Thực đơn
trang chủSự cố

Chuyển mạch cho mạng lưu trữ. Giới thiệu công nghệ chuyển mạch. Hệ điều hành Windows và bộ điều hợp bus

Về vấn đề kiến ​​thức, SAN gặp phải một trở ngại nhất định - không thể tiếp cận được thông tin cơ bản. Khi nghiên cứu các sản phẩm cơ sở hạ tầng khác mà bạn đã gặp, điều đó đơn giản hơn - có phiên bản dùng thử của phần mềm, khả năng cài đặt chúng trên máy ảo, có rất nhiều sách giáo khoa, hướng dẫn tham khảo và blog về chủ đề này. Cisco và Microsoft sản xuất sách giáo khoa chất lượng rất cao, MS ít nhất đã dọn dẹp căn gác mái tồi tàn của mình tên là technet, thậm chí còn có một cuốn sách về VMware, mặc dù chỉ có một cuốn (và thậm chí bằng tiếng Nga!), và với hiệu suất khoảng 100%. Ngay trên các thiết bị lưu trữ dữ liệu, bạn có thể lấy thông tin từ các cuộc hội thảo, sự kiện tiếp thị và các tài liệu, diễn đàn. Trên mạng lưu trữ có sự im lặng và người chết đứng cầm lưỡi hái. Tôi tìm thấy hai cuốn sách giáo khoa nhưng không dám mua. Đây là "Mạng khu vực lưu trữ dành cho người giả" (hóa ra là có một thứ như vậy. Rõ ràng là những "hình nộm" nói tiếng Anh rất tò mò đối với đối tượng mục tiêu) với giá một nghìn rưỡi rúp và "Mạng lưu trữ phân tán: Kiến trúc, Giao thức và Quản lý" - có vẻ đáng tin cậy hơn, nhưng 8200 rúp với mức giảm giá 40%. Cùng với cuốn sách này, Ozon cũng giới thiệu cuốn sách “Nghệ thuật lát gạch”.

Tôi không biết nên khuyên gì cho một người quyết định học ít nhất lý thuyết tổ chức mạng lưu trữ dữ liệu từ đầu. Thực tế đã cho thấy, ngay cả những khóa học đắt tiền cũng có thể mang lại kết quả bằng không. Những người liên quan đến SAN được chia thành ba loại: những người không biết nó là gì, những người biết rằng hiện tượng đó đơn giản tồn tại và những người, khi được hỏi “tại sao lại tạo hai hoặc nhiều nhà máy trong một mạng lưu trữ”, hãy xem với vẻ hoang mang như thể được hỏi những câu như “tại sao hình vuông lại cần bốn góc?”

Tôi sẽ cố gắng lấp đầy khoảng trống mà tôi còn thiếu - mô tả phần đế và mô tả nó một cách đơn giản. Tôi sẽ xem xét SAN dựa trên giao thức cổ điển của nó - Fibre Channel.

Vì vậy, SAN - Mạng vùng lưu trữ- được thiết kế để hợp nhất không gian đĩa máy chủ trên bộ lưu trữ đĩa chuyên dụng đặc biệt. Điểm mấu chốt là cách sử dụng tài nguyên đĩa này tiết kiệm hơn, dễ quản lý hơn và có hiệu suất tốt hơn. Và trong vấn đề ảo hóa và phân cụm, khi một số máy chủ cần quyền truy cập vào một không gian đĩa, các hệ thống lưu trữ dữ liệu như vậy thường không thể thay thế được.

Nhân tiện, do bản dịch sang tiếng Nga nên có một số nhầm lẫn trong thuật ngữ SAN. SAN dịch ra có nghĩa là “storage network” - hệ thống lưu trữ. Tuy nhiên, theo truyền thống ở Nga, lưu trữ có nghĩa là thuật ngữ “hệ thống lưu trữ dữ liệu”, tức là một mảng đĩa ( Mảng lưu trữ), do đó bao gồm một khối Điều khiển ( Bộ xử lý lưu trữ, Bộ điều khiển lưu trữ) và kệ đĩa ( Bao vây đĩa). Tuy nhiên, trong bản gốc Storage Array chỉ là một phần của SAN, mặc dù đôi khi là phần quan trọng nhất. Ở Nga, chúng tôi hiểu rằng hệ thống lưu trữ (hệ thống lưu trữ dữ liệu) là một phần của mạng lưu trữ (mạng lưu trữ dữ liệu). Do đó, các thiết bị lưu trữ thường được gọi là hệ thống lưu trữ và mạng lưu trữ là SAN (và bị nhầm lẫn với “Mặt trời”, nhưng đây chỉ là những chuyện vặt vãnh).

Thành phần và Điều khoản

Về mặt công nghệ, SAN bao gồm các thành phần sau:
1. Nút, nút
  • Mảng đĩa (hệ thống lưu trữ dữ liệu) - lưu trữ (mục tiêu)
  • Máy chủ là người tiêu dùng tài nguyên đĩa (người khởi xướng).
2. Hạ tầng mạng
  • Bộ chuyển mạch (và bộ định tuyến trong các hệ thống phức tạp và phân tán)
  • Cáp

Đặc điểm

Không đi sâu vào chi tiết, giao thức FC tương tự như giao thức Ethernet với địa chỉ WWN thay vì địa chỉ MAC. Chỉ, thay vì hai cấp độ, Ethernet có năm cấp độ (trong đó cấp độ thứ tư vẫn chưa được xác định và cấp độ thứ năm là ánh xạ giữa truyền tải FC và các giao thức cấp cao được truyền qua FC - SCSI-3, IP này). Ngoài ra, bộ chuyển mạch FC sử dụng các dịch vụ chuyên dụng, các dịch vụ tương tự dành cho mạng IP thường được lưu trữ trên máy chủ. Ví dụ: Trình quản lý địa chỉ miền (chịu trách nhiệm gán ID miền cho các bộ chuyển mạch), Máy chủ tên (lưu trữ thông tin về các thiết bị được kết nối, một loại tương tự của WINS trong bộ chuyển mạch), v.v.

Đối với SAN, các thông số quan trọng không chỉ là hiệu suất mà còn là độ tin cậy. Rốt cuộc, nếu máy chủ cơ sở dữ liệu mất mạng trong vài giây (hoặc thậm chí vài phút), điều đó sẽ rất khó chịu, nhưng bạn có thể sống sót. Và nếu đồng thời ổ cứng với cơ sở dữ liệu hoặc hệ điều hành bị rơi ra thì hậu quả sẽ nghiêm trọng hơn nhiều. Do đó, tất cả các thành phần của SAN thường được sao chép - các cổng trong thiết bị lưu trữ và máy chủ, bộ chuyển mạch, liên kết giữa các bộ chuyển mạch và, một tính năng chính của SAN, so với mạng LAN - sao chép ở cấp độ toàn bộ cơ sở hạ tầng của thiết bị mạng - vải vóc.

Nhà máy (vải vóc- thực ra dịch từ tiếng Anh là vải, bởi vì... thuật ngữ này tượng trưng cho sơ đồ kết nối đan xen của mạng và thiết bị đầu cuối, nhưng thuật ngữ này đã được thiết lập) - một bộ công tắc được kết nối với nhau bằng các liên kết chuyển mạch ( ISL - Liên kết InterSwitch).

