No Image

Что такое система хранения данных

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
22 января 2020

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.

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).

Следует обратить внимание, что категорическое разделение вида «SAN — это только сетевые диски, NAS — это только сетевая файловая система» 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 [1] .

Содержание

Типы сетей [ править | править код ]

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.
  • iSER, транспорт iSCSI через InfiniBand / RDMA.
  • SRP, транспорт SCSI через InfiniBand / RDMA
  • FCoE, транспортировка FCP/SCSI поверх «чистого» Ethernet.
  • FCIP и iFCP, инкапсуляция и передача FCP/SCSI в пакетах IP.
  • HyperSCSI, транспорт SCSI через Ethernet.
  • FICON транспорт через Fibre Channel (используется только мейнфреймами).
  • ATA over Ethernet, транспорт ATA через Ethernet.

Совместное использование устройств хранения [ править | править код ]

Движущей силой для развития сетей хранения данных стал взрывной рост объёма деловой информации (такой как электронная почта, базы данных и высоконагруженные файловые серверы), требующей высокоскоростного доступа 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 «виртуальных жестких дисков» (LUN’ов).

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.

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 существуют как промышленные ленточные библиотеки (на несколько тысяч лент) от ведущих брендов, так и low-end 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 [ править | править код ]

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 [2] . 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 Fibre Channel over IP (FCIP) 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.

Сравнение технологий обмена данными [ править | править код ]

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 RA > Топология сети [ править | править код ]
Читайте также:  Что такое скайп и как им пользоваться

Однокоммутаторная структура [ править | править код ]

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. [3]

Дерево или Каскадная структура [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

Решетка (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 [ править | править код ]

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

Центрально-распределённая [ править | править код ]

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

Производительность [ править | править код ]

Появление новых высокотехнологичных материалов способствует росту производительности сетей на базе Fibre Channel и Ethernet. Уже существуют коммутаторы, поддерживающие скорость передачи 10Gbit/s. Для этого используется новый тип трансивера — XFP, а также оптоволокно стандарта ОМ3. Росту скорости передачи способствует и то, что коммутаторы могут собирать на Inter Switch Link’ах транкгруппы из нескольких портов. Коммутаторы «SilkWorm» от Brocade могут собирать транк из восьми линков. Транков может быть несколько, если возникает такая необходимость.

Защитите бизнес от информационных рисков:

  • конфиденциальность корпоративных данных;
  • разграничение доступов;
  • управление паролями каждого сотрудника.

Подробнее.

Для того чтобы узнать, почему падает посещаемость сайта и снижаются позиции в поиске — следует провести технический аудит.

Согласно последним требованиям поисковых систем наличие адаптивного сайта является одним из важных условий выхода на топовые позиции.

Успех бизнеса в интернете напрямую связан с показателями конверсии — чем больше активных пользователей, тем выше продажи.

Получить новый сайт можно с льготным годовым администрированием.

Корпоративные социальные сети способны повышать лояльность сотрудников компании и отражать настроение внутри коллектива.

Система DynaAds — это сочетание полезного контента и нативной рекламы, отвечающих потребностям целевой аудитории.

Надежное хранение данных – задача, которую приходится решать каждой организации. Проблемы возникают, когда повышаются объемы информации и растут требования к ее защите. Современные системы хранения данных – это сложные программно-аппаратные комплексы, каждый из которых специально разрабатывается под нужды конкретного заказчика.

Что именно нужно компаниям, чтобы организовать работу с информацией наилучшим образом? Сориентироваться на высокотехнологичном рынке – непростая, но разрешимая задача. Давайте разбираться по порядку.

Что такое СХД и почему в ней возникла необходимость

Система хранения данных (СХД) представляет собой конгломерат программного обеспечения и специализированного оборудования, предназначенный для хранения и передачи информации больших объемов. Особенностью СХД является оптимальное распределение ресурсов при хранении информации на дисковых площадках

Необходимость в СХД возникла, когда массивы хранимой и передаваемой информации превысили все мыслимые на тот момент пределы. Согласно данным TAdviser, c 2010 г. объем хранимой информации каждый год возрастает примерно на 50% от ее первоначального объема. Растет и стоимость информации, поскольку от нее напрямую зависят все бизнес-процессы. TAdviser отмечает, что в России в третьем квартале 2014 года наблюдался рост емкости систем хранения данных на 22,3%, а стоимость СХД, поставленных на российском рынке, превысила $114,38 млн.

