7 éléments constitutifs du SAN

Les sections précédentes fournissent une présentation des topologies et du protocole Fibre Channel. Considérons maintenant divers appareils et les composants utilisés pour créer des réseaux de stockage Fibre Channel. Les principaux éléments structurels d'un SAN comprennent :

■ adaptateurs de bus ;

■ Câbles Fibre Channel ;

■ connecteurs ;

■ Périphériques de connectivité, qui incluent des hubs, des commutateurs et des commutateurs Fabric.

Notez que tous les composants adressables au sein d'un SAN Fibre Channel ont des noms WWN (World Wide Names) uniques, qui sont analogues aux adresses MAC uniques. Le WWN dans la spécification Fibre Channel est un nombre de 64 bits écrit sous la forme XX:XX:XX:XX:XX:XX:XX:XX. IEEE attribue à chaque fabricant une plage d'adresses spécifique. Le fabricant est responsable de l'attribution des adresses attribuées de manière unique.

7.1 Adaptateurs de bus

Adaptateur de bus (adaptateur de bus hôte - ANV) se connecte à un ordinateur et permet une interaction avec les périphériques de stockage. Dans le monde des ordinateurs personnels Windows, les HBA se connectent généralement au bus PCI et peuvent fournir une connectivité aux périphériques IDE, SCSI et Fibre Channel. Les adaptateurs de bus fonctionnent sous le contrôle d'un pilote de périphérique, c'est-à-dire Pilote de miniport SCSIPort ou Storport.
Une fois initialisé, le port HBA s'enregistre auprès du commutateur Fabric (si disponible) et enregistre les attributs qui y sont stockés. Les attributs sont mis à disposition des applications utilisant les API du fabricant du commutateur ou du HBA. La SNIA (Storage Networking Industry Association) travaille sur une API standardisée qui prend en charge diverses API de fournisseurs.
Pour les réseaux de stockage qui ont des exigences élevées en matière de tolérance aux pannes, certains fabricants de HBA proposent des fonctionnalités supplémentaires, telles que le passage automatique à un autre HBA en cas de panne du principal.
Dans un anneau partagé, seuls deux appareils peuvent recevoir et transmettre simultanément des données. Supposons que l'un d'eux soit un HBA connecté à un hôte et recevant des données d'un périphérique de stockage. Toutefois, si cet adaptateur est connecté à un SAN à structure commutée, il peut envoyer plusieurs requêtes de lecture à plusieurs périphériques de stockage en même temps.

Les réponses à ces demandes peuvent arriver dans n’importe quel ordre. Généralement, un commutateur matriciel fournit un service de rotation aux ports, ce qui complique encore davantage la tâche du HBA ; dans ce cas, l'ordre d'arrivée des paquets sera tel que chaque paquet suivant proviendra d'une source différente.
Les adaptateurs de bus résolvent ce problème de deux manières. La première stratégie, appelée stocker et trier, consiste à stocker les données dans la mémoire du nœud, puis à trier les tampons à l'aide du processeur. Évidemment, il s'agit d'une approche inefficace du point de vue du processeur et la charge globale est associée à un changement de contexte toutes les quelques dizaines de microsecondes. Une autre stratégie est à la volée- implique l'utilisation de logique du système et des puces sur l'adaptateur de bus lui-même, ce qui permet de changer de contexte sans utiliser de cycles CPU. En règle générale, le temps entre les changements de contexte lors de l'utilisation de cette stratégie est de plusieurs secondes.
Une réservation permet d'envoyer une trame Fibre Channel. Avant d'envoyer la trame suivante, l'expéditeur doit recevoir un signal Récepteur prêt. Pour utiliser efficacement une liaison Fibre Channel, plusieurs trames doivent être transmises simultanément, ce qui nécessitera plusieurs réservations et donc nécessitera plus de mémoire pour recevoir les trames. Certains HBA disposent de quatre tampons de 1 Ko et de deux tampons de 2 Ko, bien que certains adaptateurs haut de gamme disposent de 128 Ko et 256 Ko pour la réservation de tampon. Notez que cette mémoire nécessite généralement deux ports ; ceux. Lorsqu'une région de mémoire reçoit des données du SAN Fibre Channel, les régions de mémoire restantes peuvent envoyer des données au bus PCI hôte.
De plus, les HBA jouent un rôle dans les architectures de basculement et de reprise après sinistre qui fournissent plusieurs chemins d'E/S vers un seul périphérique de stockage.

7.1.1 Système d'exploitation Windows et adaptateurs de bus

Sous Windows NT et Windows 2000, les adaptateurs Fibre Channel sont traités comme des périphériques SCSI et les pilotes sont créés en tant que pilotes de port mini-SCSI. Le problème est que le pilote SCSIPort est obsolète et ne prend pas en charge les fonctionnalités fournies par les périphériques SCSI les plus récents, sans parler des périphériques Fibre Channel. Par conséquent, Windows Server 2003 a introduit un nouveau modèle de pilote Storport pour remplacer le modèle SCSIPort, notamment pour les périphériques SCSI-3 et Fibre Channel. Notez que les lecteurs Fibre Channel sont utilisés par Windows comme périphériques DAS, ce qui est activé par la couche d'abstraction fournie par les pilotes SCSIPort et Storport.

7.1.2 Itinéraires doubles

Parfois, des performances et une fiabilité accrues sont nécessaires, même au prix d’une augmentation du coût de la solution complète. Dans de tels cas, le serveur est connecté à des disques à double port via plusieurs HBA et plusieurs SAN Fibre Channel indépendants. L’idée principale est d’éliminer un seul point de défaillance du réseau. De plus, lorsque le système fonctionne normalement, plusieurs itinéraires peuvent être utilisés pour équilibrer la charge et améliorer les performances.

7.2 Types de câbles Fibre Channel

On utilise principalement deux types de câbles : optiques et cuivre. Les principaux avantages et inconvénients des câbles sont répertoriés ci-dessous.

■ Les câbles en cuivre sont moins chers que les câbles optiques.

■ Les câbles optiques prennent en charge des taux de transfert de données plus élevés que les câbles en cuivre.

■ Le câble en cuivre peut être utilisé sur des distances plus courtes, jusqu'à 30 mètres. Dans ce cas, le câble optique peut être utilisé à une distance allant jusqu'à 2 kilomètres (câble multimode) ou jusqu'à 10 kilomètres (câble monomode).

■ Le câble en cuivre est plus sensible aux interférences électromagnétiques et aux interférences provenant d'autres câbles.

■ Les données optiques doivent généralement être converties en signaux électriques pour être transmises via un commutateur, puis reconverties sous forme optique pour une transmission ultérieure.
Il n’existe qu’un seul type de câble en cuivre, contrairement au câble optique qui se décline en deux types : multimode et monomode.
Pour les courtes distances, on utilise un câble multimode dont le diamètre d'âme est de 50 ou 62,5 microns (un micron est un micromètre, ou un millionième de mètre.) onde lumineuse, utilisé dans les câbles multimodes, a une longueur de 780 nanomètres, ce qui n'est pas pris en charge dans les câbles monomodes. Pour les longues distances, un câble monomode avec un diamètre d'âme de 9 microns est conçu. Un câble monomode utilise un faisceau lumineux d'une longueur d'onde de 1 300 nanomètres. Malgré le sujet de ce chapitre (l'interface Fibre Channel), il convient de mentionner que de tels câbles peuvent être utilisés pour construire des réseaux basés sur d'autres interfaces, telles que Gigabit Ethernet.

7.3 Connecteurs

Étant donné que Fibre Channel prend en charge plusieurs types de câbles (et technologies multimédias), les périphériques (tels que les adaptateurs de bus, les périphériques d'interface et les périphériques de stockage) sont livrés avec des connecteurs prenant en charge les connexions multimédias afin de réduire les coûts globaux. Il existe plusieurs types de connecteurs conçus pour différents supports de transmission et interfaces.

■ Les convertisseurs d'interface Gigabit (GBIC) prennent en charge la traduction série et parallèle des données transmises. Les convertisseurs GBIC offrent une possibilité de branchement à chaud, c'est-à-dire L'activation/la désactivation de GBIC n'affecte pas le fonctionnement des autres ports. Les convertisseurs utilisent une interface parallèle 20 bits.

■ Les modules de liaison Gigabit (GLM) offrent des fonctionnalités similaires aux GBIC mais nécessitent que le périphérique soit mis hors tension pour être installé. D’un autre côté, ils sont un peu moins chers que les GBIC.

■ Les adaptateurs d'interface média sont utilisés pour convertir les signaux entre cuivre et support optique et vice versa. Les adaptateurs d'interface multimédia sont généralement utilisés dans les HBA, mais peuvent également être utilisés sur les commutateurs et les hubs.

■ Les adaptateurs Small Form Factor (SFF) vous permettent de placer grande quantité connecteurs de diverses interfaces sur une carte d'une certaine taille.

7.4 Appareils d'interface

Les dispositifs d'interconnexion connectent les composants des réseaux de stockage. Ces appareils vont des hubs Fibre Channel à faible coût aux commutateurs matriciels gérés coûteux et hautes performances.

7.4.1 Concentrateurs à anneau divisé Fibre Channel

Les concentrateurs FC-AL sont une option économique pour connecter plusieurs nœuds Fibre Channel (périphériques de stockage, serveurs, systèmes informatiques, autres hubs et commutateurs) dans une configuration en anneau. Les hubs fournissent généralement entre 8 et 16 ports. Le hub peut prendre en charge différents supports de transmission, tels que le cuivre ou l'optique.
Les hubs Fibre Channel sont des appareils passifs, c'est-à-dire aucun autre appareil dans l’anneau ne peut détecter leur présence. Les hubs offrent les fonctionnalités suivantes :

■ les connexions internes, qui permettent à n'importe quel port de se connecter à n'importe quel autre port ;

■ la possibilité de contourner le port auquel un appareil défectueux est connecté.
Le plus gros problème avec les ports est qu'ils ne peuvent prendre en charge qu'une seule connexion Fibre Channel à la fois. La figure montre que si le port 1 reçoit le contrôle d'établir une session avec le port 8, aucun autre port ne pourra transmettre de données jusqu'à la fin de la session établie.
Les hubs peuvent être connectés aux commutateurs Fibre Channel sans modification. Vous pouvez également créer une cascade de hubs en connectant deux hubs avec un câble.
Les hubs FC-AL dominent le marché Fibre Channel, mais les commutateurs de structure Fibre Channel deviennent de plus en plus populaires à mesure que les coûts baissent.
Les hubs FC-AL sont créés par des sociétés telles que Gadzoox Networks, Emulex et Brocade.

7.4.2 Commutateurs à anneau divisé Fibre Channel

L'avantage le plus important des commutateurs FC-AL par rapport aux hubs est qu'ils prennent en charge plusieurs connexions simultanément, alors que les hubs ne prennent en charge qu'une seule connexion à la fois.

Riz. Hub Fibre Channel

La capacité de prendre en charge plusieurs connexions simultanément comporte ses propres défis. Les appareils connectés à l’interrupteur en anneau ne sont même pas « conscients » de leur rôle. Les commutateurs en anneau sont impliqués à la fois dans la transmission des données et dans l’adressage en anneau. Vous trouverez ci-dessous plus d'informations sur ce sujet, ainsi qu'un aperçu du rôle des commutateurs dans les SAN et de la manière dont les fournisseurs ajoutent de nouvelles fonctionnalités à leurs produits.