SAN có độ tin cậy cao nhất thiết phải bao gồm hai loại vải (và đôi khi nhiều hơn), vì bản thân loại vải này là một điểm hỏng hóc duy nhất. Những ai đã từng quan sát hậu quả của hiện tượng đổ chuông trong mạng hoặc chuyển động khéo léo của bàn phím khiến kernel hoặc bộ chuyển mạch phân phối rơi vào tình trạng hôn mê với phần sụn hoặc lệnh không thành công đều hiểu chúng ta đang nói về điều gì.

Các nhà máy có thể có cấu trúc liên kết (gương) giống hệt nhau hoặc khác nhau. Ví dụ: một loại vải có thể bao gồm bốn công tắc và một loại vải khác có một công tắc và chỉ các nút có tính quan trọng cao mới có thể được kết nối với nó.

Cấu trúc liên kết

Các loại cấu trúc liên kết nhà máy sau đây được phân biệt:

Thác nước- Các công tắc được mắc nối tiếp. Nếu có nhiều hơn hai thì nó không đáng tin cậy và không hiệu quả.

Nhẫn- thác khép kín. Nó đáng tin cậy hơn một tầng đơn giản, mặc dù với số lượng lớn người tham gia (hơn 4), hiệu suất sẽ bị ảnh hưởng. Và một lỗi duy nhất của ISL hoặc một trong các công tắc sẽ biến mạch điện thành một tầng với mọi hậu quả.

lưới thép). Xảy ra Lưới đầy đủ- khi mỗi công tắc kết nối với nhau. Đặc trưng bởi độ tin cậy cao, hiệu suất và giá cả. Số lượng cổng cần thiết cho liên lạc giữa các switch tăng theo cấp số nhân khi có thêm mỗi switch mới vào mạch. Với một cấu hình nhất định, đơn giản là sẽ không còn cổng nào cho các nút - mọi người sẽ bị ISL chiếm giữ. Lưới một phần- bất kỳ sự kết hợp hỗn loạn nào của các thiết bị chuyển mạch.

Trung tâm/ngoại vi (Lõi/Cạnh)- gần với cấu trúc liên kết mạng LAN cổ điển, nhưng không có lớp phân phối. Thông thường, bộ lưu trữ được kết nối với các bộ chuyển mạch Core và máy chủ được kết nối với Edge. Mặc dù một lớp (tầng) bổ sung của các switch Edge có thể được phân bổ để lưu trữ. Ngoài ra, cả bộ lưu trữ và máy chủ đều có thể được kết nối với một bộ chuyển mạch để cải thiện hiệu suất và giảm thời gian phản hồi (điều này được gọi là bản địa hóa). Cấu trúc liên kết này được đặc trưng bởi khả năng mở rộng và quản lý tốt.

Phân vùng (phân vùng, phân vùng)

Một công nghệ khác điển hình của SAN. Đây là định nghĩa của cặp khởi xướng-đích. Nghĩa là, máy chủ nào có thể có quyền truy cập vào tài nguyên đĩa nào, do đó không phải tất cả các máy chủ đều nhìn thấy tất cả các đĩa có thể có. Điều này đạt được như sau:
  • các cặp đã chọn sẽ được thêm vào các vùng được tạo trước đó trên công tắc;
  • các vùng được đặt trong các bộ vùng (bộ vùng, cấu hình vùng) được tạo ở đó;
  • bộ vùng được kích hoạt trong vải.

Đối với bài viết đầu tiên về chủ đề SAN, tôi nghĩ thế là đủ. Tôi xin lỗi vì những bức tranh đa dạng - tôi chưa có cơ hội tự vẽ chúng ở nơi làm việc và tôi không có thời gian ở nhà. Có một ý tưởng là vẽ nó ra giấy và chụp ảnh, nhưng tôi quyết định rằng cách này sẽ tốt hơn.

Cuối cùng, như phần tái bút, tôi sẽ liệt kê Hướng dẫn cơ bản về thiết kế vải SAN.

  • Thiết kế cấu trúc sao cho không có nhiều hơn ba switch giữa hai thiết bị đầu cuối.
  • Điều mong muốn là nhà máy có không quá 31 công tắc.
  • Bạn nên đặt ID miền theo cách thủ công trước khi đưa một công tắc mới vào cơ cấu - nó cải thiện khả năng quản lý và giúp tránh các vấn đề của cùng một ID miền, chẳng hạn như trong các trường hợp kết nối lại một công tắc từ cơ cấu này sang cơ cấu khác.
  • Có nhiều tuyến đường tương đương giữa mỗi thiết bị lưu trữ và bộ khởi tạo.
  • Trong trường hợp yêu cầu hiệu suất không chắc chắn, hãy tiến hành theo tỷ lệ giữa số lượng cổng Nx (dành cho thiết bị đầu cuối) và số lượng cổng ISL là 6:1 (khuyến nghị EMC) hoặc 7:1 (khuyến nghị Brocade). Tỷ lệ này được gọi là đăng ký vượt mức.
  • Khuyến nghị phân vùng:
    - sử dụng tên thông tin của các khu vực và tập hợp khu vực;
    - sử dụng phân vùng WWPN, không dựa trên Cổng (dựa trên địa chỉ thiết bị, không phải cổng vật lý của một bộ chuyển mạch cụ thể);
    - mỗi khu vực - một người khởi xướng;
    - làm sạch nhà máy khỏi các vùng “chết”.
  • Dự trữ các cổng và cáp miễn phí.
  • Có dự trữ thiết bị (công tắc). Ở cấp độ cơ sở - nhất thiết phải ở cấp độ nhà máy.

Trước khi bạn đi sâu vào công nghệ mạng kho data (SAN), bạn nên ôn lại kiến ​​thức mạng của mình chuyển nhượng dữ liệu (SPD). SAN đã trở thành một loại “nhánh nhánh” riêng biệt khỏi con đường phát triển chính của ngành mạng. Tuy nhiên, giả sử, bộ chuyển mạch SAN đóng vai trò tương tự trong mạng lưu trữ giống như bộ chuyển mạch Ethernet hoặc bộ định tuyến IP trong các mạng truyền dữ liệu thông thường. Những sản phẩm như vậy được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất, mặc dù hầu hết đều chưa được biết đến (Bảng 1), và chức năng cũng như thông số kỹ thuật của chúng rất khác nhau. Các thử nghiệm do Mier Communications thực hiện đã chỉ ra rằng các thiết kế mới nhất của bốn nhà sản xuất bộ chuyển mạch SAN hàng đầu là hoàn toàn khác nhau.

Chúng tôi đã trao giải “Dải băng xanh” chiến thắng cho các thiết bị Tằm 2400 và 2800 các công ty Truyền thông thổ cẩm. Chúng hoàn toàn có thể cắm và chạy và có hiệu suất cao nhất trong số các mẫu được thử nghiệm.

Đã về vị trí thứ hai SANbox 8 và SANbox 16 HA các công ty QLogic. Những nỗ lực cài đặt chúng và làm cho chúng hoạt động, mặc dù thành công nhưng khiến chúng tôi tốn nhiều công sức hơn so với các quy trình tương tự với công tắc SilkWorm và hiệu suất của các mô hình này hóa ra rất tầm thường. Tuy nhiên, chúng tôi đánh giá cao sự dễ dàng quản trị mà SANsurfer mang lại - cho đến nay là tốt nhất trong phân khúc của nó. (Năm nay, QLogic đã mua lại Ancor, công ty tạo ra các thiết bị này và các thiết bị chuyển mạch đã đến với chúng tôi từ công ty này ngay cả trước khi mọi thủ tục giao dịch được giải quyết. Tuy nhiên, đại diện của công ty thu mua đảm bảo với chúng tôi rằng khách hàng của họ sẽ được cung cấp sản phẩm giống hệt với “bản gốc.”)

