Tárolóterületi hálózat - Storage area network

Nem tévesztendő össze a hálózathoz csatlakoztatott tárolóval .

Számítógépes hálózatok típusai
térbeli hatókör szerint
Adathálózatok osztályozása térbeli hatókör szerint.svg
Szálas csatorna
Layer 4. Protokoll leképezés
LUN maszkolás
3. réteg. Közös szolgáltatások
Réteg 2. Hálózat
Szálas csatorna szövet
Szálas csatorna zónázása
Regisztrált állapotváltozás bejelentése
Réteg 1. Adatkapcsolat
Fibre Channel 8B/10B kódolás
Réteg 0. Fizikai

A tárolóhálózat ( SAN ) vagy tárolóhálózat olyan számítógépes hálózat, amely hozzáférést biztosít az összevont, blokk szintű adattároláshoz . SAN elsősorban arra hozzáférés adattároló eszközök, mint például a lemez tömbök és szalagos származó szerverek , hogy a berendezések úgy tűnik, hogy az operációs rendszer a közvetlen csatolású adattárolási . A SAN általában olyan tárolóeszközök dedikált hálózata, amelyek nem érhetők el a helyi hálózaton (LAN) keresztül.

Bár a SAN ugyanis csak blokk szintű hozzáférést, fájlrendszerek épülő SAN nem nyújtanak fájl szintű hozzáférést és az úgynevezett megosztott lemezes fájlrendszereket .

Tárolási architektúrák

A Fibre Channel SAN összeköti a kiszolgálókat a tárolóval a Fibre Channel kapcsolókon keresztül.

A tárolóterületi hálózatokat (SAN -okat) néha a szerverek mögötti hálózatnak nevezik, és történelmileg egy központosított adattárolási modellből fejlesztették ki , de saját adathálózattal . A SAN a legegyszerűbb módon egy dedikált hálózat az adattároláshoz. Az adatok tárolása mellett a SAN -ok lehetővé teszik az adatok automatikus biztonsági mentését , valamint a tárolás és a biztonsági mentési folyamat figyelését. A SAN hardver és szoftver kombinációja. Az adatközpontú mainframe architektúrákból nőtt ki , ahol a hálózat kliensei több szerverhez csatlakozhatnak, amelyek különböző típusú adatokat tárolnak. A tárolási kapacitás növeléséhez az adatmennyiségek növekedésével közvetlen csatolású tárolót (DAS) fejlesztettek ki, ahol lemez tömböket vagy csak egy csomó lemezt (JBOD) csatoltak a kiszolgálókhoz. Ebben az architektúrában tárolóeszközöket lehet hozzáadni a tárolókapacitás növeléséhez. Azonban a szerver, amelyen keresztül a tárolóeszközök elérésre kerülnek, egyetlen hibahely , és a LAN -hálózat sávszélességének nagy részét az adatok elérésére, tárolására és biztonsági mentésére használják. A hiba egyetlen pontjának megoldása érdekében egy közvetlenül csatolt megosztott tárolási architektúrát valósítottak meg, ahol több kiszolgáló is hozzáférhet ugyanahhoz a tárolóeszközhöz.

A DAS volt az első hálózati tárolórendszer, és még mindig széles körben használják, ahol az adattárolási követelmények nem túl magasak. Ebből alakult ki a hálózathoz csatlakoztatott tároló (NAS) architektúra, ahol egy vagy több dedikált fájlszerver vagy tárolóeszköz elérhetővé válik egy LAN-on. Ezért az adatok továbbítása, különösen biztonsági mentés céljából, továbbra is a meglévő LAN -on keresztül történik. Ha egyszerre több mint terabájt adatot tároltak, a LAN sávszélessége szűk keresztmetszet lett. Ezért kifejlesztettek SAN -eket, ahol dedikált tárolóhálózatot csatlakoztattak a LAN -hoz, és terabájtnyi adatot továbbítottak egy dedikált nagy sebességű és sávszélességű hálózaton keresztül. A SAN -on belül a tárolóeszközök össze vannak kötve. Az adatok átvitele a tárolóeszközök között, például biztonsági mentés céljából, a szerverek mögött történik, és átláthatónak kell lenniük. A NAS architektúrában az adatokat a TCP és IP protokollok segítségével továbbítják Etherneten keresztül . Különálló protokollokat fejlesztettek ki a SAN -ok számára, mint például a Fibre Channel , az iSCSI , az Infiniband . Ezért a SAN -oknak gyakran saját hálózatuk és tárolóeszközeik vannak, amelyeket meg kell vásárolni, telepíteni és konfigurálni. Ezáltal a SAN -ok eredendően drágábbak, mint a NAS -architektúrák.