Figure. Commutateur Fibre Channel

Commutateurs en anneau et transmission de données

Un serveur qui souhaite accéder à un périphérique de stockage doit envoyer une demande d'arbitrage pour contrôler l'anneau. Dans un anneau FC-AL basé sur un hub normal, chaque périphérique reçoit un paquet d'arbitrage avant d'être renvoyé au serveur HBA, donnant ainsi au serveur le contrôle de l'anneau. Le commutateur en anneau enverra immédiatement une réponse de réussite sans envoyer de requêtes aux autres nœuds. À ce stade, le HBA enverra un paquet Open de base destiné au port du périphérique de stockage, qui sera transmis par le commutateur en anneau. Si le port ne transmet pas de données à ce moment-là, problèmes particuliers ne devrait pas survenir. Sinon, des situations conflictuelles pourraient survenir. Pour résoudre ce problème, le commutateur en anneau doit fournir des tampons pour stocker temporairement les trames destinées au port 7. Certains fournisseurs de commutateurs fournissent 32 tampons par port à cet effet.

Commutateurs en anneau et adressage FC-AL

Les hubs FC-AL ne jouent aucun rôle dans l'attribution d'adresses aux appareils et transmettent uniquement des trames d'adresses de base autour de l'anneau. La même chose peut être dite pour la plupart des commutateurs. Cependant, certains appareils peuvent insister pour recevoir une adresse spécifique. Certains hubs ont la capacité de contrôler l'ordre d'initialisation des ports, ce qui permet à un port spécifique de s'initialiser en premier, après quoi l'appareil sera connecté au port requis.

Commutateurs et initialisation de l'anneau

Le protocole FC-AL nécessite une réinitialisation de l'anneau lorsqu'un appareil est connecté, déconnecté ou réinitialisé. Initialiser l'anneau de cette manière peut perturber la communication existante entre les deux autres appareils. Certains fabricants de commutateurs offrent la possibilité de filtrer et de transférer de manière sélective les paquets LIP (Loop Initialization Primitives). Cette opération vise à minimiser les problèmes, à réduire le temps de réinitialisation de l'anneau et à préserver les sessions de données existantes lorsque cela est possible. Dans le même temps, il est nécessaire de garantir l'unicité des adresses des appareils.
Si tous les appareils participent à la réinitialisation de l'anneau, la duplication d'adresse ne se produit pas car les appareils « protègent » leurs adresses. Toutefois, si certains appareils ne participent pas à la réinitialisation en anneau, il est nécessaire d'empêcher l'attribution d'adresses déjà attribuées aux appareils participant à la réinitialisation en anneau. L'unicité de l'adresse est assurée par une logique de commutation en anneau supplémentaire. Lors de l'ajout d'un périphérique de stockage, un paquet LIP doit être envoyé au serveur, mais LIP n'a pas besoin d'être envoyé aux périphériques de stockage qui ne communiquent jamais avec d'autres périphériques de stockage.
Certains périphériques de stockage peuvent communiquer directement avec d'autres périphériques de stockage, utilisés pour sauvegarder les données.

Commutateurs en anneau et architecture de structure

Si tous les appareils de l'anneau « connaissent » l'architecture Fabric, le commutateur en anneau transmet les trames nécessaires de la manière normale, comme les trames Fabric Login. Si les appareils de l'anneau ne prennent pas en charge l'architecture Fabric, le commutateur en anneau doit lui-même effectuer une opération suffisamment importante
charge de travail.
Les commutateurs en anneau de certains fournisseurs ne prennent pas en charge la mise en cascade. De plus, certains commutateurs en anneau nécessitent une mise à jour du micrologiciel avant de se connecter aux commutateurs Fabric. Certains commutateurs doivent être mis à niveau pour prendre entièrement en charge l'architecture Fabric avant de les connecter au SAN.
Les commutateurs FC-AL sont fabriqués par des sociétés telles que Brocade, McDATA, Gadzoox Networks, Vixel et QLogic.

7.4.3 Commutateurs Fibre Channel

Les commutateurs Fibre Channel Fabric (FC-SW) fournissent plusieurs sessions de communication à haut débit simultanément avec tous les appareils. Sur ce moment Les principaux commutateurs prennent en charge des vitesses d'environ 1 Gbit/s, tandis que les vitesses de 2 Gbit/s ne sont plus une merveille non plus. En général, les commutateurs à architecture Fabric sont plus chers par port que les hubs et les commutateurs FC-AL, mais ils offrent beaucoup plus de fonctionnalités.
Les commutateurs à architecture Fabric sont plus efficaces que les hubs et les commutateurs FC-AL. Par exemple, les commutateurs fournissent les services spéciaux décrits ci-dessus, assurent le contrôle de flux via des paquets de contrôle de base et, plus important encore, certains commutateurs sont capables d'émuler la fonctionnalité FC-AL pour assurer une compatibilité descendante avec les appareils plus anciens.
Certains commutateurs Fabric prennent en charge le routage sans tampon. L'idée est que lorsqu'un en-tête de trame est reçu, le commutateur trouve rapidement l'en-tête de destination alors que la trame est encore en cours de réception. L'avantage de cette approche est la réduction des délais de livraison des trames et l'absence de besoin de stocker le contenu de la trame dans la mémoire tampon. L'inconvénient est la transmission immédiate de toutes les trames, y compris celles endommagées.
Les commutateurs Fabric jouent un rôle important dans la sécurité des réseaux de stockage Fibre Channel.

7.4.4 Comparaison de trois dispositifs de connexion

Le tableau résume les fonctionnalités et les différences entre les trois types de périphériques Fibre Channel.

7.4.5 Ponts et routeurs

Dans ce chapitre et tout au long de l'article, les termes ponts et routeurs ne font pas référence aux ponts Ethernet et routeurs IP traditionnels. Dans ce cas, les ponts et les routeurs font référence aux périphériques pour Fibre Channel, et non aux protocoles réseau de couche 2 et 3.
Les ponts sont des périphériques qui assurent l'interopérabilité entre Fibre Channel et les protocoles existants tels que SCSI. Les ponts Fibre Channel vers SCSI aident à préserver votre investissement de stockage SCSI existant. Ces ponts prennent en charge les interfaces SCSI et Fibre Channel et convertissent les données des deux protocoles. De cette façon, un nouveau serveur sur lequel un HBA Fibre Channel est installé peut accéder aux périphériques de stockage SCSI existants. Les ponts fournissent une interface entre le bus SCSI parallèle et l'interface Fibre Channel. Les routeurs ont des capacités similaires, mais pour plusieurs bus SCSI et interfaces Fibre Channel. Les routeurs de stockage, ou ponts intelligents, offrent des fonctionnalités supplémentaires telles que le masquage et le mappage des LUN, et prennent en charge les commandes SCSI Extended Copy. En tant que périphériques de transfert de données, les routeurs utilisent les commandes Extended Copy destinées aux bibliothèques de stockage, permettant aux données d'être copiées entre un périphérique cible spécifié et une bibliothèque connectée. Cette fonctionnalité est également appelée sauvegarde indépendante (sans serveur).
Parmi les exemples de fabricants de routeurs et de ponts figurent Crossroads Systems, Chaparral Network Storage, Advanced Digital Information Corporation (ADIC après l'acquisition de Path-light) et MTI.

En matière de connaissances, SAN s'est heurté à un certain obstacle : l'inaccessibilité des informations de base. Lorsqu'il s'agit d'étudier d'autres produits d'infrastructure que vous avez rencontrés, c'est plus simple : il existe des versions d'essai du logiciel, la possibilité de les installer sur une machine virtuelle, il existe de nombreux manuels, guides de référence et blogs sur le sujet. Cisco et Microsoft produisent des manuels de très haute qualité, MS a au moins nettoyé son grenier infernal appelé technet, il existe même un livre sur VMware, bien qu'un seul (et même en russe !), et avec une efficacité d'environ 100 %. Déjà sur les périphériques de stockage de données eux-mêmes, vous pouvez obtenir des informations provenant de séminaires, d'événements et de documents marketing, de forums. Sur le réseau de stockage, c'est le silence et les morts se tiennent avec des faux. J’ai trouvé deux manuels, mais je n’ai pas osé les acheter. Il s'agit de "Réseaux de zone de stockage pour les nuls" (il s'avère qu'il existe une telle chose. Des "mannequins" anglophones très curieux dans public cible, apparemment) pour mille et demi de roubles et « Réseaux de stockage distribués : architecture, protocoles et gestion » - semble plus fiable, mais 8 200 roubles avec une remise de 40 %. Parallèlement à ce livre, Ozon recommande également le livre « The Art of Bricklaying ».

Je ne sais pas quoi conseiller à une personne qui décide d'apprendre au moins la théorie de l'organisation d'un réseau de stockage de données à partir de zéro. Comme le montre la pratique, même des cours coûteux peuvent donner aucun résultat. Les personnes liées au SAN sont divisées en trois catégories : celles qui ne savent pas ce que c'est, celles qui savent qu'un tel phénomène existe tout simplement et celles qui, lorsqu'on leur demande « pourquoi créer deux ou plusieurs usines dans un réseau de stockage », regardent avec une telle perplexité, comme si on leur demandait quelque chose comme « pourquoi un carré a-t-il besoin de quatre coins ? »

Je vais essayer de combler le vide qui me manquait - décrire la base et la décrire simplement. Je considérerai un SAN basé sur son protocole classique - Fibre Channel.

Alors, SAN... Réseau de zones de mémorisation- conçu pour consolider l'espace disque du serveur sur un stockage disque spécialement dédié. L'essentiel est que de cette façon, les ressources du disque sont utilisées de manière plus économique, sont plus faciles à gérer et offrent de meilleures performances. Et en matière de virtualisation et de clustering, lorsque plusieurs serveurs doivent accéder à un même espace disque, de tels systèmes de stockage de données sont généralement irremplaçables.

À propos, en raison de la traduction en russe, une certaine confusion apparaît dans les terminologies SAN. SAN en traduction signifie « réseau de stockage de données » - système de stockage. Cependant, classiquement en Russie, le stockage désigne le terme « système de stockage de données », c'est-à-dire une baie de disques ( Baie de stockage), qui à son tour consiste en un bloc de contrôle ( Processeur de stockage, contrôleur de stockage) et les étagères de disques ( Boîtier de disque). Cependant, dans l'original, la baie de stockage n'est qu'une partie du SAN, bien que parfois la plus importante. En Russie, nous comprenons que le système de stockage (système de stockage de données) fait partie du réseau de stockage (réseau de stockage de données). Par conséquent, les périphériques de stockage sont généralement appelés systèmes de stockage, et le réseau de stockage est SAN (et confondu avec « Sun », mais ce sont des bagatelles).

Composants et termes

Technologiquement, SAN se compose des composants suivants :

1. Nœuds, nœuds

• Baies de disques (systèmes de stockage de données) - stockage (cibles)
• Les serveurs sont des consommateurs de ressources disque (initiateurs).