Người mẫu chiếm vị trí thứ ba 7100 và 7200 các công ty Vixel, có phương tiện đăng ký sự kiện thuận tiện nhưng lại cho thấy hiệu suất cực kỳ thấp. Cuối cùng máy đã hoàn thành danh sách Capellix 2000G sản xuất Gadgoox, nhược điểm chính của nó là không có khả năng hoạt động trong mạng SAN chuyển mạch.

Ba người tham gia thử nghiệm - QLogic, Vixel và Brocade - đã cung cấp cho chúng tôi hai thiết bị chuyển mạch 8 cổng và hai thiết bị chuyển mạch 16 cổng. Hiệu suất của các thiết bị từ một nhà cung cấp gần như giống nhau, điều này cho chúng tôi cơ hội hiển thị các giá trị chung của từng cặp trong biểu đồ hiệu suất. Chúng tôi đã sử dụng cách tiếp cận tương tự khi đánh giá các tiêu chí “Dễ cài đặt”, “Quản trị” và “Chức năng”.

Xe buýt hoặc ma trận

Như đã đề cập, ba công ty đã gửi cho chúng tôi hai bản sao của mỗi sản phẩm của họ. Bốn bộ chuyển mạch là mức tối thiểu cho phép bạn xây dựng mạng chuyển mạch với các tuyến thay thế, sau đó kiểm tra khả năng của các bộ chuyển mạch để quyết định xem có định tuyến lưu lượng truy cập xung quanh kết nối không thành công hay không.

Gadzoox đã cung cấp thiết bị Capellix 2000G, thiết bị mà nhà sản xuất tự coi là thiết bị chuyển mạch cho các mạng truy cập dùng chung. Điều này có nghĩa là các tùy chọn khác để kết nối các nút với mạng không được hỗ trợ. Mạng bus dùng chung, như công nghệ Vòng lặp phân xử kênh sợi quang (FCAL) được biết đến trong thuật ngữ công nghiệp, là một dạng kiến ​​trúc mạng Kênh sợi quang khá cũ trong đó các nút mạng chia sẻ băng thông của phương tiện truyền dẫn dùng chung.

Trong khi đó, để kết hợp nhiều thiết bị chuyển mạch thành một SAN, mỗi thiết bị trong số chúng phải hỗ trợ chuyển mạch (hoặc, theo thuật ngữ của SAN, ma trận) kết nối, ít nhất là đối với một số cổng của nó. Sử dụng phép tương tự về truyền thông dữ liệu, sự khác biệt giữa kiến ​​trúc vòng và kiến ​​trúc kết cấu có thể được ví như sự khác biệt giữa hai mạng Ethernet, một mạng có hub và mạng kia có bộ chuyển mạch. Như đã biết, trước khi tích cực thâm nhập các công nghệ chuyển mạch vào mạng cục bộ Ethernet, họ đã sử dụng quyền truy cập chung vào phương tiện truyền dẫn, phương án vật lý của nó là cáp đồng trục hoặc hub.

Việc thiếu hỗ trợ cho kết nối quay số và cấu trúc liên kết nhiều bộ chuyển mạch đã ảnh hưởng đến điểm số mà thiết bị Gadzoox nhận được cho tiêu chí Cấu hình và Chức năng. Chỉ với một bộ chuyển mạch, người dùng sẽ không thể xây dựng một mạng có độ tin cậy cao và có thể định tuyến dữ liệu xung quanh các nút hoặc liên kết bị lỗi. Mạng lưu trữ nơi cài đặt Capellix 2000G sẽ có không quá 11 cổng chuyển mạch (trong cấu hình tiêu chuẩn, thiết bị này có tám cổng và một đầu nối mở rộng cho phép lắp đặt mô-đun ba cổng). Theo đại diện của Gadzoox, công ty hiện đang phát triển một mô-đun vải chuyển mạch sẽ được lắp đặt trong bộ chuyển mạch mô-đun Capellix 3000.

Đặc điểm chung

Mặc dù có nhiều điểm khác biệt nhưng thiết bị chuyển mạch SAN có rất nhiều điểm chung. Đặc biệt, tất cả các model đều có mô-đun Bộ chuyển đổi giao diện Gigabit (GBIC) cho mỗi cổng. Điều này giúp dễ dàng thay thế đầu nối vật lý trên một cổng riêng lẻ. Như vậy, trong quá trình thử nghiệm cấu hình mạng trên các đường cáp quang và cáp, chúng tôi thường xuyên phải chuyển từ các cổng cáp trang bị đầu nối DB-9 sang các cổng quang hoạt động ở dải sóng ngắn. Các nhà sản xuất cung cấp cả hai loại đầu nối cho sản phẩm của họ, cũng như một số loại mô-đun GBIC khác - ví dụ: những loại được thiết kế để hoạt động ở sóng dài với sợi quang đơn mode. Chúng tôi đã cố gắng hoán đổi các mô-đun chuyển đổi từ kiểu máy này sang thiết bị của các công ty khác: không có vấn đề gì về khả năng tương thích hoặc hiệu suất. Rõ ràng, ở cấp độ mô-đun GBIC và các cổng mà chúng được sử dụng, chúng ta có thể nói về việc thực hiện một trăm phần trăm nguyên tắc Plug-and-Play.

Tất cả các thiết bị chuyển mạch đều hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu 1 Gbps trên tất cả các cổng, mặc dù ngày nay đã có các thông số kỹ thuật cung cấp tốc độ truyền 2 Gbps qua các kênh Fibre Channel; Theo một số báo cáo, công việc đang được tiến hành để tăng gấp đôi giá trị sau này.

Mỗi switch được trang bị một cổng Ethernet để truy cập vào thiết bị từ trạm quản lý và có thể tự động phát hiện tốc độ truyền đang được sử dụng (10 hoặc 100 Mbps). Các sản phẩm của Brocade, Vixel và Gadzoox có cổng console; Thông qua đó, bộ chuyển mạch được thông báo về địa chỉ IP, địa chỉ này sau đó được sử dụng để quản lý. Đối với sản phẩm QLogic, địa chỉ IP của nó được đặt trước (tức là đã cố định) và theo quan điểm của chúng tôi, điều này có thể gây ra hậu quả tiêu cực. Khi kết nối thiết bị với mạng, người dùng sẽ buộc phải giám sát một địa chỉ IP được xác định trước và trong tương lai địa chỉ này vẫn sẽ phải được thay thế bằng một giá trị phù hợp hơn cho một mạng cụ thể.

Tất cả các thiết bị đều hỗ trợ như nhau phân vùng các mạng lưu trữ. “Trong ngôn ngữ” của SAN, thuật ngữ này tương ứng với việc tổ chức các mạng LAN ảo trong SPD, tức là. biểu thị nhóm logic của các cổng và nút riêng lẻ được kết nối với bộ chuyển mạch đồng thời tách chúng khỏi các tài nguyên khác. Trong SAN, phân vùng được sử dụng chủ yếu để kiểm soát lưu lượng.

