Системы хранения и управления данными
Вместе с ростом глобальных сетей и электронной коммерции растет объем данных. Управление ресурсами хранения данных стало одной из самых животрепещущих стратегических проблем. Традиционно можно выделить три технологии организации систем хранения и управления данными (СХД): Direct Attached Storage (DAS), Network Attached Storage (NAS) и Storage Area Networks (SANs).
DirectAttachedStorage (DAS)
В этой наиболее простой форме, DAS содержит дисковый накопитель, непосредственно подключенный к серверу. Данные передаются, используя SCSI (Small Computer System Interface) команды, которые в большинстве случаев являются командами ввода-вывода между компьютером и жестким диском. При помощи SCSI команд данные передаются блоками на низком уровне, используемом устройствами хранения, в отличие от передачи файлов, при помощи которых в большинстве случаев происходит обмен в локальной сети.
К основным преимуществам DAS систем можно отнести их низкую стоимость (в сравнении с другими решениями СХД), простоту развертывания и администрирования, а также высокую скорость обмена данными между системой хранения и сервером. Собственно, именно благодаря этому они завоевали большую популярность в сегменте малых офисов и небольших корпоративных сетей.
При таком подходе имеется ряд недостатков, включая высокую стоимость управления, ограничения расстояний и масштабируемости. В частности, чтобы увеличить емкость устройств хранения данных, компаниям необходимо приобретать больше серверов. Кроме того, устройства хранения должны быть расположены близко к серверу, поскольку SCSI устройства используют для передачи данных параллельный кабель, длина которого обычно не превышает 12 метров. И таким образом эти ограничения приводят к потребности в устройствах сетевого хранения данных.
Системы DAS следует использовать при необходимости увеличения дискового пространства одного сервера и вынесения его за корпус. Также DAS системы можно рекомендовать к применению для рабочих станций, обрабатывающих большие объемы информации (например, для станций нелинейного видеомонтажа).
NetworkAttachedStorage (NAS)
Архитектура NAS основана на файловых запросах и подразумевает применение устройств, подсоединенных непосредственно к локальной сети, по которой и передаются сохраняемые данные. Так как в этом случае используются привычные сетевые технологии, ресурсы NAS могут обслуживаться существующим штатом специалистов с минимальными навыками в управлении устройствами сетевого хранения, и таким образом могут быть существенно снижены затраты на администрирование. Другое преимущество NAS заключается в большой гибкости, так как устройства сетевого хранения данных легко подключаются к сети. Однако это не подразумевает неограниченных возможностей наращивания, так как напряженный трафик, генерируемый устройствами хранения данных, может снизить общую производительность локальной сети.
Резюмируя вышеизложенное, NAS системы можно рекомендовать для использования в мультиплатформенных сетях в случае, когда требуется сетевой доступ к файлам и достаточно важными факторами являются простота установки администрирования системы хранения данных. Прекрасным примером является применение NAS в качестве файл-сервера в офисе небольшой компании.
StorageAreaNetworks (SAN)
SAN - это специализированные сети, которые соединяют серверы с устройствами хранения данных и передают данные, не нагружая локальную корпоративную сеть. В архитектуре SAN (так же, как и в DAS), запросы ввода-вывода непосредственно передаются к устройствам хранения. Многие факторы делают привлекательной эту архитектуру, включая высокую производительность, надежность, доступность, масштабируемость и простое управление.
Без централизованного управления данными, которое обеспечивается при использовании архитектуры SAN, избыточные копии файлов могут быстро заполнить дисковое пространство в устройствах хранения, в то время как избыточные версии файлов создают проблемы согласования. При отсутствии развитых инструментальных средств управления, серверы, обслуживающие приложения с большим количеством запросов и часто используемыми данными могут быть перегруженными, вместе с тем другие серверы в это же время могут простаивать. Применение архитектуры SAN вместе с инструментальными средствами управления способствует снижению такого рода проблем.
К основным преимуществам технологии SAN можно отнести высокую производительность, высокий уровень доступности данных, отличную масштабируемость и управляемость, возможность консолидации и виртуализации данных.
Коммутационные фабрики Fiber Channel с неблокирующей архитектурой позволяют реализовать одновременный доступ множества SAN серверов к устройствам хранения данных.