2. Infrastructure réseau

• Switches (et routeurs dans les systèmes complexes et distribués)
• Câbles

Particularités

Sans entrer dans les détails, le protocole FC est similaire au protocole Ethernet avec des adresses WWN au lieu des adresses MAC. Seulement, au lieu de deux niveaux, Ethernet en a cinq (dont le quatrième n'a pas encore été défini, et le cinquième est le mappage entre le transport FC et les protocoles de haut niveau transmis via ce FC - SCSI-3, IP). De plus, les commutateurs FC utilisent des services spécialisés, dont les analogues pour les réseaux IP sont généralement hébergés sur des serveurs. Par exemple : Domain Address Manager (responsable de l'attribution de l'ID de domaine aux commutateurs), Name Server (stocke des informations sur les appareils connectés, une sorte d'analogue de WINS au sein du commutateur), etc.

Pour un SAN, les paramètres clés ne sont pas seulement les performances, mais aussi la fiabilité. Après tout, si le serveur de base de données perd son réseau pendant quelques secondes (voire quelques minutes), ce sera désagréable, mais vous pourrez survivre. Et si en même temps le disque dur contenant la base de données ou le système d'exploitation tombe en panne, l'effet sera beaucoup plus grave. Par conséquent, tous les composants d'un SAN sont généralement dupliqués - les ports des périphériques de stockage et des serveurs, les commutateurs, les liaisons entre les commutateurs et, caractéristique clé d'un SAN, par rapport à un LAN - la duplication au niveau de l'ensemble de l'infrastructure des périphériques réseau - le tissu.

Usine (tissu- qui se traduit en fait de l'anglais par tissu, parce que... le terme symbolise le schéma de connexion entrelacé du réseau et des périphériques finaux, mais le terme a déjà été établi) - un ensemble de commutateurs connectés les uns aux autres par des liaisons inter-commutateurs ( ISL - Lien InterSwitch).

Les SAN hautement fiables incluent nécessairement deux (et parfois plus) structures, puisque la structure elle-même constitue un point de défaillance unique. Ceux qui ont déjà observé les conséquences d'une sonnerie dans le réseau ou d'un mouvement habile du clavier qui met dans le coma un noyau ou un commutateur de distribution firmware échoué ou en équipe, ils comprennent de quoi nous parlons.

Les usines peuvent avoir une topologie identique (miroir) ou être différentes. Par exemple, une structure peut être composée de quatre commutateurs et une autre d'un seul, et seuls les nœuds hautement critiques peuvent y être connectés.

Topologie

On distingue les types suivants de topologies d'usine :

Cascade- les interrupteurs sont connectés en série. S’il y en a plus de deux, alors ce n’est pas fiable et improductif.

Anneau- cascade fermée. C’est plus fiable qu’une simple cascade, même si grandes quantités participants (plus de 4), les performances en souffriront. Et une seule panne de l'ISL ou de l'un des commutateurs transforme le circuit en cascade avec toutes les conséquences.

engrener). Arrive Plein maillage- lorsque chaque interrupteur se connecte à chacun. Caractérisé par une fiabilité, des performances et un prix élevés. Le nombre de ports requis pour les communications entre commutateurs augmente de façon exponentielle avec l'ajout de chaque nouveau commutateur au circuit. Avec une certaine configuration, il n'y aura tout simplement plus de ports pour les nœuds - tout le monde sera occupé par ISL. Maillage partiel- toute association chaotique d'interrupteurs.

Centre/périphérie (Noyau/Bord)- proche de la topologie LAN classique, mais sans couche de distribution. Souvent, le stockage est connecté aux commutateurs Core et les serveurs sont connectés à Edge. Bien qu'une couche (niveau) supplémentaire de commutateurs Edge puisse être allouée au stockage. En outre, le stockage et les serveurs peuvent être connectés à un seul commutateur pour améliorer les performances et réduire le temps de réponse (c'est ce qu'on appelle la localisation). Cette topologie se caractérise par une bonne évolutivité et une bonne gérabilité.

Zonage (zonage, zonage)

Une autre technologie typique du SAN. C'est la définition des paires initiateur-cible. Autrement dit, quels serveurs peuvent avoir accès à quelles ressources de disque, afin qu'il ne s'avère pas que tous les serveurs voient tout lecteurs possibles. Ceci est obtenu comme suit:

• les paires sélectionnées sont ajoutées aux zones précédemment créées sur le switch ;
• les zones sont placées dans des ensembles de zones (ensemble de zones, configuration de zone) qui y sont créés ;
• les ensembles de zones sont activés dans la structure.

Pour un premier post sur le thème du SAN, je pense que cela suffit. Je m'excuse pour les images variées - je n'ai pas encore l'occasion de les dessiner moi-même au travail et je n'ai pas de temps à la maison. Il y avait une idée de le dessiner sur papier et de le prendre en photo, mais j'ai décidé que c'était mieux ainsi.

Enfin, en post-scriptum, j'énumérerai Directives de base pour la conception de la structure SAN.

• Concevez la structure de manière à ce qu'il n'y ait pas plus de trois commutateurs entre deux appareils finaux.
• Il est souhaitable que l'usine ne comprenne pas plus de 31 commutateurs.
• Il vaut la peine de définir l'ID de domaine manuellement avant d'introduire un nouveau commutateur dans la structure - cela améliore la gérabilité et permet d'éviter les problèmes liés au même ID de domaine, dans les cas, par exemple, de reconnexion d'un commutateur d'une structure à une autre.
• Avoir plusieurs routes équivalentes entre chaque périphérique de stockage et l'initiateur.
• En cas d'exigences de performances incertaines, partez d'un rapport entre le nombre de ports Nx (pour les périphériques finaux) et le nombre de ports ISL de 6:1 (recommandation EMC) ou 7:1 (recommandation Brocade). Ce ratio est appelé sursouscription.
• Recommandations de zonage :
  - utiliser des noms informatifs de zones et d'ensembles de zones ;
  - utiliser le zonage WWPN plutôt que basé sur les ports (basé sur les adresses des appareils, et non sur les ports physiques d'un commutateur spécifique) ;
  - chaque zone - un initiateur ;
  - nettoyer l'usine des zones « mortes ».
• Ayez une réserve de ports et de câbles libres.
• Disposer d'une réserve de matériel (interrupteurs). Au niveau du site - nécessairement, peut-être au niveau de l'usine.

Dans le cas le plus simple, un SAN se compose de systèmes de stockage, de commutateurs et de serveurs connectés par des canaux de communication optiques. En plus des systèmes de stockage sur disque direct, vous pouvez connecter des bibliothèques de disques, des bibliothèques de bandes (streamers), des périphériques de stockage de données sur le SAN. disques optiques(CD/DVD et autres), etc.

Un exemple d'infrastructure hautement fiable dans laquelle les serveurs sont connectés simultanément à un réseau local (à gauche) et à un réseau de stockage (à droite). Ce schéma permet d'accéder aux données situées sur le système de stockage en cas de panne d'un module processeur, d'un commutateur ou d'un chemin d'accès.

L'utilisation de SAN vous permet de fournir :

• gestion centralisée des ressources des serveurs et des systèmes de stockage de données ;
• connecter de nouvelles baies de disques et serveurs sans arrêter l'ensemble du système de stockage ;
• utiliser du matériel précédemment acheté en conjonction avec de nouveaux périphériques de stockage de données ;
• accès rapide et fiable aux périphériques de stockage de données situés à de grandes distances des serveurs, *sans pertes de performances significatives ;
• accélérer le processus de sauvegarde et de récupération des données - BURA.

Histoire

Le développement des technologies de réseau a conduit à l'émergence de deux solutions réseau pour les systèmes de stockage : le réseau de stockage (SAN) pour l'échange de données au niveau des blocs pris en charge par les systèmes de fichiers clients, et les serveurs pour le stockage des données sur le stockage en réseau (NAS). niveau du fichier. Pour distinguer les systèmes de stockage traditionnels de ceux en réseau, un autre rétronyme a été proposé : Direct Attached Storage (DAS).

Les successifs DAS, SAN et NAS apparus sur le marché reflètent l'évolution de la chaîne de communication entre les applications qui utilisent les données et les octets des supports contenant ces données. Il était une fois les programmes d'application eux-mêmes qui lisaient et écrivaient des blocs, puis les pilotes apparaissaient dans le cadre du système d'exploitation. Dans les DAS, SAN et NAS modernes, la chaîne se compose de trois maillons : le premier maillon est la création de matrices RAID, le deuxième est le traitement des métadonnées qui permettent d'interpréter les données binaires sous forme de fichiers et d'enregistrements, et le troisième est un service permettant de fournir des données à l'application. Ils diffèrent par le lieu et la manière dont ces liens sont mis en œuvre. Dans le cas du DAS, le système de stockage est « nu » ; il offre uniquement la possibilité de stocker et d'accéder aux données, et tout le reste est fait côté serveur, à commencer par les interfaces et les pilotes. Avec l'avènement du SAN, la fourniture RAID est transférée du côté du système de stockage ; tout le reste reste le même que dans le cas du DAS. Mais le NAS se distingue par le fait que les métadonnées sont également transférées au système de stockage pour garantir l'accès aux fichiers ; ici, le client ne peut prendre en charge que les services de données.

L’émergence du SAN est devenue possible après le développement du protocole Fibre Channel (FC) en 1988 et approuvé par l’ANSI comme norme en 1994. Le terme réseau de stockage remonte à 1999. Au fil du temps, FC a cédé la place à Ethernet et les réseaux IP-SAN dotés de connexions iSCSI se sont généralisés.

Idée serveur réseau Le stockage NAS appartient à Brian Randall de l'Université de Newcastle et a été implémenté sur les serveurs UNIX en 1983. Cette idée a connu un tel succès qu'elle a été reprise par de nombreuses entreprises, dont Novell, IBM et Sun, mais a finalement remplacé les leaders par NetApp et EMC.

En 1995, Garth Gibson développe les principes du NAS et crée des systèmes de stockage objet (OBS). Il a commencé par diviser toutes les opérations sur disque en deux groupes, l'un comprenant celles qui étaient effectuées plus fréquemment, comme la lecture et l'écriture, et l'autre, celles qui étaient effectuées moins fréquemment, comme les opérations avec des noms. Il propose alors un autre conteneur en plus des blocs et des fichiers, qu'il appelle un objet.

OBS propose un nouveau type d'interface, elle est appelée basée sur les objets. Les services de données client interagissent avec les métadonnées à l'aide de l'API Object. OBS stocke non seulement les données, mais prend également en charge RAID, stocke les métadonnées liées aux objets et prend en charge l'interface objet. DAS et SAN ainsi que NAS et OBS coexistent dans le temps, mais chaque type d'accès est plus adapté à un type spécifique de données et d'application.