Alkatrészek

Kettős portos 8 Gb FC host busz adapter kártya

A SAN -ok saját hálózati eszközökkel rendelkeznek, például SAN -kapcsolókkal. A SAN eléréséhez úgynevezett SAN szervereket használnak, amelyek viszont a SAN host adapterekhez csatlakoznak . A SAN-on belül számos adattároló eszköz kapcsolódhat össze, például SAN-képes lemez tömbök, JBODS és szalagtárak .

Host réteg

Azok a kiszolgálók, amelyek lehetővé teszik a SAN -hoz és annak tárolóeszközeihez való hozzáférést, állítólag a SAN gazda rétegét alkotják. Az ilyen szerverek hosztadapterekkel rendelkeznek, amelyek olyan kártyák, amelyek a kiszolgáló alaplapjának nyílásaihoz kapcsolódnak (általában PCI -bővítőhelyek), és a megfelelő firmware -rel és eszközillesztővel futnak . A gazda adaptereken keresztül a szerver operációs rendszere képes kommunikálni a SAN tárolóeszközeivel.

Fibre csatorna telepítéseknél a kábel a gigabites interfész -átalakítón (GBIC) keresztül csatlakozik a gazdaadapterhez . A GBIC -ket a SAN -on belüli kapcsolókon és tárolóeszközökön is használják, és a digitális biteket fényimpulzusokká alakítják át, amelyeket ezután továbbíthatnak a szálcsatorna -kábeleken keresztül. Ezzel szemben a GBIC átalakítja a bejövő fényimpulzusokat digitális bitekké. A GBIC elődjét gigabit link modulnak (GLM) hívták.

Szövetréteg

Qlogic SAN kapcsoló optikai üvegszálas csatlakozók telepítve

A szövetréteg SAN hálózati eszközökből áll, amelyek SAN kapcsolókat , útválasztókat, protokollhidakat, átjáróeszközöket és kábeleket tartalmaznak. A SAN hálózati eszközök az adatokat a SAN -on belül, vagy egy kezdeményező , például egy szerver HBA -portja és egy célpont , például egy tárolóeszköz portja között mozgatják .

Amikor először építették a SAN -okat, a hubok voltak az egyetlen eszközök, amelyek Fibre Channel -re képesek, de a Fibre Channel kapcsolókat kifejlesztették, és a hubok ritkán találhatók meg a SAN -okban. A kapcsolók előnye a hubokkal szemben, hogy lehetővé teszik az összes csatlakoztatott eszköz egyidejű kommunikációját, mivel egy kapcsoló dedikált linket biztosít az összes port csatlakoztatásához. Amikor először építették a SAN -okat, a Fibre Channel -t rézkábeleken keresztül kellett megvalósítani, manapság a SAN -okban többmódú optikai szálakat használnak.

A SAN hálózatok általában redundanciával készülnek, ezért a SAN kapcsolók redundáns kapcsolatokkal vannak összekötve. A SAN kapcsolók összekötik a szervereket a tárolóeszközökkel, és jellemzően nem blokkolnak, lehetővé téve az adatok átvitelét az összes csatlakoztatott vezetéken keresztül. A SAN kapcsolók redundancia célokra vannak kialakítva, összekapcsolt topológiában . Egyetlen SAN kapcsolónak mindössze 8 portja és legfeljebb 32 portja lehet moduláris bővítésekkel. Az úgynevezett rendezőosztályú kapcsolóknak akár 128 portja is lehet.

A kapcsolt SAN-okban az FC-SW-6 Fibre Channel kapcsolt szövet protokollt használják, amely alatt a SAN minden eszköze rendelkezik egy kódolt World Wide Name (WWN) címmel a gazda busz adapterben (HBA). Ha egy eszköz csatlakozik a SAN -hez, annak WWN -je regisztrálva van a SAN kapcsoló névszerverében. A WWN vagy a világméretű portnév (WWPN) helyett a SAN Fibre Channel tárolóeszköz -gyártók egy világméretű csomópontnevet (WWNN) is kódolhatnak. A tárolóeszközök portjai gyakran 5 -vel kezdődő WWN -t tartalmaznak, míg a kiszolgálók busz -adapterei 10 vagy 21 -el kezdődnek.