В архитектуре SAN данные могут легко перемещаться с одного устройства хранения данных на другое, что позволяет оптимизировать размещение данных. Это особенно важно в том случае, когда нескольким SAN серверам требуется одновременный доступ к одним и тем же устройствам хранения данных. Отметим, что процесс консолидации данных невозможен в случае использования других технологий, как, например, при применении DAS устройств, то есть устройств хранения данных, непосредственно подсоединяемых к серверам.
Другая возможность, предоставляемая архитектурой SAN, — это виртуализация данных. Идея виртуализации заключается в том, чтобы обеспечить SAN серверам доступ не к отдельным устройствам хранения данных, а к ресурсам. То есть серверы должны «видеть» не устройства хранения данных, а виртуальные ресурсы. Для практической реализации виртуализации между SAN серверами и дисковыми устройствами может размещаться специальное устройство виртуализации, к которому с одной стороны подключаются устройства хранения данных, а с другой — SAN серверы. Кроме того, многие современные FC коммутаторы и HBA адаптеры предоставляют возможность реализации виртуализации.
Следующая возможность, предоставляемая SAN сетями, — это реализация удаленного зеркалирования данных. Принцип зеркалирования данных заключается в дублировании информации на несколько носителей, что повышает надежность хранения информации. Примером простейшего случая зеркалирования данных может служить объединение двух дисков в raid массив уровня 1. В данном случае одна и та же информация записывается одновременно на два диска. Недостатком такого способа можно считать локальное расположение обоих дисков (как правило, диски находятся в одной и той же корзине или стойке). Сети хранения данных позволяют преодолеть этот недостаток и предоставляют возможность организации зеркалирования не просто отдельных устройств хранения данных, а самих SAN сетей, которые могут быть удалены друг от друга на сотни километров.
Еще одно преимущество SAN сетей заключается в простоте организации резервного копирования данных. Традиционная технология резервного копирования, которая используется в большинстве локальных сетей, требует выделенного Backup сервера и, что особенно важно, выделенной полосы пропускания сети. Фактически во время операции резервного копирования сам сервер становится недоступным для пользователей локальной сети. Собственно, именно поэтому резервное копирование производится, как правило, в ночное время.
Архитектура сетей хранения данных позволяет принципиально по иному подойти к проблеме резервного копирования. В этом случае Backup сервер является составной частью SAN сети и подключается непосредственно к коммутационной фабрике. В этом случае Backup трафик оказывается изолированным от трафика локальной сети.
Архитектура SANs, также предоставляет большие возможности масштабирования. При возрастании запросов эта архитектура позволяет просто увеличить дисковое пространство в устройствах хранения и сетевые ресурсы.
Коммутаторы и другое оборудование в инфраструктуре SAN исторически используют набор сетевых протоколов, именуемый Fibre Channel, который позволяет SCSI командам передаваться через последовательное, а не параллельное соединение. Этот протокол также поддерживает относительно высокую производительность, передавая данные со скоростью от 700 до 800 Мбит/с в устройствах первого поколения и приблизительно вдвое больше в устройствах второго поколения.
Host Bus Adapter (HBA) используется для подключения сервера к сети SAN и как правило, в сервере имется возможность подключения к сети Ethernet и Fibre Channel, чтобы соединиться и с Ethernet LAN и с Fibre Channel SAN. HBA имеет то же самое назначение при подключении к SAN, как и Network Interface Card (NIC) или сетевой адаптер при подключении к LAN.
Решения
IBM
Entry-level Disk Systems
Mid-range Disk Systems
Enterprise Disk Systems
Dedicated Disk Systems
Модули расширения JBOD
Ленточные библиотеки и накопители
Старые модели IBM® System Storage
Сервер виртуализации
Hitachi Data Systems
Modular Storage Systems - новое поколение
Enterprise Storage Systems
Modular Storage Systems - базовые платформы
Ленточные библиотеки и накопители
Sun Microsystems
Workgroup Storage
Midrange Storage
Data Center Storage
Dot Hill Systems
SATA Solutions
SCSI Solutions
Fibre Channel Solutions
Xyratex
Fibre Channel - SAS/SATA
Fibre Channel - SATA