Надежное хранение данных и быстродействие доступа к ним требуют организации средств хранения, как отдельной подсистемы вычислительных комплексов. Эта подсистема должна быть грамотно спроектирована и внедрена, чтобы обеспечить возможность восстановления утраченных данных.

Применение СХД

Системы хранения данных в настоящее время применяются повсеместно: от хранения архивов видеонаблюдения в магазинах до работы с информацией в госструктурах, банках и на крупных предприятиях. В качестве отдельных примеров организации современных многоуровневых СХД последнего времени можно привести проекты агропромышленного холдинга «Разгуляй», «Банка Хоум Кредит», «Райффайзенбанка», телекоммуникационной компании «Мегафон».

Разработчики систем хранения данных

Наиболее авторитетны на рынке разработчики, располагающие обширными партнерскими и сервисными сетями по всему миру, вкладывающие крупные средства в создание и маркетинг новой продукции, имеющие миллиардные обороты в секторе СХД. Это такие известные и уважаемые бренды, как Dell, EMC, Fujitsu, Hitachi, HP, Violin, Symantec, NetApp, Oracle. Они контролируют около 80% рынка.

Организация системы хранения данных

СХД должна быть масштабируемой, то есть гибкой, отказо- и катастрофоустойчивой. Необходимо обеспечивать ее соответствие стандартам и требованиям информационной и физической безопасности.

В случаях, когда требуется хранение больших объемов данных, важно не просто создать СХД, но и сделать ее оптимальной для решения конкретных задач компании.

Варианты подключений

  • «Внутреннее» (подключения устройств и жестких дисков внутри одного хранилища: SCSI, Serial Attached SCSI (SAS), Serial ATA (SATA), Fibre Channel (FC). Накопитель устанавливается непосредственно на сервер.
  • «Внешнее» (FC, Fibre Channel over Ethernet (FCoE), SCSI, iSCSI. Накопитель подключается к серверу с помощью шины).
  • Кластерное (Infiniband). Подключение, организованное на основе кластеров (подсетей). Позволяет передавать данные с высокими скоростями за счет оптимальной маршрутизации
Читайте также:  Спд 32 что это такое

Основные элементы

СХД состоит из накопителей информации, серверов, инфраструктуры, обеспечивающей связь между ними, и системы управления.

Типы СХД

Системы хранения данных по типу накопителей информации делятся на три больших группы.

  • Дисковые. Используются самые первые, распространенные и недорогие накопители. В современных условиях существенным недостатком становится то, что скорость передачи информации ограничивается скоростью вращения шпинделя, на котором закреплены пластины жесткого диска, однако современные дисковые СХД очень экономичные и «умные» в сравнении с их предшественниками.
  • Ленточные (кассетные). Мобильность кассет в сочетании с возможностью длительного хранения и восстановления информации делают их популярным средством для создания надежного электронного архива с физическим ограничением доступа к информации. Широко используются в мультимедийных библиотеках, где особенно важна низкая стоимость терабайта информации.
  • Флэш. Полупроводниковые накопители отличаются высочайшей скоростью работы. Если у жесткого диска на обработку запроса уходит в среднем 6–7 мс, то для флэш-накопителей этот показатель достигает 0,1 мс. Таким образом, количество транзакций в секунду возрастает на 1–2 порядка. До недавнего времени флэш-накопители считались дорогими и использовались в гибридных системах вместе с дисковыми. Сейчас ситуация меняется и все чаще внедряются СХД полностью на флэш-накопителях, которые позволяют существенно сэкономить пространство серверов.

Технологии хранения

Говоря о технологиях хранения, невозможно обойти вниманием термин RAID. Redundant array of independent disks — избыточный массив независимых дисков — это технология виртуализации данных, которая объединяет несколько дисков в логический элемент для повышения производительности. В зависимости от выбранного типа RAID, технологии хранения делятся на два класса:

  • С использованием аппаратного RAID. Более дорогое и не всегда оправданное решение, связанное с покупкой дополнительного компьютерного «железа» с собственной памятью и выделенным процессором. Аппаратный RAID требуется при наличии в системе как минимум четырех и более накопителей.
  • С использованием программного RAID. В этой технологии используются контроллеры на материнской плате, которые не имеют своей памяти и выделенного процессора. Они используют от 2-5% ресурсов центрального процессора сервера. Не менее надежны, чем аппаратные решения, используются в небольших системах.