Tároló réteg

A Fibre Channel egy rétegzett technológia, amely a fizikai rétegből indul ki, és a protokollokon keresztül halad a felső szintű protokollokig, mint például az SCSI és az SBCCS.

A sorosított kis számítógépes rendszer interfész (SCSI) protokollt gyakran használják a Fibre Channel kapcsolt szövet protokollon felül a szerverekben és a SAN tárolóeszközökben. Az Etherneten keresztüli internetes kis számítógépes rendszer interfész (iSCSI) és az Infiniband protokollok megtalálhatók a SAN -okban is, de gyakran áthidalják a Fibre Channel SAN -ra. Azonban rendelkezésre állnak az Infiniband és az iSCSI tárolóeszközök, különösen a lemeztömbök.

A SAN különböző tárolóeszközei állítólag képezik a tároló réteget . Tartalmazhat különféle merevlemezes és mágneses szalagos eszközöket, amelyek adatokat tárolnak. A SAN -okban a lemez tömbök RAID -en keresztül csatlakoznak egymáshoz, így sok merevlemez úgy néz ki és működik, mint egy nagy tárolóeszköz. Minden tárolóeszközhöz, vagy akár azon a partíción logikai egységszám (LUN) van hozzárendelve. Ez egy egyedi szám a SAN -on belül. A SAN minden csomópontja, legyen az szerver vagy más tárolóeszköz, hozzáférhet a tárolóhoz a LUN hivatkozásával. A LUN -ok lehetővé teszik egy SAN tárolókapacitásának szegmentálását és a hozzáférés -vezérlés végrehajtását. Egy adott szerver vagy szervercsoport például csak a SAN tárolóréteg egy bizonyos részéhez kaphat hozzáférést, LUN -ok formájában. Amikor egy tárolóeszköz adatolvasási vagy írási kérést kap, akkor ellenőrzi a hozzáférési listáját, hogy megállapítsa, hogy a LUN -jával azonosított csomópont hozzáférhet -e a szintén LUN által azonosított tárolóterülethez. A LUN maszkolás egy olyan technika, amely során a gazda busz adapter és a szerver SAN szoftvere korlátozza azokat a LUN -okat, amelyekhez a parancsokat elfogadják. Ennek során a LUN -ok, amelyeket a szerver soha nem érhet el, maszkolva vannak. Egy másik módszer a szerverhozzáférés korlátozására bizonyos SAN tárolóeszközökhöz a szövet alapú hozzáférés-szabályozás vagy zónázás, amelyet a SAN hálózati eszközök és kiszolgálók érvényesítenek. Zónázás esetén a szerver hozzáférése csak az adott SAN zónában lévő tárolóeszközökre korlátozódik.

Hálózati protokollok

Hálózat létrehozásához más protokollokhoz tartozó leképezési réteget használnak:

Tárolóhálózatok is építhetők Serial Attached SCSI (SAS) és Serial ATA (SATA) technológiákkal. Az SAS a közvetlenül csatolt SCSI tárolóból alakult ki. A SATA párhuzamos ATA közvetlen csatolású tárolóból alakult ki . A SAS és SATA eszközök hálózatba köthetők az SAS Expanders használatával .

Példák az SCSI -t használó halmozott protokollokra
Alkalmazások
SCSI réteg
FCP FCP FCP FCP iSCSI iSER SRP
FCIP iFCP
TCP RDMA szállítás
FCoE IP IP vagy InfiniBand hálózat
FC Ethernet Ethernet vagy InfiniBand Link

Szoftver

A Storage Networking Industry Association (SNIA) a SAN -t "hálózatnak határozza meg, amelynek elsődleges célja az adatok számítógépes rendszerek és tárolóelemek közötti átvitele". De a SAN nem csak kommunikációs infrastruktúrából áll, hanem szoftverkezelési réteggel is rendelkezik . Ez a szoftver úgy szervezi meg a szervereket, tárolóeszközöket és a hálózatot, hogy az adatok átvihetők és tárolhatók legyenek. Mivel a SAN nem használ közvetlen csatolt tárolót (DAS), a SAN -ban lévő tárolóeszközök nem szerver tulajdonában és kezelésében vannak. A SAN lehetővé teszi a szerver számára, hogy nagy adattároló kapacitáshoz férjen hozzá, és ezt a tárolókapacitást más szerverek is elérhetik. Ezenkívül a SAN szoftvernek biztosítania kell, hogy az adatok közvetlenül a SAN -on belüli tárolóeszközök között mozogjanak, minimális szerver beavatkozással.

