Сеть хранения данных ( англ. Storage Area Network , SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы , ленточные библиотеки , оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы как локальные ^{[ источник не указан 17 дней ]} .

SAN характеризуются предоставлением так называемых сетевых блочных устройств (обычно посредством протоколов Fibre Channel , iSCSI или AoE ), в то время как сетевые хранилища данных ( англ. Network Attached Storage, NAS) нацелены на предоставление доступа к хранящимся на их файловой системе данным при помощи сетевой файловой системы (такой как NFS , SMB / CIFS , или Apple Filing Protocol ). При этом категоричное разделение SAN и NAS является искусственным: с появлением iSCSI началось взаимное проникновение технологий с целью повышения гибкости и удобства их применения (например, в 2003 году NetApp уже предоставляли iSCSI на своих NAS, а EMC и HDS — наоборот, предлагали NAS-шлюзы для своих SAN-массивов ).

Типы сетей

Большинство сетей хранения данных использует протокол SCSI для связи между серверами и устройствами хранения данных на уровне шинной топологии . Так как протокол SCSI не предназначен для формирования сетевых пакетов , в сетях хранения данных используются низкоуровневые протоколы :

• Fibre Channel Protocol (FCP), транспорт SCSI через Fibre Channel . Наиболее часто используемый на данный момент протокол . Существует в вариантах 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s, 10 Gbit/s, 16 Gbit/s, 20 Gbit/s.
• iSCSI , транспорт SCSI через TCP/IP .
• , транспорт iSCSI через InfiniBand / RDMA .
• , транспорт SCSI через InfiniBand / RDMA .
• FCoE , транспортировка FCP/SCSI поверх «чистого» Ethernet.
• и , инкапсуляция и передача FCP/SCSI в пакетах IP.
• , транспорт SCSI через Ethernet .
• FICON , транспорт через Fibre Channel (используется только мейнфреймами ).
• ATA over Ethernet , транспорт ATA через Ethernet .

Также используется протокол NVMe over Fabrics , обеспечивающий доступ по сетевому расширению протокола NVMe .

Совместное использование устройств хранения

Движущей силой для развития сетей хранения данных стал взрывной рост объёма деловой информации (такой как электронная почта , базы данных и высоконагруженные файловые серверы ), требующей высокоскоростной доступ к дисковым устройствам на блочном уровне. Ранее на предприятии возникали «острова» высокопроизводительных дисковых массивов SCSI . Каждый такой массив был выделен для конкретного приложения и виден ему как некоторое количество томов ( LUN ).

Сеть хранения данных позволяет объединить эти «острова» средствами высокоскоростной сети. Также без использования технологий SCSI транспорта невозможно организовать отказоустойчивые кластеры , в которых один сервер подключается к двум и более дисковым массивам, находящимся на большом расстоянии друг от друга на случай стихийных бедствий ^{[ источник не указан 17 дней ]} .

Сети хранения помогают повысить эффективность использования ресурсов систем хранения, поскольку дают возможность выделить любой ресурс любому узлу сети.

Не стоит забывать и об устройствах резервного копирования, которые также подключаются к SAN. В данный момент ^{[ уточнить ]} существуют как промышленные ленточные библиотеки (на несколько тысяч лент) от ведущих брендов ^{[ уточнить ]} , так и решения для малого бизнеса. Сети хранения данных позволяют подключить к одному хосту несколько приводов таких библиотек, обеспечив таким образом хранилище данных для резервного копирования от сотен терабайт до нескольких петабайт.

Преимущества

Совместное использование систем хранения, как правило, упрощает администрирование и добавляет изрядную гибкость, поскольку кабели и дисковые массивы не нужно физически транспортировать и перекоммутировать от одного сервера к другому.

Другим преимуществом является возможность загружать сервера прямо из сети хранения. При такой конфигурации можно быстро и легко заменить сбойный сервер , переконфигурировав SAN таким образом, что сервер -замена будет загружаться с LUN 'а сбойного сервера. Эта процедура может занять, например, полчаса . Идея относительно новая, но уже используется в новейших датацентрах .

Дополнительным преимуществом является возможность на хосте собрать RAID-зеркало из LUNов, которые презентованы хосту с двух разных дисковых массивов. В таком случае полный отказ одного из массивов не навредит хосту.

Также сети хранения помогают более эффективно восстанавливать работоспособность после сбоя. В SAN может входить удаленный участок со вторичным устройством хранения. В таком случае можно использовать репликацию , реализованную на уровне контроллеров массивов , либо при помощи специальных аппаратных устройств . Поскольку каналы WAN на основе протокола IP встречаются часто, были разработаны протоколы () и iSCSI с целью расширить единую SAN средствами сетей на основе протокола IP . Спрос на такие решения значительно возрос после событий 11 сентября 2001 года в США ^{[ источник не указан 17 дней ]} .

Сравнение технологий обмена данными

Порой сравнивают SAN и NAS , говоря на самом деле о разнице между сетевым диском и сетевой ФС, которая состоит в том, кто обслуживает файловую систему , хранящую данные .

В случае сетевого диска (также «блочного устройства», англ. block device):

• обмен данными с ним по сети осуществляется блоками подобно тому, как и с локальным SCSI - или SATA -диском;
• файловая система, если нужна, создаётся и управляется клиентом и, как правило, используется им одним.

В случае сетевой файловой системы («ресурс с совместным/разделяемым доступом» — не хранит, а только передаёт данные ):

• обмен данными по сети происходит с применением более высокоуровневых понятий « файл » и « каталог », соответствующих объектам подлежащей «настоящей» ФС на физических дисках (либо логических поверх них в случае применения RAID , LVM );
• эта файловая система создаётся и обслуживается в рамках удалённой системы, при этом может одновременно использоваться на чтение и запись множеством клиентов.

Топология сети

Однокоммутаторная структура

Однокоммутаторная структура ( англ. single-switch fabric) состоит из одного коммутатора Fibre Channel , сервера и системы хранения данных. Обычно эта топология является базовой для всех стандартных решений: другие топологии создаются объединением однокоммутаторных ячеек .

Дерево или каскадная структура

Каскадная структура ( англ. cascaded fabric) — набор ячеек, коммутаторы которых соединены в дерево с помощью межкоммутаторных соединений ( англ. Inter-Switch link, ISL). Во время инициализации сети коммутаторы выбирают «верхушку дерева» ( англ. principal switch , главный коммутатор) и присваивают ISL’ам статус «upstream» (вверх) или «downstream» (вниз) в зависимости от того, ведет этот линк в сторону главного свитча или на периферию.

Решётка

Решётка ( англ. meshed fabric) — набор ячеек, коммутатор каждой из которых соединен со всеми другими. При отказе одного (а в ряде сочетаний — и более) ISL-соединения связность сети не нарушается. Недостаток — большая избыточность соединений.

Кольцо

Кольцо ( англ. ring fabric) практически повторяет схему топологии решётки . Среди преимуществ — использование меньшего количества ISL-соединений.

Центрально-распределённая

( англ. core-edge fabric) практически повторяет схему топологии решётки . Среди преимуществ — меньшая избыточность соединений и высокая степень отказоустойчивости.

Примечания

Ссылки