Architecture SAN

Topologie du réseau

SAN est un réseau de données à haut débit conçu pour connecter des serveurs aux périphériques de stockage. Une variété de topologies SAN (point à point, boucle arbitrée et commutation) remplacent les connexions traditionnelles de bus serveur-stockage et offrent une plus grande flexibilité, performances et fiabilité. Le concept SAN est basé sur la possibilité de connecter n'importe lequel des serveurs à n'importe quel périphérique de stockage de données fonctionnant à l'aide du protocole Fibre Channel. Le principe d'interaction des nœuds dans un SAN avec des topologies point à point ou de commutation est illustré dans les figures. Dans un SAN à boucle arbitrée, le transfert de données s'effectue séquentiellement d'un nœud à l'autre. Afin de commencer la transmission des données, l'appareil émetteur lance un arbitrage pour le droit d'utiliser le support de transmission de données (d'où le nom de la topologie - Arbitrated Loop).

La base de transport du SAN est le protocole Fibre Channel, qui utilise à la fois des connexions de périphériques en cuivre et en fibre optique.

Composants SAN

Les composants SAN sont classés comme suit :

• Ressources de stockage de données ;
• Appareils implémentant l'infrastructure SAN ;

Adaptateurs de bus hôte

Ressources de stockage

Les ressources de stockage incluent des baies de disques, des lecteurs de bande et des bibliothèques Fibre Channel. Les ressources de stockage ne réalisent bon nombre de leurs capacités que lorsqu'elles sont incluses dans le SAN. Ainsi, les baies de disques haut de gamme peuvent répliquer les données entre les baies sur des réseaux Fibre Channel, et les bibliothèques de bandes peuvent transférer des données sur bande directement à partir des baies de disques avec une interface Fibre Channel, en contournant le réseau et les serveurs (sauvegarde sans serveur). Les plus populaires sur le marché sont les baies de disques d'EMC, Hitachi, IBM, Compaq (famille Storage Works, dont Compaq a hérité de Digital), et parmi les fabricants de bibliothèques de bandes, il convient de mentionner StorageTek, Quantum/ATL et IBM.

Appareils implémentant l’infrastructure SAN

Les périphériques qui implémentent l'infrastructure SAN sont des commutateurs Fibre Channel (commutateurs FC), des hubs (Fiber Channel Hub) et des routeurs (routeurs Fibre Channel-SCSI). Les hubs sont utilisés pour combiner des périphériques fonctionnant en mode Fibre Channel Arbitrated Loop (FC_AL)). L'utilisation de hubs permet de connecter et de déconnecter des appareils en boucle sans arrêter le système, puisque le hub ferme automatiquement la boucle si un appareil est déconnecté et ouvre automatiquement la boucle si un nouvel appareil y est connecté. Chaque changement de boucle s'accompagne d'un processus complexe de son initialisation. Le processus d'initialisation est en plusieurs étapes et jusqu'à ce qu'il soit terminé, l'échange de données dans la boucle est impossible.

Tous les SAN modernes sont construits sur des commutateurs, permettant une connexion réseau. Les commutateurs peuvent non seulement connecter des appareils Fibre Channel, mais également limiter l'accès entre les appareils, pour lesquels des zones sont créées sur les commutateurs. Les appareils placés dans des zones différentes ne peuvent pas communiquer entre eux. Le nombre de ports dans un SAN peut être augmenté en connectant les commutateurs les uns aux autres. Un groupe de commutateurs interconnectés est appelé Fibre Channel Fabric ou simplement Fabric. Les connexions entre les commutateurs sont appelées Interswitch Links, ou ISL en abrégé.

Logiciel

Le logiciel vous permet de mettre en œuvre une redondance des chemins d'accès du serveur aux baies de disques et distribution dynamique charges entre les pistes. Pour la plupart des baies de disques, il existe un moyen simple de déterminer que les ports accessibles via différents contrôleurs appartiennent au même disque. Un logiciel spécialisé maintient une table des chemins d'accès aux appareils et garantit que les chemins sont déconnectés en cas de catastrophe, connectant dynamiquement les nouveaux chemins et répartissant la charge entre eux. En règle générale, les fabricants de baies de disques proposent des logiciels spécialisés de ce type pour leurs baies. VERITAS Software produit le logiciel VERITAS Volume Manager, conçu pour organiser les volumes de disques logiques à partir de disques physiques et fournir une redondance des chemins d'accès aux disques, ainsi que la répartition de la charge entre eux pour la plupart des baies de disques connues.

Protocoles utilisés

Les protocoles de bas niveau sont utilisés dans les réseaux de stockage :

• Protocole Fibre Channel (FCP), transport SCSI sur Fibre Channel. Le protocole le plus utilisé actuellement. Disponible en options 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s et 10 Gbit/s.
• iSCSI, transport SCSI sur TCP/IP.
• FCoE, transport FCP/SCSI sur Ethernet pur.
• FCIP et iFCP, encapsulation et transmission de FCP/SCSI dans des paquets IP.
• HyperSCSI, transport SCSI sur Ethernet.
• Transport FICON sur Fibre Channel (utilisé uniquement par les mainframes).
• ATA sur Ethernet, transport ATA sur Ethernet.
• Transport SCSI et/ou TCP/IP sur InfiniBand (IB).

Avantages

• Haute fiabilité de l'accès aux données situées sur des systèmes de stockage externes. Indépendance de la topologie SAN des systèmes de stockage et des serveurs utilisés.
• Stockage centralisé des données (fiabilité, sécurité).
• Commutation centralisée et gestion des données pratiques.
• Déplacement du trafic d'E/S important vers un réseau distinct – déchargement du réseau local.
• Hautes performances et faible latence.
• Évolutivité et flexibilité de la structure logique SAN
• La taille géographique d’un SAN, contrairement au DAS classique, est pratiquement illimitée.
• La possibilité de répartir rapidement les ressources entre les serveurs.
• La possibilité de créer des solutions de cluster tolérantes aux pannes sans coûts supplémentaires, basées sur un SAN existant.
• Un schéma de sauvegarde simple : toutes les données sont au même endroit.
• Disponibilité de fonctionnalités et de services supplémentaires (instantanés, réplication à distance).
• Haut degré de sécurité SAN.

Le partage de systèmes de stockage simplifie généralement l'administration et ajoute beaucoup de flexibilité, puisque les câbles et les baies de disques n'ont pas besoin d'être physiquement transportés et reconnectés d'un serveur à un autre.

Un autre avantage est la possibilité de démarrer les serveurs directement depuis le réseau de stockage. Avec cette configuration, vous pouvez remplacer rapidement et facilement un

Dans cet article, nous examinerons quels types de systèmes de stockage de données (SDS) existent aujourd'hui, et nous considérerons également l'un des principaux composants du SDS - les interfaces de connexion externes (protocoles d'interaction) et les lecteurs sur lesquels les données sont stockées. Nous en ferons également une comparaison générale en fonction des capacités fournies. A titre d'exemple, nous nous référerons à la gamme de systèmes de stockage fournie par DELL.

• Exemples de modèles DAS
• Exemples de modèles de NAS
• Exemples de modèles SAN
• Types de supports de stockage et protocole d'interaction avec les systèmes de stockage Protocole Fibre Channel
• protocole iSCSI
• Protocole SAS
• Comparaison des protocoles de connexion du système de stockage

Types de systèmes de stockage existants

Dans le cas d'un PC séparé, le système de stockage peut être compris comme le stockage interne Disque dur ou système de disque (matrice RAID). En ce qui concerne les systèmes de stockage de données différents niveaux entreprises, alors traditionnellement trois technologies d'organisation du stockage des données peuvent être distinguées :

• Stockage en connexion directe (DAS) ;
• Stockage en réseau (NAS);
• Réseau de zone de stockage (SAN).

Les appareils DAS (Direct Attached Storage) sont une solution lorsqu'un périphérique de stockage de données est connecté directement à un serveur ou à un poste de travail, généralement via une interface utilisant le protocole SAS.

Périphériques NAS (Network Attached Storage) – autonomes intégrés système de disque, essentiellement, un serveur NAS, avec son propre système d'exploitation spécialisé et un ensemble de fonctions utiles pour démarrer rapidement le système et donner accès aux fichiers. Le système se connecte à un réseau régulier réseau informatique(LAN), et est solution rapide problèmes de manque d'espace disque libre disponible pour les utilisateurs de ce réseau.

Un réseau de stockage (SAN) est un réseau dédié spécial qui connecte les périphériques de stockage aux serveurs d'applications, généralement basé sur le protocole Fibre Channel ou le protocole iSCSI.

Examinons maintenant de plus près chacun des types de systèmes de stockage ci-dessus, leurs côtés positifs et négatifs.

Architecture du système de stockage DAS (Direct Attached Storage)

Les principaux avantages des systèmes DAS incluent leur faible coût (par rapport à d'autres solutions de stockage), leur facilité de déploiement et d'administration, ainsi que la vitesse élevée d'échange de données entre le système de stockage et le serveur. En fait, c'est précisément pour cette raison qu'ils ont acquis une grande popularité dans le segment des petits bureaux, des fournisseurs d'hébergement et des réseaux de petites entreprises. Dans le même temps, les systèmes DAS ont également leurs inconvénients, notamment une utilisation non optimale des ressources, puisque chaque système DAS nécessite la connexion d'un serveur dédié et permet de connecter un maximum de 2 serveurs à une étagère de disques dans une certaine configuration. .

Figure 1 : Architecture de stockage à connexion directe

• Coût assez bas. Essentiellement, ce système de stockage est un panier de disques contenant des disques durs situés à l’extérieur du serveur.
• Facile à déployer et à administrer.
• Grande vitesse d'échange entre la baie de disques et le serveur.

• Faible fiabilité. Si le serveur auquel ce stockage est connecté tombe en panne, les données ne seront plus disponibles.
• Faible degré de consolidation des ressources : toute la capacité est disponible sur un ou deux serveurs, ce qui réduit la flexibilité de la distribution des données entre les serveurs. En conséquence, il est nécessaire d'acheter soit plus de produits internes disques durs, ou installez des étagères de disques supplémentaires pour d'autres systèmes de serveur
• Faible utilisation des ressources.

Exemples de modèles DAS

Parmi les modèles intéressants d'appareils de ce type, je voudrais noter la programmation Série DELL PowerVault MD. Les modèles initiaux d'étagères de disques (JBOD) MD1000 et MD1120 vous permettent de créer des baies de disques contenant jusqu'à 144 disques. Ceci est obtenu grâce à la modularité de l'architecture : jusqu'à 6 périphériques peuvent être connectés à la matrice, trois étagères de disques par canal de contrôleur RAID. Par exemple, si nous utilisons un rack de 6 DELL PowerVault MD1120, nous implémenterons alors une baie avec un volume de données effectif de 43,2 To. Ces boîtiers de disques sont connectés par un ou deux câbles SAS aux ports externes des contrôleurs RAID installés sur les serveurs Dell PowerEdge et sont gérés par la console de gestion du serveur lui-même.

S'il est nécessaire de créer une architecture avec une tolérance aux pannes élevée, par exemple pour créer un cluster de basculement de MS Exchange ou d'un serveur SQL, le modèle DELL PowerVault MD3000 convient à ces fins. Ce système dispose déjà d'une logique active à l'intérieur du boîtier de disque et est complètement redondant grâce à l'utilisation de deux contrôleurs RAID actifs-actifs intégrés qui ont une copie miroir des données mises en mémoire cache.