Устройства хранения

  • DAS. Накопители ставятся непосредственно в сервер для получения дополнительного пространства со сравнительно быстрым доступом. Самый простой и недорогой вариант.
  • NAS. Хранилище, подключаемое по сети. Отличается гибкостью и централизованным управлением, однако скорость доступа ограничена скоростью сети.
  • SAN. Хранилище, подключаемое через оптико-волоконный кабель. Сочетает в себе все плюсы NAS с высокой скоростью доступа.

Создание системы хранения данных

Для создания хранилищ данных требуется разработка логической модели, которая будет полностью отражать ожидания клиента и возможности разработчика. После этого можно рассматривать технологические аспекты – например, размеры хранилища. Логическая модель может содержать тысячи атрибутов и связей.

Стоимость СХД варьируется в зависимости от масштаба, логической модели и оборудования. В одних случаях речь идет о сотнях тысяч рублей, в других – о десятках миллионов. На создание СХД может уйти от одного месяца до полугода. Важным фактором, который следует учитывать, является необходимость сервисной поддержки оборудования. Ее можно заказать непосредственно в представительстве мирового производителя или у локальной IT-компании. Во втором случае стоимость владения СХД заметно снизится.

Если Серверы – это универсальные устройства, выполняющие в большинстве случаев
– либо функцию сервера приложения ( когда на сервере выполняются специальные программы, и идут интенсивные вычисления ),
– либо функцию файл-сервера ( т.е. некоего места для централизованного хранения файлов данных )

то СХД ( Системы Хранения Данных ) – устройства, специально спроектированные для выполнения таких серверных функций, как хранение данных.

Необходимость приобретения СХД
возникает обычно у достаточно зрелых предприятий, т.е. тех, кто задумывается над тем, как
– хранить и управлять информацией, самым ценным активом компании
– обеспечить непрерывность бизнеса и защиту от потери данных
– увеличить адаптируемость ИТ-инфраструктуры

СХД и виртуализация
Конкуренция заставляет компании МСБ работать эффективней, без простоев и с высоким КПД. Смена производственных моделей, тарифных планов, видов услуг происходит всё чаще. Весь бизнез современных компаний "завязан" на информационных технологиях. Потребности бизнеса меняются быстро, и мгновенно отражаются на ИТ – растут требования к надёжности и адаптируемости ИТ-инфраструктуры. Виртуализация предоставляет такие возможности, но для этого нужны недорогие и простые в обслуживании системы хранения данных.

Классификация СХД по типу подключения

DAS. Первые дисковые массивы соединялись с серверами по интерфейсу SCSI. При этом один сервер мог работать только с одним дисковым массивом. Это – прямое соединение СХД ( DAS – Direct Attached Storage ).

NAS. Для более гибкой организации структуры вычислительного центра – чтобы каждый пользователь мог использовать любую систему хранения – необходимо подключить СХД в локальную сеть. Это – NAS – Network Attached Storage ). Но обмен данными между сервером и СХД во много раз более интенсивный чем между клиентом и сервером, поэтому в таком варианте варианте появились объективные трудности, связанные с пропускной способностью сети Ethernet. Да и с точки зрения безопасности не совсем правильно показывать СХД в общую сеть.

Читайте также:  Фотокамеры для подводной съёмки

SAN. Но можно создать между серверами и СХД свою, отдельную, высокоскоростную сеть. Такую сеть назвали SAN ( Storage Area Network ). Быстродействие обеспечивается тем, что физической средой передачи там является оптика. Специальные адаптеры ( HBA ) и оптические FC-коммутаторы обеспечивают передачу данных на скорости 4 и 8Gbit/s. Надёжность такой сети повышалась резервированием ( дупликацией ) каналов ( адаптеров, коммутаторов ). Основным недостатком является высокая цена.

iSCSI. С появлением недорогих Ethernet-технологий 1Gbit/s и 10Gbit/s, оптика со скоростью передачи 4Gbit/s уже выглядит не так привлекательно, особенно с учетом цены. Поэтому всё чаще в качестве среды SAN используется протокол iSCSI ( Internet Small Computer System Interface ). Сеть iSCSI SAN может быть построена на любой достаточно быстрой физической основе, поддерживающей протокол IP.