Cuối cùng, tất cả các kiểu máy đều hỗ trợ các lớp dịch vụ Kênh sợi quang giống nhau - hai và ba. Các dịch vụ hạng ba, tương ứng với dịch vụ không có sự xác nhận và không hướng tới việc thiết lập kết nối, ngày nay cung cấp khả năng truyền tải qua mạng SAN cho hầu hết mọi lưu lượng truy cập. Các dịch vụ hạng hai khác với các dịch vụ trước đó ở chỗ có xác nhận; Họ vẫn chưa nhận được sự phân phối rộng rãi. Những ưu điểm và nhược điểm của bộ chuyển mạch SAN được xác định trong quá trình thử nghiệm mà chúng tôi sẽ xem xét bên dưới, được hiển thị trong bảng. 2.

So sánh cấu hình

Các thiết bị SilkWorm của Brocade nhận được điểm cao nhất cho tiêu chí này vì chúng hỗ trợ tất cả các tùy chọn mà chúng tôi quan tâm - khả năng hoạt động trong các cấu trúc liên kết mạng khác nhau, sử dụng bộ chuyển đổi GBIC, kết nối bảng điều khiển với một cổng đặc biệt và truy cập qua kênh Ethernet với lựa chọn tốc độ truyền tự động. Ngoài ra, chỉ Brocade mới cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị chuyển mạch của mình (cả 8 và 16 cổng). QLogic Corporation chỉ lắp đặt nguồn điện bổ sung trong mẫu SANbox 16 HA 16 cổng, còn Gadzoox và Vixel hoàn toàn không cung cấp tùy chọn như vậy.

Bộ đệm khung, cho phép dữ liệu được lưu trữ tạm thời trước khi được vận chuyển, cũng đã thu hút sự chú ý của chúng tôi. Nó giúp ngăn chặn các gói tin bị mất hoặc bị rớt khi xảy ra các sự kiện ngoài ý muốn hoặc điều kiện truyền tải không mong muốn xấu đi. Trước hết, chúng tôi quan tâm đến dung lượng bộ đệm trên từng cổng riêng lẻ. Hóa ra, việc đệm khung đơn giản là không thể thực hiện được trên công tắc Gadzoox. Thiết bị SANbox có tám bộ đệm cho mỗi cổng. Các thiết bị chuyển mạch SilkWorm đã có 16 bộ đệm và ngoài ra còn có một bộ đệm động chung, các bộ phận trong đó được phân bổ cho từng cổng riêng lẻ nếu cần. Cuối cùng, 7200 thiết bị của Vixel có 32 bộ đệm trên mỗi cổng.

Về chức năng, các sản phẩm có sự khác biệt ít rõ ràng hơn. Điểm quan trọng duy nhất có lẽ là khả năng tương tác của thiết bị chuyển mạch với các sản phẩm của các công ty khác. Trước khi bắt đầu thử nghiệm, chúng tôi đã yêu cầu nhà sản xuất cung cấp cho chúng tôi bất kỳ tài liệu nào thường được cung cấp cho khách hàng và phản ánh khả năng hoạt động của sản phẩm này trong môi trường mạng nơi có bộ chuyển mạch SAN, hệ thống lưu trữ và bộ điều hợp xe buýt(Bộ điều hợp Bus máy chủ, HBA; theo thuật ngữ của SAN, đây là tên của các card mạng Fibre Channel được cài đặt trên các máy chủ được kết nối với mạng) từ các nhà cung cấp khác nhau. Thật không may, không nhà sản xuất nào có thể tự hào về khả năng tương thích của thiết bị chuyển mạch của họ với các sản phẩm của các công ty khác. Đại diện của Brocade trực tiếp tuyên bố rằng công ty không đảm bảo sự tương tác như vậy nhưng đang nỗ lực để đảm bảo khả năng tương thích của SilkWorm với các mẫu hệ thống lưu trữ và card mạng cụ thể. QLogic, Vixel và Gadzoox đã có quan điểm tham vọng hơn.

Bật nó lên và... làm việc?

Khi đánh giá mức độ dễ cài đặt và vận hành, chúng tôi quan tâm đến những điều sau. Người dùng nên dành bao nhiêu thời gian để sản phẩm này hoặc sản phẩm kia hoạt động trên mạng thực? Các tùy chọn kết nối cho hệ thống lưu trữ và bộ điều hợp mà chúng tôi sử dụng là gì? Ngoài ra, chúng tôi đã phân tích các vấn đề phát sinh trong quá trình thực hiện.

Tất cả các mẫu đều được thử nghiệm bằng cách sử dụng cùng một bo mạch HBA của QLogic. Thật khó để nói lựa chọn này ảnh hưởng đến mức độ nào đến các giá trị hiệu suất mà chúng tôi thu được và khả năng tương tác của các thiết bị chúng tôi đã thử nghiệm. Chúng tôi chỉ có thể lưu ý rằng công việc đảm bảo khả năng tương thích của các thiết bị SAN khác nhau vẫn chưa hoàn thành, vì vậy có thể khi cài đặt các bộ điều hợp hoặc hệ thống đĩa JBOD khác, các kết quả khác nhau sẽ được ghi lại.

Các thiết bị chuyển mạch SilkWorm 2400 và 2800 của Brocade hoàn toàn có thể cắm và chạy và do đó nhận được xếp hạng cao nhất. Theo sau họ là mô hình Capellix: mặc dù công ty Gadzoox trong một lần thất bại đã tự giải phóng mình khỏi các vấn đề liên quan đến việc hỗ trợ môi trường mạng nhiều bộ chuyển mạch, nhưng một thiết bị đã hoạt động, như người ta nói, nửa vòng.

Các mẫu 7100 và 7200 của Vixel và ở mức độ thấp hơn là SANbox của QLogic đã gây ra rất nhiều rắc rối ở giai đoạn cài đặt. Nguồn gốc của những khó khăn nảy sinh vẫn chưa rõ ràng, không chỉ đối với chúng tôi mà dường như còn đối với đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật của các công ty nói trên. Theo chúng tôi, nguyên nhân nằm ở khả năng tương thích kém của các bộ chuyển mạch, bộ điều hợp và hệ thống lưu trữ SAN.

Điều khiển

Các sản phẩm từ QLogic để lại ấn tượng tốt nhất. Ứng dụng điều khiển SANsurfer viết bằng Java có giao diện Web rất trực quan và hoạt động khá ổn định. Bản đồ cấu trúc liên kết được tạo tự động hiển thị các kết nối giữa các thiết bị chuyển mạch riêng lẻ trong mạng, cho đến cấp độ cổng riêng lẻ. Mức cường độ lưu lượng truy cập được hiển thị theo thời gian thực và chương trình cũng cung cấp tính năng ghi nhật ký sự kiện ở định dạng dễ đọc.

Chúng tôi nhận thấy phần mềm quản lý Công cụ Web của Brocade, cũng dựa trên Java, khá đáng tin cậy và hiệu quả, nhưng nó thiếu nội dung thông tin và một số tính năng có trong sản phẩm QLogic. Web Tools không xây dựng sơ đồ cấu trúc liên kết mạng và giao diện quản lý không cho phép bạn xác định nhanh chóng các loại cổng chuyển mạch vật lý. Chức năng tạo báo cáo về các thông số giao thông không gây ra bất kỳ khiếu nại cụ thể nào, nhưng không có hệ thống trợ giúp trên màn hình, điều này trong một số trường hợp chỉ đơn giản là cần thiết.