Les deux contrôleurs traitent les flux de données de lecture et d'écriture en parallèle, et si l'un d'eux tombe en panne, le second « récupère » les données du contrôleur voisin. Parallèlement, la connexion à un contrôleur SAS de bas niveau à l'intérieur de 2 serveurs (cluster) peut être établie via plusieurs interfaces (MPIO), ce qui assure la redondance et l'équilibrage de charge dans les environnements Microsoft. Pour étendre l'espace disque, vous pouvez connecter 2 étagères de disques MD1000 supplémentaires au PowerVault MD3000.

Architecture du système de stockage NAS (Network Attached Storage)

La technologie NAS (sous-systèmes de stockage en réseau, Network Attached Storage) se développe comme une alternative aux serveurs universels qui portent de nombreuses fonctions (impression, applications, serveur de fax, messagerie, etc.). En revanche, les appareils NAS ne remplissent qu'une seule fonction : un serveur de fichiers. Et ils essaient de le faire le mieux possible, le plus facilement et le plus rapidement possible.

Les NAS se connectent à un réseau local et fournissent un accès aux données à un nombre illimité de clients hétérogènes (clients avec différents systèmes d'exploitation) ou à d'autres serveurs. Actuellement, presque tous les appareils NAS sont conçus pour être utilisés dans Réseaux Ethernet(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) basé sur les protocoles TCP/IP. Les périphériques NAS sont accessibles à l'aide de protocoles d'accès aux fichiers spéciaux. Les protocoles d'accès aux fichiers les plus courants sont CIFS, NFS et DAFS. Ces serveurs contiennent des systèmes d'exploitation spécialisés tels que MS Windows Storage Server.

Figure 2 : Architecture de stockage en réseau

• Le faible coût et la disponibilité de ses ressources non seulement pour les serveurs individuels, mais également pour tous les ordinateurs de l'organisation.
• Facilité de partage des ressources.
• Facilité de déploiement et d'administration
• Polyvalence pour les clients (un serveur peut servir les clients MS, Novell, Mac, Unix)

• L'accès aux informations via les protocoles du « système de fichiers réseau » est souvent plus lent que l'accès à un disque local.
• La plupart des serveurs NAS bon marché n'offrent pas la méthode rapide et flexible d'accès aux données au niveau bloc inhérent aux systèmes SAN, plutôt qu'au niveau fichier.

Exemples de modèles de NAS

DANS actuellement solutions NAS classiques telles que PowerVault NF100/500/600. Il s'agit de systèmes basés sur des serveurs Dell grand public à 1 et 2 processeurs, optimisés pour le déploiement rapide des services NAS. Ils vous permettent de créer un stockage de fichiers jusqu'à 10 To (PowerVault NF600) à l'aide de disques SATA ou SAS et de connecter ce serveur à un réseau local. Il existe également des solutions intégrées plus performantes, telles que PowerVault NX1950, qui peuvent accueillir 15 disques et peuvent être étendues à 45 en connectant des boîtiers de disques MD1000 supplémentaires.

Un avantage majeur du NX1950 est la capacité de travailler non seulement avec des fichiers, mais également avec des blocs de données au niveau du protocole iSCSI. De plus, la variété NX1950 peut fonctionner comme une « passerelle », vous permettant d'organiser accès aux fichiers aux systèmes de stockage basés sur iSCSI (avec méthode d'accès par bloc), par exemple MD3000i ou Dell EqualLogic PS5x00.

Architecture du système de stockage SAN (Storage Area Network)

Un réseau de stockage (SAN) est un réseau dédié spécial qui connecte les périphériques de stockage aux serveurs d'applications, généralement basé sur le protocole Fibre Channel ou sur le protocole iSCSI de plus en plus populaire. Contrairement au NAS, le SAN n'a pas de notion de fichiers : les opérations sur les fichiers sont effectuées sur des serveurs connectés au SAN. SAN fonctionne par blocs, comme un gros disque dur. Le résultat idéal d'un SAN est la possibilité d'accéder à n'importe quel serveur sous n'importe quel système opérateurà n'importe quelle partie de la capacité du disque située dans le SAN. Les éléments finaux du SAN sont des serveurs d'applications et des systèmes de stockage (baies de disques, bibliothèques de bandes, etc.). Et entre eux, comme dans un réseau classique, se trouvent des adaptateurs, des commutateurs, des ponts et des hubs. ISCSI est un protocole plus « convivial » car il repose sur l'utilisation d'une infrastructure Ethernet standard – cartes réseau, commutateurs, câbles. De plus, les systèmes de stockage basés sur iSCSI sont les plus populaires pour les serveurs virtualisés en raison de la facilité de configuration du protocole.

Figure 3 : Architecture du réseau de zone de stockage

• Haute fiabilité de l'accès aux données situées sur des systèmes de stockage externes. Indépendance de la topologie SAN des systèmes de stockage et des serveurs utilisés.
• Stockage centralisé des données (fiabilité, sécurité).
• Commutation centralisée et gestion des données pratiques.
• Déplace le trafic d’E/S important vers un réseau distinct, déchargeant ainsi le réseau local.
• Hautes performances et faible latence.
• Évolutivité et flexibilité de la structure logique SAN
• La possibilité d'organiser des sauvegardes, des systèmes de stockage à distance et un système de sauvegarde et de récupération de données à distance.
• La possibilité de créer des solutions de cluster tolérantes aux pannes sans coûts supplémentaires, basées sur un SAN existant.

• Coût plus élevé
• Difficulté à configurer les systèmes FC
• La nécessité d'une certification de spécialistes des réseaux FC (iSCSI est un protocole plus simple)
• Exigences plus strictes en matière de compatibilité et de validation des composants.
• En raison du coût élevé, l'apparition d'« îlots » DAS dans les réseaux basés sur le protocole FC, lorsque des serveurs uniques avec des espace disque, des serveurs NAS ou des systèmes DAS en raison de contraintes budgétaires.

Exemples de modèles SAN

À l'heure actuelle, il existe un choix assez large de baies de disques pour la construction de SAN, allant des modèles destinés aux petites et moyennes entreprises, comme la série DELL AX, qui permettent de créer des capacités de stockage allant jusqu'à 60 To, et se terminant avec des baies de disques pour les grandes entreprises, la série DELL/EMC CX4, ils permettent de créer des capacités de stockage allant jusqu'à 950 To. Il existe une solution peu coûteuse basée sur iSCSI, il s'agit du PowerVault MD3000i - la solution vous permet de connecter jusqu'à 16 à 32 serveurs, vous pouvez installer jusqu'à 15 disques dans un seul appareil et étendre le système avec deux étagères MD1000, créant ainsi un Baie de 45 To.

Le système Dell EqualLogic basé sur le protocole iSCSI mérite une mention particulière. Il se positionne comme un système de stockage à l'échelle de l'entreprise et son prix est comparable à celui des systèmes Dell | EMC CX4, avec une architecture de ports modulaire prenant en charge à la fois le protocole FC et le protocole iSCSI. Le système EqualLogic est peer-to-peer, ce qui signifie que chaque boîtier de disque dispose de contrôleurs RAID actifs. Lors de la connexion de ces baies à système unifié, les performances du pool de disques augmentent progressivement avec l'augmentation du volume de stockage de données disponible. Le système vous permet de créer des baies de plus de 500 To, peut être configuré en moins d'une heure et ne nécessite pas de connaissances spécialisées de la part des administrateurs.

Le modèle de licence est également différent des autres et inclut déjà dans le prix initial toutes les options d'instantanés possibles, les outils de réplication et d'intégration dans divers systèmes d'exploitation et applications. Ce système est considéré comme l'un des plus systèmes rapides dans les tests pour MS Exchange (ESRP).

Types de supports de stockage et protocole d'interaction avec les systèmes de stockage

Après avoir décidé du type de système de stockage qui vous convient le mieux pour résoudre certains problèmes, vous devez passer au choix d'un protocole d'interaction avec le système de stockage et à la sélection des lecteurs qui seront utilisés dans le système de stockage.

Actuellement, les disques SATA et SAS sont utilisés pour stocker des données dans des baies de disques. Les disques à choisir pour le stockage dépendent de tâches spécifiques. Plusieurs faits méritent d’être soulignés.

Disques SATA II :

• Tailles de disque uniques jusqu'à 1 To disponibles
• Vitesse de rotation 5400-7200 tr/min
• Vitesse d'E/S jusqu'à 2,4 Gbit/s
• Le MTBF est environ deux fois inférieur à celui des disques SAS.
• Moins fiable que les disques SAS.
• Environ 1,5 fois moins cher que les disques SAS.

• Tailles de disque unique jusqu'à 450 Go disponibles
• Vitesse de rotation 7200 (NearLine), 10000 et 15000 RPM
• Vitesse d'E/S jusqu'à 3,0 Gbit/s
• Le MTBF est deux fois plus long que celui des disques SATA II.
• Des disques plus fiables.

Important! L'année dernière, la production industrielle de disques SAS avec une vitesse de rotation réduite à 7 200 tr/min (Near-line SAS Drive) a commencé. Cela a permis d'augmenter la quantité de données stockées sur un disque à 1 To et de réduire la consommation d'énergie des disques dotés d'une interface haut débit. Malgré le fait que le coût de ces disques soit comparable au coût Disques SATA II, et la fiabilité et la vitesse d'E/S sont restées au niveau des disques SAS.

Ainsi, à l’heure actuelle, il vaut la peine de réfléchir sérieusement aux protocoles de stockage de données que vous allez utiliser dans le cadre du stockage d’entreprise.

Jusqu'à récemment, les principaux protocoles d'interaction avec les systèmes de stockage étaient FibreChannel et SCSI. Désormais, SCSI a été remplacé par les protocoles iSCSI et SAS, ayant étendu ses fonctionnalités. Examinons ci-dessous les avantages et les inconvénients de chacun des protocoles et des interfaces correspondantes pour se connecter au système de stockage.

Protocole Fibre Channel

En pratique, le Fibre Channel (FC) moderne a des vitesses de 2 Gbit/s (Fiber Channel 2 Gb), 4 Gbit/s (Fiber Channel 4 Gb) full-duplex ou 8 Gbit/s, c'est-à-dire que cette vitesse est fournie simultanément dans les deux sens. À de telles vitesses, les distances de connexion sont pratiquement illimitées - des 300 mètres standards sur les équipements les plus « ordinaires » à plusieurs centaines, voire milliers de kilomètres lors de l'utilisation d'équipements spécialisés. Le principal avantage du protocole FC est la possibilité de combiner de nombreux périphériques de stockage et hôtes (serveurs) en réseau unique stockage de données (SAN). Dans le même temps, il n'y a aucun problème de distribution d'appareils sur de longues distances, de possibilité d'agrégation de canaux, de possibilité de chemins d'accès redondants, de « branchement à chaud » d'équipements et d'une plus grande immunité au bruit. Mais d'un autre côté, l'installation et la maintenance des baies de disques utilisant FC sont coûteuses et nécessitent une main-d'œuvre élevée.

Important! Il convient de distinguer les deux termes protocole Fibre Channel et interface Fibre Channel. Le protocole Fibre Channel peut fonctionner sur différentes interfaces, aussi bien sur une connexion fibre optique avec différentes modulations que sur des connexions cuivre.