Классификация Систем Хранения Данных по области применения:

класс описание
personal

Чаще всего представляют из себя обычный 3.5" или 2.5" или 1.8" жесткий диск, помещенный в специальный корпус и оснащенный интерфейсами USB и/или FireWire 1394 и/или Ethernet, и/или eSATA.
Таким образом мы имеем переносное устройство, которое может подключаться к компьютеру/серверу и выполнять функции внешнего накопителя. Иногда для удобства в устройство добавляют функции беспроводного доступа, принтерных и USB портов.

small workgroup

Обычно это стационарное или переносное устройство, в которое можно устанавливать несколько ( чаще всего от 2 до 5 ) жестких дисков SATA, с возможностью горячей замены или без, имеющее интерфейс Ethernet. Диски можно организовывать в массивы – RAID различного уровня для достижения высокой надежности хранения и скорости доступа. СХД имеет специализированную ОС, обычно на основе Linux, и позволяет разграничивать уровень доступа по имени и паролю пользователей, организовывать квотирование дискового пространства и т.п.
Такие СХД подходят для небольших рабочих групп, как замена файл-серверов.

workgroup

Устройство, обычно монтируемое в 19" стойку ( rack-mount ) в которое можно устанавливать 12-24 жестких дисков SATA или SAS с возможностью горячей замены HotSwap. Имеет внешний интерфейс Ethernet, и/или iSCSI. Диски организованы в массивы – RAID для достижения высокой надежности хранения и скорости доступа. СХД поставляется со специализированным программным обеспечением, которое позволяет разграничивать уровень доступа, организовывать квотирование дискового пространства, организовывать BackUp ( резервное копирование информации ) и т.п.
Такие СХД подходят для средних и крупных предприятий, и используются совместно с одним или несколькими серверами.

enterprise
Стационарное устройство или устройство, монтируемое в 19" стойку ( rack-mount ) в которое можно устанавливать до сотен жестких дисков.
В дополнение к предыдущему классу СХД могут иметь возможность наращивания, модернизации и замены компонент без остановки системы, системы мониторинга. Программное обеспечение может поддерживать создание "моментальных снимков" и другие "продвинутые" функции.
Такие СХД подходят для больших предприятий и обеспечивают повышенную надежность, скорость и защиту критически важных данных.

high-end enterprise

В дополнение к предыдущему классу СХД может поддерживать тысячи жестких дисков.
Такие СХД занимают несколько 19" кабинетов, общий вес достигает нескольких тонн.
СХД предназначены для безостановочной работы с высочайшей степенью надежности, хранения стратегически важных данных уровня государства/корпораций.

История вопроса.

Первые серверы сочетали в одном корпусе все функции ( как компьютеры ) – и вычислительные ( сервер приложений ) и хранение данных ( файл-сервер ). Но по мере роста потребности приложений в вычислительных мощностях с одной стороны и по мере роста количества обрабатываемых данных с другой стороны – стало просто неудобно размещать все в одном корпусе. Эффективнее оказалось выносить дисковые массивы в отдельные корпуса. Но тут встал вопрос соединения дискового массива с сервером. Первые дисковые массивы соединялись с серверами по интерфейсу SCSI. Но в таком случае один сервер мог работать только с одним дисковым массивом. Народу захотелось более гибкой организации структуры вычислительного центра – чтобы любой сервер мог использовать любую систему хранения. Подключить все устройства напрямую в локальную сеть и организовать обмен данными по Ethernet – конечно, простое и универсальное решение. Но обмен данными между серверами и СХД во много раз более интенсивный чем между клиентами и серверами, поэтому в таком варианте варианте ( NAS – см. ниже ) появились объективные трудности, связанные с пропускной способностью сети Ethernet. Возникла идея создать между серверами и СХД свою, отдельную высокоскоростную сеть. Такую сеть назвали SAN ( см. ниже ). Она похожа на Ethernet, только физической средой передачи там является оптика. Там тоже есть адаптеры ( HBA ), которые устанавливаются в серверы и коммутаторы ( оптические ). Стандарты на скорость передачи данных по оптике – 4Gbit/s. С появлением технологий Ethernet 1Gbit/s и 10Gbit/s, а также протокола iSCSI всё чаще в качестве среды SAN используется Ethernet.

Системы хранения данных класса personal или small workgrop появились по другим причинам.
Широкое распространение внешних жестких дисков ( Personal ) стало возможным благодаря появлению стандарта USB2, который оказался довольно скоростным ( достаточным для работы HDD ) и в то же время недорогим и удобным.

NAS – Network Attached Storage – СХД, подключаемы непосредственно в сеть Ethernet
SAN – Storage Area Network – отдельная сеть, предназначенная для соединение серверов и СХД
DAS – Direct Attached Storage – устройство СХД, подключенное непосредственно к серверу. Обычно по SCSI или по FC ( оптике )

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector