использование файлов.
•Основная идея - использовать вместо файлового сервера специализированный контроллер, с одной стороны подключенный к дисковому полю и к локальной сети с другой.
•На базовом уровне устройства NAS — это оборудование, которое подключается непосредственно к локальной сети.
•Устройства NAS, часто называемые файлерами, состоят из единого головного устройства, выполняющего обработку данных и осуществляющего сетевое соединение цепочки дисков. Устройства NAS позволяют использовать системы хранения в сетях Ethernet, в них для организации совместного доступа к файлам применяется протокол TCP/IP. Эти устройства позволяют клиентам совместно использовать файлы, даже если клиентские системы работают под управлением различных ОС.
Классификация NAS
1)По степени интеграции с устройствами хранения данных
• Integrated NAS (Standalone NAS/NAS server) - Интегрированное сетевое хранилище
• Gateway NAS (NAS head/Proxy NAS) - Шлюз между сетевыми клиентами и SAN (иногда DAS) хранилищами
2)По аппаратной базе
• На базе серверов общего назначения
• На базе специализированных аппаратных решений
Достоинства:
1)В отличие от архитектуры DAS, в системах NAS не требуется переводить серверы в автономный режим для увеличения общей емкости; диски можно добавлять в структуру NAS простым подключением устройства в сеть.
2) Доступ к данным не зависит от ОС и платформы.
3) Удобство администрирования.
Недостатки:
1) Низкая масштабируемость.
2) Необходимо побеспокоиться о защите информации от несанкционированного доступа со стороны других пользователей. Поэтому такие системы широко используют различные методы аутентификации: LDAP, NIS, Radius, Active Directory и прочие.
3) Существенное увеличение нагрузки на сеть.
4) Сеть LAN/WAN (конфликт с трафиком).
5) Плохая пропускная способность.
SAN – Storage Area Network (Сеть хранения данных)
• Сервера объединены в сеть, которая относиться к сети хранения, через switch либо имеет кольцевую структуру, где объедены с сетью хранилищ по протоколам FiberChannel или iSCSI.
• Основное различие между SAN и NAS состоит в способе организации обмена данными между устройствами хранения и серверами. Вообще говоря, архитектура SAN нацелена на разрешение проблем, вызываемых интенсивными процедурами резервного копирования и обмена данными путем перенесения всей системы в выделенную подсеть.
• Основой SAN является отдельная от LAN/WAN сеть, которая служит для организации доступа к данным серверов и рабочих станций, занимающихся их прямой обработкой.
• Основанные на протоколе Fibre Channel системы SAN позволяют в широких пределах изменять емкость системы хранения данных и гарантировать более высокую пропускную способность в пределах выделенной подсети (дисковые массивы и ленточные библиотеки, не оборудованные интерфейсами Fibre Channel, можно подключить к SAN, используя маршрутизаторы Fibre Channel-SCSI).
Достоинства:
1) Отсутствие конфликта с трафиком LAN/WAN.
2) Независимость топологии от массивов хранения данных и серверов.
3) Удобное централизованное управление.
4) Удобное резервирование данных без загрузки локальной сети и серверов.
5) Высокое быстродействие.
6) Масштабируемость.
7) Гибкость.
8) Высокая готовность и отказоустойчивость.
Недостатки:
1) Сложность проектирования.
2) Сложность инсталляции.
3) Высокая стартовая стоимость.
CAS – Content-addressable storage:
Система хранения данных для хранения и организации доступа к данным с неизменным содержимым с учетом специальных требований по безопасности данных, времени хранения данных и доступа к данным. Адресация объектов данных осуществляется не по имени, а по содержанию с использованием алгоритмов хеширования.
Достоинства:
1) Обеспечивают неизменность и целостность данных.
2) Сокрытие от клиентского ПО места хранения данных.
3) Отсутствие дублирования данных.
4) Быстрый доступ к данным.
5)Управление жизненным циклом данных на уровне объектов хранения.
6) Независимость от технологии хранения.
7) Оптимизированная стоимость владения.
8) Масштабируемость.
Недостатки:
1) Невысокое быстродействие.
Наиболее известным производителем CAS-систем на рынке является компания EMC и ее системы серии Centera. Архитектура EMC Centera.