• Évolutivité flexible du stockage ;
• Permet de créer des systèmes de stockage sur des distances importantes (mais plus courtes que dans le cas du protocole iSCSI ; où, en théorie, l'ensemble du réseau IP mondial peut faire office de support.
• Grandes possibilités de réservation.

• Coût élevé de la solution ;
• Des coûts encore plus élevés lors de l’organisation d’un réseau FC sur des centaines ou des milliers de kilomètres
• Forte intensité de travail lors de la mise en œuvre et de la maintenance.

Important! Outre l'émergence du protocole FC8 Gb/s, on attend l'émergence du protocole FCoE (Fibre Channel over Ethernet), qui permettra d'utiliser les réseaux IP standards pour organiser l'échange de paquets FC.

protocole iSCSI

iSCSI (encapsulation SCSI basée sur IP) permet aux utilisateurs de créer des réseaux de stockage basés sur IP à l'aide d'une infrastructure Ethernet et de ports RJ45. De cette manière, iSCSI surmonte les limites du stockage directement connecté, notamment l'incapacité de partager les ressources entre les serveurs et l'incapacité d'étendre la capacité sans arrêter les applications. La vitesse de transfert est actuellement limitée à 1 Gb/s (Gigabit Ethernet), mais cette vitesse est suffisante pour la plupart des applications métiers des moyennes entreprises, et cela est confirmé par de nombreux tests. Il est intéressant de noter que ce n'est pas tant la vitesse de transfert des données sur un canal qui est importante, mais les algorithmes de fonctionnement des contrôleurs RAID et la possibilité de regrouper des baies en un seul pool, comme c'est le cas avec DELL EqualLogic, lorsque trois 1 Go les ports sont utilisés sur chaque baie et l'équilibrage de charge se produit entre les baies d'un groupe.

Il est important de noter que les SAN basés sur le protocole iSCSI offrent les mêmes avantages que les SAN utilisant le protocole Fibre Channel, mais en même temps, les procédures de déploiement et de gestion du réseau sont simplifiées, et le coût de ce système de stockage est considérablement réduit. réduit.

• La haute disponibilité;
• Évolutivité ;
• Facilité d'administration, grâce à l'utilisation de la technologie Ethernet ;
• Plus bas prix organiser un SAN en utilisant le protocole iSCSI plutôt qu'en utilisant FC.
• Intégration facile dans les environnements de virtualisation

• Il existe certaines restrictions concernant l'utilisation de systèmes de stockage avec le protocole iSCSI avec certaines applications OLAP et OLTP, avec des systèmes temps réel et lorsque vous travaillez avec un grand nombre de flux vidéo au format HD.
• Les systèmes de stockage de haut niveau basés sur iSCSI, ainsi que les systèmes de stockage avec le protocole FC, nécessitent l'utilisation de commutateurs Ethernet rapides et coûteux.
• Il est recommandé d'utiliser soit un Commutateurs Ethernet, ou organiser un VLAN pour séparer les flux de données. La conception du réseau n'est pas une partie moins importante du projet que lors du développement des réseaux FC.

Important! Les fabricants promettent de produire bientôt en masse des SAN basés sur le protocole iSCSI et prenant en charge des taux de transfert de données allant jusqu'à 10 Gb/s. La version finale du protocole DCE (Data Center Ethernet) est également en préparation ; l'apparition massive d'appareils prenant en charge le protocole DCE est attendue d'ici 2011.

Du point de vue des interfaces utilisées, le protocole iSCSI utilise des interfaces Ethernet 1Gbit/C, et il peut s'agir d'interfaces soit en cuivre, soit en fibre optique lorsqu'elles fonctionnent sur de longues distances.

Protocole SAS

Le protocole SAS et l'interface du même nom sont conçus pour remplacer le SCSI parallèle et atteindre un débit plus élevé que le SCSI. Bien que SAS utilise une interface série par opposition à l'interface parallèle utilisée par le SCSI traditionnel, les commandes SCSI sont toujours utilisées pour contrôler les périphériques SAS. SAS vous permet de fournir une connexion physique entre une baie de données et plusieurs serveurs sur de courtes distances.

• Prix ​​acceptable ;
• Facilité de consolidation du stockage - bien que le stockage basé sur SAS ne puisse pas se connecter à autant d'hôtes (serveurs) que les configurations SAN utilisant les protocoles FC ou iSCSI, lors de l'utilisation du protocole SAS, il n'y a aucune difficulté avec des équipements supplémentaires pour organiser le stockage partagé pour plusieurs serveurs.
• Le protocole SAS permet un débit plus élevé en utilisant des connexions à 4 canaux au sein d'une seule interface. Chaque canal fournit 3 Gb/s, ce qui vous permet d'atteindre un taux de transfert de données de 12 Gb/s (actuellement la vitesse de transfert de données la plus élevée pour les systèmes de stockage).

• Portée limitée - la longueur du câble ne peut pas dépasser 8 mètres. Ainsi, un stockage avec une connexion via le protocole SAS ne sera optimal que lorsque les serveurs et baies sont situés dans le même rack ou dans la même salle serveur ;
• Le nombre d'hôtes (serveurs) connectés est généralement limité à plusieurs nœuds.

Important! En 2009, la technologie SAS devrait apparaître avec une vitesse de transfert de données sur un canal de 6 Gbit/s, ce qui augmentera considérablement l'attrait de l'utilisation de ce protocole.

Comparaison des protocoles de connexion de stockage

Vous trouverez ci-dessous un tableau récapitulatif comparant les capacités de divers protocoles d'interaction avec les systèmes de stockage.

Paramètre	Protocoles de connexion au stockage
Architecture	Les commandes SCSI sont encapsulées dans un paquet IP et transmises via Ethernet, transmission série	Transmission série de commandes SCSI	Accès commuté
Distance entre la baie de disques et le nœud (serveur ou commutateur)	Limité uniquement par la distance des réseaux IP.	Pas plus de 8 mètres entre les appareils.	50 000 mètres sans utilisation de répéteurs spécialisés
Évolutivité	Des millions d'appareils – lorsque vous travaillez sur le protocole IPv6.	32 appareils	256 appareils 16 millions d'appareils si vous utilisez l'architecture FC-SW (fabricswitches)
Performance	1 Gb/s (développement prévu jusqu'à 10 Gb/s)	3 Gb/s en utilisant 4 ports, jusqu'à 12 Gb/s (en 2009 jusqu'à 6 Gb/s sur un port)	Jusqu'à 8 Go/s
Niveau d'investissement (coûts de mise en œuvre)	Mineur – Ethernet est utilisé	Moyenne	Significatif

Ainsi, à première vue, les solutions présentées sont assez clairement réparties selon leur conformité aux exigences du client. Cependant, dans la pratique, tout n'est pas si simple : des facteurs supplémentaires sont inclus sous la forme de restrictions budgétaires, de la dynamique de développement de l'organisation (et de la dynamique d'augmentation du volume d'informations stockées), des spécificités du secteur, etc.

Avec l'augmentation quotidienne de la complexité des systèmes informatiques en réseau et des solutions d'entreprise mondiales, le monde a commencé à exiger des technologies qui donneraient une impulsion à la renaissance des systèmes de stockage d'informations d'entreprise (systèmes de stockage). Désormais, une seule technologie apporte des performances jamais vues auparavant, une énorme évolutivité et des avantages exceptionnels au trésor mondial d'avancées en matière de stockage. coût total possessions. Les circonstances apparues avec l'avènement de la norme FC-AL (Fibre Channel - Arbitrated Loop) et du SAN (Storage Area Network), qui se développe sur sa base, promettent une révolution dans les technologies informatiques orientées données.

« L'évolution la plus significative en matière de stockage que nous ayons connue depuis 15 ans »

Data Communications International, 21 mars 1998

Définition formelle du SAN telle qu'interprétée par la Storage Network Industry Association (SNIA) :

« Un réseau dont la tâche principale est de transférer des données entre les systèmes informatiques et les périphériques de stockage de données, ainsi qu'entre les systèmes de stockage eux-mêmes. Un SAN se compose d'une infrastructure de communication qui fournit une connectivité physique et est également responsable de la couche de gestion, qui intègre les communications, le stockage et systèmes informatiques, transmettant des données en toute sécurité.

Dictionnaire technique SNIA, copyright Storage Network Industry Association, 2000

Options d'organisation de l'accès aux systèmes de stockage

Il existe trois options principales pour organiser l'accès aux systèmes de stockage :

• SAS (Server Attached Storage), stockage attaché au serveur ;
• NAS (Network Attached Storage), stockage connecté au réseau ;
• SAN (Storage Area Network), réseau de stockage de données.

Considérons les topologies des systèmes de stockage correspondants et leurs fonctionnalités.

SAS

Un système de stockage connecté au serveur. Méthode familière et traditionnelle de connexion d'un système de stockage à une interface haut débit d'un serveur, généralement une interface SCSI parallèle.

Figure 1. Stockage connecté au serveur

L'utilisation d'un boîtier distinct pour le système de stockage dans la topologie SAS n'est pas obligatoire.

Le principal avantage d'un stockage connecté à un serveur par rapport aux autres options est son faible prix et ses hautes performances basées sur un stockage pour un serveur. Cette topologie est la plus optimale dans le cas de l'utilisation d'un seul serveur via lequel est organisé l'accès au tableau de données. Mais il présente encore un certain nombre de problèmes qui ont incité les concepteurs à rechercher d'autres options pour organiser l'accès aux systèmes de stockage de données.

Les fonctionnalités de SAS incluent :

• L'accès aux données dépend du système d'exploitation et du système de fichiers (en général) ;
• La complexité d'organiser des systèmes à haute disponibilité ;
• Faible coût;
• Hautes performances au sein d'un seul nœud ;
• Vitesse de réponse réduite lors du chargement du serveur qui sert le stockage.

NAS

Système de stockage connecté au réseau. Cette possibilité d'organiser l'accès est apparue relativement récemment. Son principal avantage est la facilité d’intégration système supplémentaire stockage de données dans les réseaux existants, mais en soi, il n'apporte pas d'amélioration radicale à l'architecture de stockage. En fait, le NAS est un pur serveur de fichiers et vous pouvez aujourd'hui trouver de nombreuses nouvelles implémentations de NAS de type stockage basées sur la technologie Thin Server.

Figure 2. Stockage en réseau.

Caractéristiques du NAS :

• Serveur de fichiers dédié ;
• L'accès aux données est indépendant du système d'exploitation et de la plateforme ;
• Facilité d'administration ;
• Facilité d'installation maximale ;
• Faible évolutivité ;
• Conflit avec le trafic LAN/WAN.

Le stockage construit à l'aide de la technologie NAS est une option idéale pour les serveurs bon marché avec un ensemble minimal de fonctions.

SAN

Les réseaux de stockage de données ont commencé à se développer intensivement et à être mis en œuvre seulement en 1999. La base d'un SAN est un réseau distinct du LAN/WAN, qui sert à organiser l'accès aux données des serveurs et des postes de travail qui les traitent directement. Un tel réseau est créé sur la base de la norme Fibre Channel, qui confère aux systèmes de stockage les avantages des technologies LAN/WAN et la possibilité d'organiser des plates-formes standard pour des systèmes à haute disponibilité et à forte intensité de demande. Le seul inconvénient du SAN aujourd'hui est le prix relativement élevé des composants, mais le coût total de possession des systèmes d'entreprise construits à l'aide de la technologie des réseaux de stockage est assez faible.

