Storage Area Network – 1 (úvod)

26. 7. 2010 | Mark Stopka

Články - Storage Area Network – 1 (úvod)  

V tomto nepravidelném seriálu se budeme zabývat problematikou Storage Area Network, neboli sítěmi typu SAN. V prvním díle si vysvětlíme, co to SAN je, proč se používá a které základní prvky ho tvoří.

Obsah

• Co je to SAN
• Jaké nabízí SAN výhody
• Kdy používat SAN
• Kdy nepoužívat SAN
• Z čeho se skládá SAN
• V příštím díle…

Co je to SAN

Začneme zlehka. Za SAN (Storage Area Network) se považuje síť, která propojuje počítače (pracovní stanice a servery) se zařízeními na ukládaní dat (diskovými poli). Zpravidla je taková síť budována pomocí vysokorychlostních optických spojení a je vyhrazena k přístupu k uloženým a zazálohovaným datům. Ve zkratce je tedy SAN určen k ukládání a ochraně dat. Dlouhou dobu SAN využívá Fibre Channel (FC) protokol, který zapouzdřuje protokol SCSI (Small Computer Storage Interconnect). Poměrně nově se však používá protokol iSCSI (Internet Small Computer Storage Interconnect), který zapouzdřuje SCSI do IP paketů, a největším nováčkem je protokol Fibre Channel over Ethernet (FCoE), který zapouzdřuje FC rámce do rámců sítě Ethernet.

Právě použití sítě k vytváření sdíleného diskového úložiště (storage poolu) je to, co dělá SAN SANem. SAN umožňuje přesouvat data mezi různými systémy pro ukládání dat, sdílení dat mezi různými servery a poskytuje rychlé přenosové médium pro přístup k datům, stejně jako pro zálohování, obnovu a archivaci dat.

Jaké nabízí SAN výhody

SAN má oproti lokálně připojeným diskům několik výhod, zde je pár z nich:

• Odstraňuje vzdálenostní limity lokálně připojených disků (DAS – Direct Attached Storage), ty jsou pro SCSI okolo 25 metrů, SAS nabízí jen 6 metrů a SATA dokonce jen 1 metr. [zdroj 1, zdroj 2]
• Zvyšuje výkon – současné SAN sítě umožňují přístup k diskům rychlostí stovek megabytů za sekundu (1 Gb/s FC, 2 Gb/s FC, 4 Gb/s FC, 8 Gb/s FC, 10 Gb/s FCoE).
• Vyšší spolehlivost pomocí více cest k úložnému zařízení – SAN umožňuje použít více přístupových cest k úložišti z jednoho, nebo více serverů.
• Lepší možnosti zotavení po havárii – jedná se o asi nejčastější důvod zavádění SANu. Disková pole mohou zrcadlit data do jiné, nezávislé lokality, což umožňuje jednodušší zotavení po havárii.
• Obecně vyšší spolehlivost – SAN je obecně více spolehlivý než lokálně připojené disky, umožňuje mít dostatek předpřipravených tzv. hot-spare disků a je navržen pro kritické aplikace, které si nemohou dovolit být nedostupné.

Kdy používat SAN

SAN se vyplatí provozovat velkým společnostem (více než 25 serverů) nebo společnostem, které provozují aplikace citlivé na rychlost přístupu k datům (performance sensitive), jako jsou například databáze. Také se vám nějaké síťové úložiště (ať už SAN, nebo NAS) hodí v případě, že provozujete množství souborových serverů (NAS), zálohujete příliš dlouho (SAN) nebo streamujete video.

Kdy nepoužívat SAN

SAN byste neměli implementovat, pokud jste malá organizace o pár serverech a nemáte problémy s výkonem databázových aplikací, zálohováním ani správou dat. Rozhodně se nevyplatí používat SAN pro aplikace jako webový server (pro ten je výhodný NAS), servery primární infrastruktury (DNS, WINS, doménové řadiče, …), servery, které vystačí s méně než 100 GB dat (nemusí platit v případě, že je aplikace vysoce náročná na rychlost přístupu k datům).

Z čeho se skládá SAN

Každý SAN se skládá ze 4 prvků, fyzické infrastruktury (optické vlákna, switche, disková pole, adaptéry, …), protokolu (FC, iSCSI, FCoE), aplikace (Oracle, DB2, …) a ze specialistů – tedy lidí, kteří zbylé 3 části poskládají dohromady tak, aby to nakonec i fungovalo. Já osobně bych si dovolil klást důraz na poslední prvek celé skládanky.

Pokud byste SAN chtěli rozdělit na vrstvy, dalo by se říci, že úplně dole stojí Storage vrsta (disková pole, páskové mechaniky, páskové knihovny aka jukeboxy), nad ní se vznáší vrstva Fabric (switche, huby, gatewaye a routery) a úplně nejvýš je pak vrstva Hostovací (HBA, SFP, ovladače pro HBA a samotná vlákna).

Switch QLogic SANbox 5600 s připojenými vlákny, GBIC moduly a LC konektory [wikipedia]

• HBA, neboli Host Bus Adapter se stará o obsluhu I/O operací a připojuje server k fabric vrstvě.
• GBIC/SFP je zařízení, které se stará o přeměnu elektrického signálu na optický, který putuje samotným vláknem.
• Optické vlákno je skleněné vlákno určené k přenosu světelné informace, používají se v zásadě 3 různé v závislosti na vzdálenosti a požadované přenosové rychlosti.
• Switch je srdcem každé větší SAN, má na starosti, aby se data dostala tam, kam mají, aniž by to brzdilo všechny ostatní – separují kolizní domény.
• Hub je nejjednodušší zapojení, používá se například k propojení disků v polích, na samotné síti se moc nepoužívá, zejména protože neseparuje kolizní domény a všechna připojená zařízení tak tvoří smyčku.
• Router slouží k propojení dvou a víc SAN sítí.
• Gateway je zařízení, které umožňuje překládat komunikaci pomocí jednoho protokolu na komunikaci pomocí jiného protokolu, například z iSCSI na FC nebo naopak. Za příklad takového zařízení se dá považovat například NetApp V-Series.

QLogic HBA QLA 2200 [wikipedia]

V příštím díle…

V příštím díle se zblízka podíváme na stavební bloky sítí typu FC-SAN, bude se jednat o zařízení k ukládání dat, stejně jako o zařízení sloužící k jejich přenosu.