A SAN felügyeleti szoftver telepítve van egy vagy több szerverre és a tárolóeszközök felügyeleti ügyfeleire. A SAN felügyeleti szoftverben két megközelítés alakult ki: a sávon belüli és a sávon kívüli kezelés. A sávon belüli azt jelenti, hogy a szerver és a tárolóeszközök közötti felügyeleti adatokat ugyanazon a hálózaton továbbítják, mint a tárolási adatokat. Míg a sávon kívüli azt jelenti, hogy a kezelési adatokat dedikált linkeken keresztül továbbítják. A SAN felügyeleti szoftver felügyeleti adatokat gyűjt a tárolóréteg összes tárolóeszközéről. Ez magában foglalja az olvasási és írási hibákkal, a tárolókapacitás szűk keresztmetszetével és a tárolóeszközök meghibásodásával kapcsolatos információkat. A SAN felügyeleti szoftver integrálható az egyszerű hálózatkezelési protokollba (SNMP).

1999 -ben nyílt szabványt vezettek be a tárolóeszközök kezelésére és az interoperabilitás biztosítására, a Common Information Model (CIM). A CIM webalapú verziójának neve Web-Based Enterprise Management (WBEM), és a SAN tárolóeszköz-objektumokat és folyamat tranzakciókat határozza meg. Ezeknek a protokolloknak a használata CIM objektumkezelőt (CIMOM) tartalmaz az objektumok és interakciók kezelésére, és lehetővé teszi a SAN tárolóeszközök központi felügyeletét. A SAN-ok alapvető eszközkezelése a Storage Management Interface Specification (SMI-S) segítségével is elérhető, ha a CIM objektumokat és folyamatokat egy könyvtárban regisztrálják. A szoftveralkalmazások és alrendszerek ezután ebből a könyvtárból meríthetnek. Felügyeleti szoftveralkalmazások is rendelkezésre állnak a SAN tárolóeszközök konfigurálásához, lehetővé téve például a zónák és a logikai egységszámok (LUN) konfigurálását.

Végső soron a SAN hálózati és tárolóeszközök számos gyártótól kaphatók. Minden SAN -gyártó saját felügyeleti és konfigurációs szoftverrel rendelkezik. A különböző gyártók eszközeit tartalmazó SAN -ok közös kezelése csak akkor lehetséges, ha a szállítók elérhetővé teszik más eszközök számára az eszközeikhez tartozó alkalmazásprogramozási felületet (API). Ilyen esetekben a felső szintű SAN felügyeleti szoftver képes kezelni más gyártók SAN-eszközeit.

Fájlrendszerek támogatása

SAN esetén az adatokat blokk szinten továbbítják, tárolják és elérik. Mivel az ilyen SAN nem nyújt adatfájlok kivonását, csak blokk szintű tárolást és műveleteket. De fájlrendszereket fejlesztettek ki a SAN szoftverrel való együttműködésre, hogy fájlszintű hozzáférést biztosítsanak . Ezeket megosztott lemez fájlrendszerként (SAN fájlrendszer) ismerik . A szerver operációs rendszerek saját fájlrendszereiket fenntartják saját dedikált, nem megosztott LUN-oikon, mintha saját maguk lennének. Ha több rendszer egyszerűen megpróbálna megosztani egy LUN -t, ezek zavarnák egymást, és gyorsan megrongálnák az adatokat. Bármilyen tervezett adatmegosztás különböző számítógépeken a LUN -on belül szoftverre, például SAN fájlrendszerekre vagy fürtözött számítástechnikára van szükség .