Figure 3. Réseau de zone de stockage.

Les principaux avantages du SAN incluent presque toutes ses fonctionnalités :

• Indépendance de la topologie SAN des systèmes de stockage et des serveurs ;
• Gestion centralisée pratique ;
• Aucun conflit avec le trafic LAN/WAN ;
• Sauvegarde pratique des données sans charger le réseau local et les serveurs ;
• Haute performance;
• Haute évolutivité ;
• Grande flexibilité ;
• Haute disponibilité et tolérance aux pannes.

Il convient également de noter que cette technologie est encore assez jeune et qu'elle devrait connaître dans un avenir proche de nombreuses améliorations dans le domaine de la standardisation de la gestion et des méthodes d'interaction des sous-réseaux SAN. Mais on peut espérer que cela ne fera que menacer les pionniers de perspectives supplémentaires de championnat.

FC comme base pour construire un SAN

Tout comme un réseau local, un SAN peut être créé à l'aide de diverses topologies et supports. Lors de la construction d'un SAN, une interface SCSI parallèle et Fibre Channel ou, par exemple, SCI (Scalable Coherent Interface) peuvent être utilisés, mais SAN doit sa popularité croissante à Fibre Channel. La conception de cette interface a impliqué des experts possédant une expérience significative dans le développement d'interfaces de canal et de réseau, et ils ont réussi à combiner toutes les caractéristiques positives importantes des deux technologies afin d'obtenir quelque chose de nouveau vraiment révolutionnaire. Quoi exactement?

Principales caractéristiques clés de la chaîne :

• Faible latence
• Vitesses élevées
• Grande fiabilité
• Topologie point à point
• Petites distances entre les nœuds
• Dépendance à la plateforme

et interfaces réseau :

• Topologies multipoints
• Longues distances
• Haute évolutivité
• Faibles vitesses
• De longs retards

fusionné dans Fibre Channel :

• Vitesses élevées
• Indépendance du protocole (niveaux 0 à 3)
• Longues distances
• Faible latence
• Grande fiabilité
• Haute évolutivité
• Topologies multipoints

Traditionnellement, les interfaces de stockage (c'est-à-dire ce qui se trouve entre l'hôte et les périphériques de stockage) constituent un obstacle à l'augmentation des performances et de la capacité des systèmes de stockage. Dans le même temps, les tâches applicatives nécessitent une augmentation significative de la capacité matérielle, ce qui entraîne à son tour la nécessité d'augmenter le débit des interfaces de communication avec les systèmes de stockage. Ce sont précisément les problèmes liés à la création d’un accès flexible aux données à haut débit que Fibre Channel contribue à résoudre.

La norme Fibre Channel a été finalisée au cours des dernières années (de 1997 à 1999), au cours desquelles un énorme travail a été réalisé pour harmoniser l'interaction des différents fabricants de composants, et tout a été fait pour faire passer Fibre Channel d'une technologie purement conceptuelle à real, qui a reçu un soutien sous forme d'installations dans des laboratoires et des centres informatiques. En 1997, les premiers échantillons commerciaux de composants essentiels à la construction de SAN basés sur FC, tels que des adaptateurs, des hubs, des commutateurs et des ponts, ont été conçus. Ainsi, depuis 1998, FC est utilisé à des fins commerciales dans des projets commerciaux, de fabrication et à grande échelle pour la mise en œuvre de systèmes critiques en cas de panne.

Fibre Channel est une norme industrielle ouverte pour les interfaces série à haut débit. Il permet une connexion aux serveurs et aux systèmes de stockage à une distance allant jusqu'à 10 km (en utilisant un équipement standard) à une vitesse de 100 Mo/s (au Cebit"2000, des échantillons de produits ont été présentés qui utilisent la nouvelle norme Fibre Channel avec des vitesses de 200 Mo/s par anneau, et dans des conditions de laboratoire, les implémentations de la nouvelle norme fonctionnent déjà à des vitesses de 400 Mo/s, soit 800 Mo/s en utilisant un double anneau).(Au moment de la publication de l'article , un certain nombre de fabricants avaient déjà commencé à commercialiser des cartes réseau et des commutateurs avec FC 200 Mo/s.) Fibre Channel prend simultanément en charge une variété de protocoles standard (y compris TCP/IP et SCSI-3) sur un seul support physique, ce qui simplifie potentiellement le construction d'une infrastructure réseau, tout en offrant également des opportunités de réduire les coûts d'installation et de maintenance. L'utilisation de sous-réseaux séparés pour LAN/WAN et SAN présente un certain nombre d'avantages et est recommandée par défaut.

L'un des avantages les plus importants de Fibre Channel, outre les paramètres de vitesse (qui, d'ailleurs, ne sont pas toujours les principaux pour les utilisateurs SAN et peuvent être mis en œuvre à l'aide d'autres technologies), est la possibilité de travailler sur de longues distances et la flexibilité de la topologie, qui est devenue la nouvelle norme des technologies de réseau. Ainsi, le concept de construction d'une topologie de réseau de stockage est basé sur les mêmes principes que les réseaux traditionnels, généralement basés sur des hubs et des commutateurs, qui aident à éviter les baisses de vitesse à mesure que le nombre de nœuds augmente et créent la possibilité d'organiser facilement des systèmes sans un seul point. d'échec.

Pour mieux comprendre les avantages et les fonctionnalités de cette interface, nous présentons une description comparative du FC et du Parallel SCSI sous forme de tableau.

Tableau 1. Comparaison des technologies Fibre Channel et Parallel SCSI

La norme Fibre Channel suppose l'utilisation de diverses topologies, telles que point à point, hub en anneau ou FC-AL (Loop ou Hub FC-AL), commutateur backbone (Fabric/Switch).

La topologie point à point est utilisée pour connecter un seul système de stockage à un serveur.

Loop ou Hub FC-AL - pour connecter plusieurs périphériques de stockage à plusieurs hôtes. En organisant un double anneau, la vitesse et la tolérance aux pannes du système augmentent.

Les commutateurs sont utilisés pour fournir des performances et une tolérance aux pannes maximales pour les systèmes complexes, de grande taille et étendus.

Grâce à la flexibilité du réseau, SAN possède une fonctionnalité extrêmement importante : la capacité pratique de créer des systèmes tolérants aux pannes.

En proposant des solutions alternatives pour les systèmes de stockage et la possibilité de combiner plusieurs systèmes de stockage pour une redondance matérielle, SAN contribue à protéger les systèmes matériels et logiciels contre les pannes matérielles. Pour le démontrer, nous donnerons un exemple de création d'un système à deux nœuds sans points de défaillance.

Figure 4. Pas de point de défaillance unique.

La construction de trois systèmes de nœuds ou plus est réalisée en ajoutant simplement des serveurs supplémentaires au réseau FC et en les connectant aux deux hubs/commutateurs).

Lors de l’utilisation de FC, la création de systèmes tolérants aux catastrophes devient transparente. Les canaux de réseau pour les réseaux de stockage et locaux peuvent être posés sur la base de la fibre optique (jusqu'à 10 km ou plus en utilisant des amplificateurs de signal) comme support physique pour FC, tandis qu'un équipement standard est utilisé, ce qui permet de réduire considérablement le coût de tels systèmes.

En pouvant accéder à tous les composants SAN de n'importe où, nous disposons d'un réseau de données extrêmement flexible qui peut être géré. Il convient de noter que le SAN offre la transparence (la capacité de voir) tous les composants jusqu'aux disques des systèmes de stockage. Cette fonctionnalité a incité les fabricants de composants à tirer parti de leur expérience significative dans la création de systèmes de gestion LAN/WAN pour intégrer de riches capacités de surveillance et de gestion dans tous les composants SAN. Ces fonctionnalités incluent la surveillance et la gestion des nœuds individuels, des composants de stockage, des boîtiers, des périphériques réseau et des sous-structures réseau.

Le système de gestion et de surveillance SAN utilise des normes ouvertes telles que :

• Jeu de commandes SCSI
• Services de boîtier SCSI (SES)
• Technologie d'analyse et de reporting d'auto-surveillance SCSI (S.M.A.R.T.)
• SAF-TE (boîtiers à tolérance de pannes accessibles via SCSI)
• Protocole de gestion de réseau simple (SNMP)
• Gestion d'entreprise basée sur le Web (WBEM)

Les systèmes construits à l'aide des technologies SAN offrent non seulement à l'administrateur la possibilité de surveiller le développement et l'état des ressources de stockage, mais ouvrent également des opportunités de surveillance et de contrôle du trafic. Grâce à ces ressources, le logiciel de gestion SAN met en œuvre les schémas de planification de capacité de stockage et d'équilibrage de charge les plus efficaces sur les composants du système.

Les réseaux de stockage sont parfaitement intégrés aux infrastructures d’information existantes. Leur mise en œuvre ne nécessite aucune modification des réseaux LAN et WAN existants, mais étend uniquement les capacités systèmes existants, les déchargeant des tâches axées sur le transfert de grandes quantités de données. De plus, lors de l'intégration et de l'administration d'un SAN, il est très important que éléments clé Les réseaux prennent en charge le remplacement et l'installation à chaud, avec des capacités de configuration dynamique. Ainsi, l'administrateur peut ajouter tel ou tel composant ou le remplacer sans éteindre le système. Et l'ensemble de ce processus d'intégration peut être affiché visuellement dans un système de gestion graphique SAN.

Après avoir examiné les avantages ci-dessus, nous pouvons souligner un certain nombre de points clés qui affectent directement l'un des principaux avantages du réseau de stockage - le coût total de possession (Total Cost Ownership).

Une évolutivité incroyable permet à une entreprise utilisant un SAN d'investir dans des serveurs et du stockage selon ses besoins. Et aussi de préserver vos investissements dans des équipements déjà installés lors des changements de générations technologiques. Chaque nouveau serveur aura un accès haut débit au stockage et chaque gigaoctet supplémentaire Le stockage sera disponible pour tous les serveurs du sous-réseau sur commande de l’administrateur.

D'excellentes capacités de création de systèmes tolérants aux pannes peuvent apporter des avantages commerciaux directs en minimisant les temps d'arrêt et en sauvegardant le système en cas de catastrophe naturelle ou autre.

La contrôlabilité des composants et la transparence du système offrent la possibilité d'administrer de manière centralisée toutes les ressources de stockage, ce qui, à son tour, réduit considérablement le coût de leur support, dont le coût, en règle générale, représente plus de 50 % du coût. coût du matériel.

Impact du SAN sur les applications

Afin que nos lecteurs comprennent plus clairement l'utilité pratique des technologies abordées dans cet article, nous donnerons plusieurs exemples de problèmes appliqués qui, sans l'utilisation de réseaux de stockage, seraient résolus de manière inefficace, nécessiteraient d'énormes investissements financiers ou ne peut pas du tout être résolu par les méthodes standards.