Một lợi thế không thể nghi ngờ của gói quản trị SAN InSite 2000 của Vixel, cũng được viết bằng Java, là các công cụ ghi nhật ký sự kiện tốt. Tuy nhiên, phần mềm này bao gồm một số mô-đun máy khách và máy chủ nên khó sử dụng. Chúng tôi đã làm việc với một trong những phiên bản beta mới hơn của SAN InSite 2000 3.0 và tìm thấy nhiều lỗi trong đó hơn bạn mong đợi. Do đó, một trong các cổng liên tục được nhận dạng là cổng cáp có đầu nối DB-9, trong khi đó là cổng quang. Có một lần, báo cáo lưu lượng truy cập theo thời gian thực bị dừng và mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng chúng tôi vẫn không thể khắc phục được tình trạng này. Sản phẩm có rất nhiều tính năng hữu ích và hệ thống trợ giúp trên màn hình tuyệt vời, nhưng hoạt động của nó lại kèm theo những lỗi liên tục.

Ứng dụng Java Ventana SANtools của Gadzoox rõ ràng thua kém các chương trình điều khiển khác về mặt đồ họa và chức năng. Ví dụ, nó thiếu các công cụ để theo dõi các thông số giao thông trong thời gian thực. Chúng tôi ghi nhận những thiếu sót nhất định trong cách tổ chức giao diện và các công cụ điều hướng. Gadzoox đã cung cấp cho ứng dụng của mình một hệ thống trợ giúp trên màn hình nhưng dường như họ đã quên mất các công cụ tìm kiếm.

Hiệu suất

Bài kiểm tra hiệu năng đầu tiên đo độ trễ truyền dữ liệu đã diễn ra suôn sẻ một cách đáng ngạc nhiên. Dù chúng tôi đã thử nghiệm thiết bị nào, tổng độ trễ khi truyền lưu lượng qua ma trận gồm nhiều thiết bị chuyển mạch đều nằm trong khoảng từ 10 đến 15 mili giây. Độ trễ do bộ chuyển đổi Capellix 2000G mang lại thậm chí còn thấp hơn; Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong trường hợp này lưu lượng truy cập chỉ đi qua một thiết bị.

Điều gì xảy ra khi switch bị tấn công dữ dội bởi các luồng dữ liệu? Chúng tôi đã đo thời gian trung bình để bảy máy chủ Windows NT thực hiện các hoạt động đọc/ghi ngẫu nhiên trên mảng dữ liệu 10 MB vào cùng một hệ thống đĩa được kết nối qua mạng chuyển mạch SAN (xem Tài nguyên).

Thời gian I/O trung bình cho mỗi hoạt động là thước đo hiệu suất chính vì nó phản ánh hiệu suất thực tế của SAN trong điều kiện lưu lượng truy cập lớn. Đối với SilkWorm, Capellix 2000G và 7100/7200, thời gian này gần như giống nhau (lần lượt là 1,515, 1,512 và 1,536 ms). Bộ chuyển đổi SANbox mất nhiều thời gian hơn một chút để truyền cùng một lượng dữ liệu - 2,177 mili giây.

Chuyển sang thông lượng, chúng tôi đã đo giá trị tối đa của nó cho kết nối Kênh Sợi quang mà qua đó các ổ đĩa được kết nối với SAN. Chúng tôi đưa từ một đến bảy máy chủ Windows NT vào hoạt động, buộc chúng phải thực hiện đọc, viết rồi kết hợp các quy trình này, một lần nữa giao tiếp với hệ thống lưu trữ thông qua cấu trúc chuyển mạch SAN (khi kiểm tra thiết bị Capellix 2000G của Gadzoox, máy chủ và ổ đĩa được kết nối với cùng một bộ chuyển mạch).

Mặc dù các hoạt động ghi được thực hiện bởi một máy chủ nhưng thông lượng vẫn gần như giống nhau đối với tất cả các thiết bị chuyển mạch: chúng có thể xử lý từ 77,8 đến 79,6 MB/s. Rõ ràng, sự phân tán nhỏ như vậy có thể bị bỏ qua. Kết quả tương tự cũng được quan sát đối với các hoạt động đọc: thông lượng trung bình là 81,6-85,1 MB/s. Tuy nhiên, ngay khi bảy máy chủ bắt đầu thực hiện thao tác đọc đồng thời, sự khác biệt ngay lập tức trở nên rõ ràng. Các thiết bị chuyển mạch Capellix 2000G và Vixel 7100 và 7200 chạy ở tốc độ lần lượt là 95,3 và 94,3 MB/s, rất gần với thông lượng tối đa của liên kết Kênh sợi quang (100 MB/s). Hiệu suất trung bình của hai thiết bị còn lại thấp hơn đáng kể: đối với các mẫu SANbox là 88,9 MB/s và đối với SilkWorm - 73,9 MB/s.

Khi các máy chủ thực hiện thao tác ghi đĩa cũng như chuỗi thao tác đọc/ghi ngẫu nhiên, các bộ chuyển mạch SilkWorm cho kết quả trung bình tốt nhất. Vị trí thứ hai thuộc về mẫu Capellix 2000G, vị trí thứ ba thuộc về thiết bị 7200 và 7100 của Vixel, cuối cùng là thiết bị chuyển mạch SANbox. Cần lưu ý rằng trong thực tế, người dùng thường xuyên phải đối mặt với tình huống thực hiện đồng thời nhiều thao tác đọc/ghi.

Kết quả của hai bài kiểm tra hiệu năng còn lại khiến chúng tôi vô cùng ngạc nhiên. Đầu tiên, chúng tôi cố tình ngắt kết nối hệ thống con đĩa khỏi mạng chuyển mạch vốn không mang bất kỳ lưu lượng truy cập nào, sau đó khôi phục kết nối. Các điều kiện tương tự sau đó được mô phỏng trong SAN sử dụng nhiều bộ chuyển mạch để truyền lượng lớn dữ liệu giữa nhiều máy chủ và hệ thống đĩa.

Việc ngắt kết nối rồi kết nối các ổ đĩa không ảnh hưởng đến hoạt động của SilkWorm và Capellix 2000G, nhưng các sản phẩm Vixel không thể đáp ứng đầy đủ những thay đổi trong cấu trúc liên kết mạng. Đối với QLogic SANbox, đôi khi ma trận chuyển mạch đã xử lý chính xác việc ngắt kết nối, khởi chạy quy trình khởi tạo lại và thiết lập các tuyến mới và đôi khi nó tạo ra lỗi. Chúng tôi nhấn mạnh rằng trong lần thử nghiệm đầu tiên, không có lưu lượng truy cập nào trên mạng lưu trữ.

Không thể kiểm tra bộ chuyển mạch Capellix 2000G để bỏ qua liên kết bị lỗi khi chịu tải nặng vì như đã lưu ý, sản phẩm không có khả năng hoạt động trong môi trường chuyển mạch nhiều thiết bị. Khi trao đổi lưu lượng tối đa giữa bảy máy chủ Windows NT và một hệ thống đĩa, bộ chuyển mạch SilkWorm sẽ tự động tiếp tục truyền dữ liệu mỗi lần; thời gian phục hồi mất từ ​​​​8 đến 12 giây.