A médiában és a szórakoztatásban

A videószerkesztő rendszerek nagyon nagy adatátviteli sebességet és nagyon alacsony késleltetést igényelnek. A SAN -okat a médiában és a szórakoztatásban gyakran szerver nélkülinek nevezik annak a konfigurációnak a jellege miatt, amely a videó munkafolyamatokat (betöltés, szerkesztés, lejátszás) az asztali klienseket közvetlenül a SAN -ra helyezi, nem pedig a szerverhez való csatolást. Az adatáramlás vezérlését egy elosztott fájlrendszer kezeli, például a Quantum StorNext. A csomópontonkénti sávszélesség-használat szabályozás, amelyet néha szolgáltatásminőségnek (QoS) is neveznek , különösen fontos a videószerkesztésben, mivel biztosítja a tisztességes és priorizált sávszélesség-használatot az egész hálózaton.

Szolgáltatás minősége

A SAN Storage QoS lehetővé teszi a kívánt tárolási teljesítmény kiszámítását és fenntartását az eszközt elérő hálózati ügyfelek számára. A SAN QoS -t befolyásoló tényezők a következők:

  • Sávszélesség  - A rendszeren elérhető adatátviteli sebesség.
  • Látencia  - A késleltetés olvasási / írási művelet végrehajtására.
  • Sor mélysége-Az alatta lévő lemezekre (hagyományos vagy szilárdtestalapú meghajtók ) végrehajtásra váró függőben lévő műveletek száma .

A QoS -t befolyásolhatja egy SAN tárolórendszerben az egyik hálózati felhasználó adatforgalmának váratlan növekedése (használati tüske), ami a teljesítmény csökkenését okozhatja ugyanazon a hálózaton lévő többi felhasználó számára. Ezt nevezhetjük "zajos szomszédhatásnak". Ha a SAN tárolórendszerben engedélyezve vannak a QoS szolgáltatások, akkor megakadályozható a "zajos szomszéd effektus", és pontosan megjósolható a hálózati tárolási teljesítmény.

A SAN tároló használata A QoS ellentétben áll a lemezek túlkiépítésének használatával SAN környezetben. A túlterhelés további kapacitás biztosítására használható a hálózati forgalom csúcsterhelésének kompenzálására. Ahol azonban a hálózati terhelések nem jósolhatók meg, a túlzott kiépítés végül az összes sávszélesség teljes kihasználását és a késleltetés jelentős növekedését okozhatja, ami a SAN teljesítmény romlásához vezet.

Tároló virtualizáció

Fő cikk: Tároló virtualizáció

A tárolási virtualizáció a logikai tárolás fizikai tárolóból való kivonásának folyamata. A fizikai tárolási erőforrásokat tárolókészletekbe összesítik, amelyekből létrejön a logikai tároló. Bemutatja, hogy a felhasználó a logikai tér az adatok tárolására és átlátható kezeli a folyamat feltérképezése, hogy a fizikai helyét, a koncepció nevezett helyen az átláthatóság . Ez a modern lemez tömbökben valósul meg, gyakran a gyártó által védett technológiát használva. A tároló virtualizáció célja azonban az, hogy több lemeztömböt különböző szállítóktól hálózatonként szétszórva egyetlen tárolóeszközbe csoportosítson. Az egyetlen tárolóeszköz egységesen kezelhető.

Lásd még

Hivatkozások

  1. ^ a b c d e f g h i Jon Tate, Pall Beck, Hector Hugo Ibarra, Shanmuganathan Kumaravel & Libor Miklas (2017). "Bevezetés a tárolóterületi hálózatokba" (PDF) . Red Books, IBM.CS1 maint: szerzők paramétert használ ( link )
  2. ^ a b c d e f g h i NIIT (2002). Különkiadás: Storage Area Networks használata . Que Kiadó. ISBN 9780789725745.CS1 maint: szerzők paramétert használ ( link )
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m Christopher Poelker; Alex Nikitin, szerk. (2009). Tárolóterületi hálózatok próbababáknak . John Wiley & Sons. ISBN 9780470471340.
  4. ^ Richard Barker és Paul Massiglia (2002). Tárolóterületi hálózati alapismeretek: Teljes útmutató a SAN -ok megértéséhez és megvalósításához . John Wiley & Sons. o. 198 . ISBN 9780471267119.CS1 maint: szerzők paramétert használ ( link )
  5. ^ "TechEncyclopedia: IP -tárolás" . Letöltve: 2007. december 9 .
  6. ^ "TechEncyclopedia: SANoIP" . Letöltve: 2007. december 9 .
  7. ^ "StorNext Storage Manager - Nagy sebességű fájlmegosztó, adatkezelő és digitális archiváló szoftver" . Quantum.com . Letöltve: 2013. július 8 .

Külső linkek