Sauvegarde et récupération de données

En utilisant une interface SCSI traditionnelle, lors de la création de systèmes de sauvegarde et de récupération de données, l'utilisateur est confronté à un certain nombre de problèmes complexes qui peuvent être très facilement résolus à l'aide des technologies SAN et FC.

Ainsi, l'utilisation de réseaux de stockage amène la solution du problème de sauvegarde et de restauration à un nouveau niveau et offre la possibilité d'effectuer des sauvegardes plusieurs fois plus rapidement qu'auparavant, sans charger le réseau local et les serveurs de travaux de sauvegarde de données.

Clustering de serveurs

L'une des tâches typiques pour lesquelles un SAN est utilisé efficacement est le clustering de serveurs. Étant donné que l'un des points clés dans l'organisation de systèmes de cluster à haut débit fonctionnant avec des données est l'accès au stockage, avec l'avènement du SAN, la construction de clusters multi-nœuds au niveau matériel peut être résolue en ajoutant simplement un serveur connecté au SAN (cela peut être fait sans même éteindre le système, puisque les commutateurs FC prennent en charge le hot-plug). Lors de l'utilisation d'une interface SCSI parallèle, dont la connectivité et l'évolutivité sont bien pires que celles du FC, il serait difficile de créer des clusters orientés traitement des données avec plus de deux nœuds. Les commutateurs SCSI parallèles sont des périphériques très complexes et coûteux, mais pour FC, il s'agit d'un composant standard. Pour créer un cluster qui n'aura pas de point de défaillance unique, il suffit d'intégrer un SAN en miroir dans le système ( Technologie DOUBLE Chemin).

Dans le cadre du clustering, l'une des technologies RAIS (Redundant Array of Inexpensive Servers) semble particulièrement intéressante pour construire des systèmes de commerce Internet puissants et évolutifs et d'autres types de tâches nécessitant des besoins énergétiques accrus. Selon Alistair A. Croll, co-fondateur de Networkshop Inc, l'utilisation de RAIS est très efficace : « Par exemple, pour 12 000 à 15 000 $, vous pouvez acheter environ six serveurs Linux/Apache bon marché à un ou deux processeurs (Pentium III). La puissance, l'évolutivité et la tolérance aux pannes d'un tel système seront nettement supérieures à celles, par exemple, d'un serveur à quatre processeurs basé sur Processeurs Xeon, et le coût est le même.

Streaming vidéo simultané, partage de données

Imaginez une tâche dans laquelle vous devez éditer une vidéo sur plusieurs stations (disons > 5) ou simplement travailler sur d'énormes quantités de données. Transférer un fichier de 100 Go sur un réseau local vous prendra quelques minutes et, dans l’ensemble, y travailler sera une tâche très difficile. Avec un SAN, chaque poste de travail et serveur du réseau accède au fichier à des vitesses équivalentes à celles d'un disque local haut débit. Si vous avez besoin d'une autre station/serveur pour le traitement des données, vous pouvez l'ajouter au SAN sans éteindre le réseau, simplement en connectant la station au switch SAN et en lui accordant les droits d'accès au stockage. Si vous n'êtes plus satisfait des performances du sous-système de données, vous pouvez simplement ajouter un autre stockage et, en utilisant la technologie de distribution de données (par exemple, RAID 0), obtenir deux fois plus de performances.

Composants SAN de base

Mercredi

Des câbles en cuivre et optiques sont utilisés pour connecter les composants au sein de la norme Fibre Channel. Les deux types de câbles peuvent être utilisés simultanément lors de la création d'un SAN. La conversion d'interface est effectuée à l'aide de GBIC (Gigabit Interface Converter) et MIA (Media Interface Adapter). Les deux types de câbles offrent aujourd’hui la même vitesse de transfert de données. Le câble en cuivre est utilisé pour de courtes distances (jusqu'à 30 mètres), le câble optique - à la fois pour de courtes distances et pour des distances allant jusqu'à 10 km et plus. Des câbles optiques multimodes et monomodes sont utilisés. Le câble multimode est utilisé pour de courtes distances (jusqu'à 2 km). Le diamètre interne de la fibre optique d'un câble multimode est de 62,5 ou 50 microns. Pour atteindre des vitesses de transfert de 100 Mo/s (200 Mo/s full duplex) lors de l'utilisation de fibre multimode, la longueur du câble ne doit pas dépasser 200 mètres. Le câble monomode est utilisé pour les longues distances. La longueur d'un tel câble est limitée par la puissance du laser utilisé dans l'émetteur de signal. Le diamètre interne de la fibre optique d'un câble monomode est de 7 ou 9 microns, il permet le passage d'un seul faisceau.

Connecteurs, adaptateurs

Pour connecter les câbles en cuivre, des connecteurs DB-9 ou HSSD sont utilisés. HSSD est considéré comme plus fiable, mais DB-9 est utilisé tout aussi souvent car il est plus simple et moins cher. Le connecteur standard (le plus courant) pour les câbles optiques est le connecteur SC ; il offre une connexion claire et de haute qualité. Pour les connexions régulières, des connecteurs SC multimodes sont utilisés et pour les connexions à distance, des connecteurs monomodes sont utilisés. Les adaptateurs multiports utilisent des microconnecteurs.

Les adaptateurs FC les plus courants pour le bus PCI 64 bits. En outre, de nombreux adaptateurs FC sont produits pour le bus S-BUS ; des adaptateurs pour MCA, EISA, GIO, HIO, PMC, Compact PCI sont produits pour une utilisation spécialisée. Les plus populaires sont les cartes à port unique ; il existe des cartes à deux et quatre ports. Les adaptateurs PCI utilisent généralement des connecteurs DB-9, HSSD et SC. On trouve également souvent des adaptateurs basés sur GBIC, livrés avec ou sans modules GBIC. Les adaptateurs Fibre Channel diffèrent par les classes qu'ils prennent en charge et les différentes fonctionnalités qu'ils offrent. Pour comprendre les différences, voici un tableau comparatif des adaptateurs produits par QLogic.

Tableau des familles d'adaptateurs de bus hôte Fibre Channel
SANblade	64 bits	FCAL Pub. Boucle Privée	Port FL	Classe 3	Port F	Classe 2	Point à point	IP/SCSI	Un duplex plein	Bande FC	Spécifications de connexion à chaud PCI 1.0	Reconfiguration dynamique Solaris	VIВ	2 Go
Série 2100	PCI 33 et 66 MHz	X	X	X
Série 2200	PCI 33 et 66 MHz	X	X	X	X	X	X	X	X	X
	PCI 33 MHz	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X
	Bus 25 MHz	X	X	X	X	X	X	X	X	X		X
Série 2300	PCI-X 66 MHz/PCI-X 133 MHz	X	X	X	X	X	X	X	X	X			X	X

Moyeux

Les HUB Fibre Channel (hubs) sont utilisés pour connecter des nœuds à un anneau FC (FC Loop) et ont une structure similaire aux hubs Token Ring. Puisqu'un anneau cassé peut entraîner l'arrêt du fonctionnement du réseau, les hubs FC modernes utilisent des ports de contournement d'anneau (circuit de contournement de port PBC), qui permettent l'ouverture/fermeture automatique de l'anneau (connexion/déconnexion des systèmes connectés au hub). Généralement, les HUB FC prennent en charge jusqu'à 10 connexions et peuvent empiler jusqu'à 127 ports par anneau. Tous les appareils connectés au HUB reçoivent une bande passante commune qu'ils peuvent partager entre eux.

Commutateurs

Les commutateurs Fibre Channel (commutateurs) ont les mêmes fonctions que les commutateurs LAN familiers au lecteur. Ils fournissent des connexions à pleine vitesse et non bloquantes entre les nœuds. Tout nœud connecté à un commutateur FC reçoit une bande passante complète (avec évolutivité). À mesure que le nombre de ports réseau commutés augmente, débit augmente. Les commutateurs peuvent être utilisés conjointement avec des hubs (qui sont utilisés pour les zones qui ne nécessitent pas de bande passante dédiée pour chaque nœud) pour obtenir un rapport prix/performance optimal. Grâce à la mise en cascade, les commutateurs peuvent potentiellement être utilisés pour créer des réseaux FC avec 2 à 24 adresses (plus de 16 millions).

Des ponts

Les ponts FC (ponts ou multiplexeurs) sont utilisés pour connecter des périphériques SCSI parallèles à un réseau FC. Ils assurent la traduction des paquets SCSI entre les périphériques Fibre Channel et Parallel SCSI, dont des exemples sont État solide Bibliothèques de disques (SSD) ou de bandes magnétiques. Il convient de noter que dans Dernièrement Les fabricants commencent à produire presque tous les appareils pouvant être utilisés dans un SAN avec une interface FC intégrée pour une connexion directe aux réseaux de stockage.

Serveurs et stockage

Malgré le fait que les serveurs et le stockage sont loin d'être les composants les moins importants d'un SAN, nous ne nous attarderons pas sur leur description, car nous sommes sûrs que tous nos lecteurs les connaissent bien.

Au final, je voudrais ajouter que cet article n'est que le premier pas vers les réseaux de stockage. Pour bien comprendre le sujet, le lecteur doit accorder une grande attention aux caractéristiques de mise en œuvre des composants par les fabricants de SAN et aux outils de gestion de logiciels, car sans eux, un réseau de stockage n'est qu'un ensemble d'éléments permettant de changer de système de stockage, ce qui n'apportera pas vous bénéficiez de tous les avantages de la mise en œuvre d’un réseau de stockage.

Conclusion

Aujourd'hui, le Storage Area Network est une technologie relativement nouvelle qui pourrait bientôt se généraliser parmi les entreprises clientes. En Europe et aux États-Unis, les entreprises disposant d'un parc assez important de systèmes de stockage installés commencent déjà à se tourner vers les réseaux de stockage pour organiser le stockage avec le meilleur coût total de possession.

Les analystes prédisent qu'en 2005, un nombre important de serveurs milieu et haut de gamme seront livrés avec une interface Fibre Channel préinstallée (une tendance déjà visible aujourd'hui), et uniquement pour connexion interne les disques des serveurs utiliseront une interface SCSI parallèle. Aujourd'hui encore, lors de la construction de systèmes de stockage et de l'achat de serveurs milieu et haut de gamme, il faut prêter attention à cette technologie prometteuse, d'autant plus qu'elle permet aujourd'hui de mettre en œuvre un certain nombre de tâches bien moins coûteuses que l'utilisation de solutions spécialisées. De plus, si vous investissez dans la technologie SAN aujourd'hui, vous ne perdrez pas votre investissement demain car les fonctionnalités de Fibre Channel créent d'excellentes opportunités pour tirer parti de votre investissement d'aujourd'hui dans le futur.

P.S.

La version précédente de l'article avait été rédigée en juin 2000, mais en raison du manque d'intérêt massif pour la technologie des réseaux de stockage, la publication a été reportée à l'avenir. Cet avenir est arrivé aujourd'hui et j'espère que cet article encouragera le lecteur à prendre conscience de la nécessité de passer à la technologie des réseaux de stockage en tant que technologie avancée pour créer des systèmes de stockage et organiser l'accès aux données.