Các thiết bị SANbox cũng đã chứng tỏ độ tin cậy cao trong việc xử lý các lỗi trong môi trường lưu lượng truy cập lớn. Hơn nữa, kiến ​​trúc của chúng cho phép tải được phân phối lại tự động giữa các tuyến vận chuyển có sẵn trên kết cấu chuyển mạch, do đó sự gián đoạn trong truyền dữ liệu gần như không thể nhận thấy.

Các thiết bị chuyển mạch 7100 và 7200 từ Vixel tự tin chỉ tiếp tục truyền tải với lưu lượng truy cập nhỏ và chỉ có một máy chủ tham gia trao đổi. Ngay sau khi chúng tôi triển khai thử nghiệm ở mức tối đa (kết nối tất cả bảy máy chủ với mạng), quá trình truyền dữ liệu đã dừng và không thể khôi phục.

Có tính đến kết quả của tất cả các bài kiểm tra hiệu suất, các thiết bị chuyển mạch SilkWorm 2400 và 2800 của Brocade Communications nên được công nhận là người chiến thắng trong hạng mục này. Ở vị trí thứ hai là mẫu Capellix 2000G.

Các thiết bị từ Brocade đã trở thành thiết bị dẫn đầu trong toàn bộ phạm vi thử nghiệm các sản phẩm trong danh mục này, đạt 8,4 điểm (Bảng 3). Theo kinh nghiệm của Mier Communications cho thấy, nếu điểm cuối cùng sử dụng hệ thống 10 điểm vượt quá 8 thì sản phẩm có thể được giới thiệu một cách an toàn cho người tiêu dùng. Công tắc SilkWorm cũng là trường hợp tương tự.

Edwin Mier là người sáng lập và chủ tịch và Kenneth Percy là chuyên gia thử nghiệm của Mier Communications, một công ty tư vấn và thử nghiệm sản phẩm mạng. Họ có thể liên lạc tại [email được bảo vệ] Và [email được bảo vệ].

Thủ tục kiểm tra

Các thử nghiệm SAN trong phòng thí nghiệm đã sử dụng cùng một nguồn lưu lượng truy cập (từ một đến bảy máy chủ), cùng bộ điều hợp Kênh sợi quang (model QLA2200F/33 của QLogic) và cùng một hệ thống đĩa. Sự thống nhất này giúp đảm bảo rằng nguồn khác biệt duy nhất về băng thông được cung cấp là các bộ chuyển mạch SAN.

Tất cả các nhà sản xuất, ngoại trừ Gadzoox, đều cung cấp cho chúng tôi bốn công tắc SAN, được kết nối với nhau theo hình kim cương. Chúng tôi chỉ nhận được một thiết bị từ Gadzoox.

Việc tích hợp các sản phẩm được thử nghiệm vào mạng chuyển mạch cho phép họ kiểm tra khả năng phát hiện lỗi và truyền lưu lượng truy cập bỏ qua các công tắc hoặc kết nối giữa các nút bị lỗi (InterSwitch Link, ISL). Ngoài ra, chúng tôi đã phân tích hiệu suất của từng sản phẩm trong môi trường không chứa các thiết bị hoạt động khác; trong trường hợp này, bộ chuyển mạch là liên kết trung gian duy nhất giữa máy chủ và hệ thống lưu trữ đĩa. Tại thời điểm thử nghiệm, dòng sản phẩm của Gadzoox không bao gồm các thiết bị hỗ trợ cấu trúc liên kết mạng với nhiều bộ chuyển mạch SAN nên mẫu Capellix 2000G không tham gia vào tất cả các thử nghiệm. Đã có báo cáo cho biết công ty đã bắt đầu thử nghiệm sản phẩm Fabric Switch Module nhưng sản phẩm này vẫn chưa được cung cấp cho chúng tôi.

Để tạo lưu lượng truy cập và trong trường hợp của chúng tôi, nó được thể hiện bằng các yêu cầu và kết quả của hoạt động đọc/ghi, từ một đến bảy máy chủ chạy Windows NT 4.0 với các tiện ích bổ sung Service Pack 6a đã được sử dụng. Cấu hình phần cứng của tất cả các máy chủ đều giống hệt nhau: bộ xử lý Pentium III với tần số xung nhịp 500 MHz, bộ nhớ 128 MB. Là thẻ giao diện máy chủ (hoặc bộ điều hợp HBA cho các đường cáp quang sóng ngắn Kênh sợi quang), các bo mạch có cùng đầu nối quang và chạy cùng một trình điều khiển đã được sử dụng. Chúng tôi đã tham khảo ý kiến ​​đặc biệt của các nhà cung cấp về việc lựa chọn bộ điều hợp và tất cả họ đều ủng hộ quyết định của chúng tôi khi chọn bảng mạch do QLogic sản xuất.

Để đo các thông số hoạt động của các thiết bị chuyển mạch, ứng dụng IOMeter Phiên bản 1999.10.20 miễn phí của Intel đã được cài đặt trên mỗi máy chủ. Phần mềm này có khả năng tạo ra mức tải mạng cần thiết (bằng cách thực hiện các thao tác đọc và ghi trên ổ cứng), giám sát hiệu suất và tạo báo cáo chi tiết về kết quả đo. Hơn nữa, việc sử dụng IOMeter cho phép chúng tôi biến một trong các máy chủ thành thiết bị chính kiểm soát các thông số cấu hình của các máy chủ khác và việc thực hiện các quy trình kiểm tra của chúng. Máy chủ tương tự chịu trách nhiệm thu thập và tổng hợp kết quả kiểm tra.

Hệ thống lưu trữ mà các máy chủ truy cập để thực hiện các hoạt động I/O là các sản phẩm Eurologic XL-400, mỗi sản phẩm chứa bảy ổ cứng Seagate 18 GB Cheetah 18LP và có giao diện Fibre Channel riêng. Hai mảng đĩa được kết hợp thành một tầng, do đó tổng số “mục tiêu” mà các hoạt động đọc/ghi được “nhắm mục tiêu” đã tăng lên 14.

Để xác thực các phép đo độ trễ và hiệu suất SAN của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng Trình phân tích lưu lượng truy cập Gigabit của Finistar, chứa bộ đệm 256 MB.

Khi đo thông lượng, một máy chủ đã giao tiếp với bốn ổ đĩa cứng, với lưu lượng ban đầu đi qua một bộ chuyển mạch duy nhất và sau đó thông qua cơ cấu chuyển mạch của nhiều thiết bị. Thử nghiệm tiếp theo liên quan đến bảy máy chủ và 14 ổ đĩa, và một lần nữa lưu lượng truy cập được truyền trước tiên qua một máy chủ, sau đó qua một số thiết bị chuyển mạch. Mỗi lần chúng tôi sử dụng ứng dụng IOMeter để bắt đầu các thao tác đọc có tổng cộng 10 MB dữ liệu, sau đó ghi các thao tác với cùng một lượng dữ liệu và cuối cùng là các thao tác đọc và ghi, dữ liệu giữa các thao tác đó được phân bổ đều nhưng theo thứ tự ngẫu nhiên.

Mỗi thử nghiệm được lặp lại ít nhất ba lần và trong mọi trường hợp, chúng tôi đều ghi lại hiệu suất I/O tổng thể (tức là số lần một tệp 10 MB có thể được đọc hoặc ghi trong vòng 1 giây), tổng thông lượng và thời gian phản hồi trung bình cho I/ O (bằng thời gian trung bình để hoàn thành một thao tác đọc hoặc ghi).

Để đo độ trễ truyền, Bộ phân tích lưu lượng Gigabit đã tính thời gian cho mười lệnh SCSI đầu tiên do máy chủ đưa ra tới SAN multiswitch, sau đó so sánh các giá trị thu được với cùng một dữ liệu, nhưng lần này tương ứng với sự xuất hiện của các lệnh này ở đầu ra của mạng lưu trữ. Rõ ràng, sự khác biệt giữa thời gian một lệnh được ban hành và thời gian nó rời khỏi mạng, tính trung bình trên mười lệnh, có thể được sử dụng làm ước tính độ trễ truyền.

Để xác định thời gian khôi phục mạng sau khi xảy ra lỗi, chúng tôi đã buộc ứng dụng IOMeter chạy trên một trong các máy chủ tạo ra một luồng yêu cầu ngẫu nhiên liên tục để đọc tuần tự các khối dữ liệu 2 kilobyte từ bốn ổ cứng. Sau đó, khi xác định được một trong các kết nối giữa các bộ chuyển mạch đang hoạt động, chúng tôi đã phá vỡ nó. Trong một phiên bản phức tạp hơn của cùng một thử nghiệm, có bảy máy chủ tham gia, số lượng đĩa được gửi yêu cầu đã tăng lên 14, các đĩa được truy cập không phải theo trình tự tuần hoàn mà là ngẫu nhiên và ngoài ra, khối lượng dữ liệu đọc tăng lên 10 MB. Trong cả hai trường hợp, bộ phân tích mạng Finistar đã ghi lại khoảng thời gian từ thời điểm dừng truyền dữ liệu đến thời điểm dữ liệu được khôi phục.

Cuối cùng, chúng tôi đã chạy một số điểm chuẩn hiệu suất SAN liên quan đến việc sao lưu máy chủ NT qua SAN. Lần này đích đến không phải là ma trận ổ cứng mà là ổ băng từ.

Tiêu chí cơ bản

Phân tích so sánh các thiết bị chuyển mạch SAN được thực hiện theo năm tiêu chí.

Hiệu suất. Chúng tôi đã vận hành dựa trên hàng chục chỉ báo và số liệu, bao gồm độ trễ truyền khi lưu lượng truy cập đi qua một bộ chuyển mạch duy nhất hoặc qua một mạng hợp nhất nhiều thiết bị như vậy; tốc độ thay đổi đường truyền để bỏ qua một công tắc hoặc kết nối giữa các công tắc bị lỗi; thông lượng cho các kết hợp đọc, ghi và đọc/ghi ngẫu nhiên (dữ liệu được truyền qua môi trường chuyển mạch hợp nhất từ ​​một đến bảy máy chủ chạy Windows NT) và cuối cùng là các tham số chung đặc trưng cho tính ổn định của hoạt động.

Quản lý và điều hành. Chúng bao gồm tính trực quan và hiệu quả của giao diện điều khiển (dựa trên đồ họa hoặc dòng lệnh), chất lượng của các công cụ giám sát thời gian thực và tính khả dụng của các chức năng bổ sung như ghi nhật ký sự kiện, cảnh báo và thông báo dịch vụ (với thông tin được ghi trong hệ thống tương ứng). tập tin) và tạo ra các báo cáo.

Thiết lập cấu hình. Hỗ trợ cấu trúc liên kết mạng hoàn toàn dạng lưới với nhiều bộ chuyển mạch, các lớp dịch vụ Kênh sợi quang khác nhau, các loại kết nối khác nhau (kết cấu chuyển mạch hoặc phương tiện băng thông dùng chung), bộ đệm khung trên các cổng riêng lẻ, mật độ cổng, tính mô-đun và các thành phần có thể tráo đổi nóng đã được thử nghiệm. sự hiện diện của nguồn điện dự phòng, đây là phương tiện cần thiết để tăng khả năng chịu lỗi của công tắc.

Chức năng. Ví dụ: chúng tôi quan tâm đến việc liệu các giao diện Kênh sợi quang vật lý khác nhau và nhiều kết nối giữa các thiết bị chuyển mạch có được hỗ trợ hay không (để cân bằng tải, bỏ qua mạng và cấu trúc logic hoặc phân vùng của mạng).

Dễ dàng cài đặt và vận hành.Đặc biệt, họ xem xét việc tuân thủ nguyên tắc Plug-and-Play khi kết nối hệ thống lưu trữ và máy chủ, cũng như chất lượng và nội dung tài liệu, bao gồm thông tin về khả năng tương tác của thiết bị này với các sản phẩm của các nhà sản xuất khác.

Thông lượng tối đa

Thông lượng tối đa của các thiết bị chuyển mạch được đánh giá cho các hoạt động đọc và ghi trên một hệ thống đĩa được khởi tạo bởi bảy máy chủ chạy Windows NT. Khi thực hiện các thao tác đọc/ghi hỗn hợp, mỗi máy chủ được cấu hình để giao tiếp với một hệ thống đĩa đơn qua SAN. Tổng khối lượng dữ liệu lên tới 10 MB, được phân bổ đều giữa các hoạt động đọc và ghi. Tại thời điểm thử nghiệm, mẫu Capellix 2000G của Gadzoox hỗ trợ cấu trúc liên kết mạng chỉ với một bộ chuyển mạch.

Công tắc SAN

Bộ chuyển mạch SAN được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch trung tâm cho các nút mạng SAN. Bạn cắm một đầu cáp quang vào đầu nối trên bộ điều hợp máy chủ hoặc bộ điều khiển mảng đĩa, còn đầu kia vào cổng trên bộ chuyển mạch. Một công tắc có thể được so sánh với một tập hợp các dây được đan chéo theo cách cho phép mỗi thiết bị trên mạng “giao tiếp” qua một dây với mọi thiết bị khác trên mạng cùng một lúc. Nói cách khác, tất cả các thuê bao đều có thể nói chuyện cùng một lúc.
Một hoặc nhiều công tắc được kết nối với nhau tạo thành một kết cấu. Một loại vải có thể bao gồm một hoặc nhiều công tắc (hiện tại lên tới 239). Vì vậy, một nhà máy có thể được định nghĩa là một mạng bao gồm các thiết bị chuyển mạch được kết nối với nhau. SAN có thể bao gồm nhiều loại vải. Hầu hết SAN bao gồm ít nhất hai loại vải, một trong số đó là vải dự phòng.
Bạn có thể kết nối máy chủ và bộ lưu trữ với SAN bằng một bộ chuyển mạch duy nhất, nhưng tốt nhất nên sử dụng hai bộ chuyển mạch để tránh mất dữ liệu và thời gian ngừng hoạt động nếu một trong số chúng bị lỗi. Hình 1 cho thấy một cơ cấu điển hình sử dụng hai bộ chuyển mạch để kết nối máy chủ với một mảng đĩa.

Hình 1. Nhà máy đơn giản nhất sử dụng 2 công tắc.

Khi số lượng máy chủ và bộ lưu trữ trong SAN của bạn tăng lên, bạn chỉ cần thêm các thiết bị chuyển mạch.

Hình 2. Mở rộng SAN Fabric

Công tắc mô-đun hoặc thông thường (công tắc mô-đun)

Thiết bị chuyển mạch SAN có nhiều kích cỡ khác nhau từ 8 đến hàng trăm cổng. Hầu hết các switch mô-đun đều có 8 hoặc 16 cổng. Xu hướng mới nhất là khả năng tăng số lượng cổng trên một bộ chuyển mạch đã mua theo mức tăng 4. Một ví dụ điển hình về bộ chuyển mạch như vậy là Qlogic SANbox 5200 (Hình 3). Bạn có thể mua sản phẩm này với 8 cổng trong đế, sau đó mở rộng lên 16 cổng trong một mô-đun và tối đa 64 cổng (!) trong bốn mô-đun, được kết nối với nhau bằng 10 Gigabit FC.

Hình 3. Qlogic SANbox 5200 - ngăn xếp bốn mô-đun với 64 cổng

Công tắc giám đốc

Giám đốc đắt hơn nhiều so với các công tắc mô-đun và thường chứa hàng trăm cổng (Hình 4). Có thể coi các giám đốc ở trung tâm của các kết cấu chuyển mạch rất lớn là cốt lõi của mạng. Các giám đốc có khả năng chịu lỗi đặc biệt và đảm bảo toàn bộ cơ sở hạ tầng hoạt động 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần. Chúng cho phép bạn thực hiện bảo trì định kỳ và thay thế các mô-đun một cách nhanh chóng.

Cơm. 4. Cổng SilkWorm 1200 128 và McData InterPid 6140

Giám đốc bao gồm một nền tảng, các mô-đun cổng trao đổi nóng (thường là 12 hoặc 16 cổng) và các mô-đun bộ xử lý trao đổi nóng (thường là bộ xử lý kép). Giám đốc có thể được mua với 32 cổng và có thể mở rộng lên 128 - 140 cổng.
SAN doanh nghiệp thường sử dụng các giám đốc làm lõi của mạng. Các công tắc mô-đun được kết nối với chúng dưới dạng công tắc đầu cuối (cạnh). Đến lượt chúng, chúng được kết nối với máy chủ và bộ lưu trữ. Cấu trúc liên kết này được gọi là cấu trúc liên kết lõi đến cạnh và cho phép bạn mở rộng mạng tới hàng nghìn cổng (Hình 5).

Cơm. 5. Cấu trúc liên kết lõi-cạnh sử dụng các đạo diễn.


Bộ định tuyến SAN hoặc bộ chuyển mạch đa giao thức

Bộ định tuyến SAN được sử dụng để kết nối các đảo SAN từ xa thành một mạng duy nhất nhằm giải quyết các vấn đề về phòng chống thiên tai, hợp nhất tài nguyên lưu trữ, tổ chức các thủ tục sao lưu dữ liệu từ các bộ phận ở xa vào tài nguyên băng và đĩa của trung tâm dữ liệu chính, v.v. ( Hình 6.). Hợp nhất các mạng SAN từ xa thành một tài nguyên duy nhất là bước tiếp theo trong quá trình phát triển mạng lưu trữ dữ liệu sau khi đưa SAN vào trụ sở chính và các phòng ban của doanh nghiệp (Hình 7).

Cơm. 6: McDATA Eclipse 1620, 3300 và 4300

Cơm. 7: Hợp nhất các SAN từ xa thành một tài nguyên duy nhất

Đảo SAN có thể được kết nối bằng giao thức FC và các bộ chuyển mạch hoặc bộ điều khiển mô-đun thông thường, thông qua cáp quang chế độ đơn (cáp chế độ đơn hoặc cáp quang tối) hoặc sử dụng thiết bị ghép kênh (DWDM). Tuy nhiên, phương pháp này sẽ không cho phép bạn vượt quá giới hạn thành phố (bán kính 70 km). Để có khoảng cách xa hơn, bạn sẽ cần giao thức Fibre Channel over IP (FCIP, http://www.iscsistorage.com/ipstorage.htm), được triển khai trong bộ định tuyến Eclipse của McData (Hình 6). FCIP gói mỗi khung FC trong một gói IP để vận chuyển qua mạng IP. Bên nhận giải nén gói IP và lấy khung FC gốc từ đó để truyền tiếp qua mạng FC cục bộ. Ở đây khoảng cách không bị giới hạn. Đó là tất cả về tốc độ của kênh IP của bạn.

Các loại cáp FC

Cáp quang hoặc cáp đồng được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn vật lý trong mạng FC. Cáp đồng là cáp xoắn đôi có vỏ bọc và được sử dụng chủ yếu cho các kết nối cục bộ trong mạng FC 1Gbit/s. Mạng FC 2Gbit/s hiện đại chủ yếu sử dụng cáp quang.
Cáp quang có 2 loại: Single Mode và Multi Mode.

Cáp đơn mode (sóng dài)

Trong cáp chế độ đơn (SM), chỉ có một đường cho sóng ánh sáng truyền đi. Kích thước lõi thường là 8,3 micron. Cáp chế độ đơn được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu mất tín hiệu thấp và tốc độ truyền dữ liệu cao, chẳng hạn như khoảng cách xa giữa hai hệ thống hoặc thiết bị mạng. Ví dụ: giữa máy chủ và cơ sở lưu trữ, khoảng cách giữa đó là vài chục km.

Khoảng cách tối đa giữa hai nút mạng FC 2Gbit được kết nối bằng cáp đơn mode là 80 km khi không có bộ lặp.

Cáp đa mode (sóng ngắn)

Cáp đa mode (MM) có khả năng truyền nhiều bước sóng ánh sáng dọc theo một sợi quang vì kích thước lõi tương đối lớn cho phép ánh sáng truyền đi ở các góc khác nhau (khúc xạ). Kích thước lõi điển hình của MM là 50 µm và 62,5 µm. Kết nối cáp quang đa chế độ phù hợp nhất cho các thiết bị hoạt động trong khoảng cách ngắn. Bên trong văn phòng, tòa nhà.

Khoảng cách tối đa mà cáp đa chế độ hỗ trợ tốc độ 2 Gbit/s là 300 (50um) và 150m (62,5um).

Các loại đầu nối cáp

Đầu nối cáp FC là:

Các loại bộ thu phát (loại GBIC)

Thiết bị chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện và ngược lại được gọi là máy thu phát. Chúng còn được gọi là GBIC (Đầu nối giao diện Gigabit). Bộ thu phát được đặt trên bo mạch bộ chuyển đổi FC (FC HBA), thông thường nó được hàn vào nó, trong công tắc - ở dạng mô-đun có thể tháo rời (xem hình) và trên thiết bị lưu trữ ở dạng này hay dạng khác.

Máy thu phát là:
SFP-LC HSSDC2

Mô-đun thu phát có thể tháo rời (SFP)

HSSDC2: cho 1/2Gbit FC cho cáp đồng
SFP-LC: (LC có thể cắm hệ số dạng nhỏ) 1/2Gbit FC Sóng ngắn/dài cho cáp quang có đầu nối LC
SFP-SC: (SC có thể cắm hệ số dạng nhỏ) 1/2Gbit FC Sóng ngắn/dài cho cáp quang có đầu nối SC

Trong trường hợp đơn giản nhất, SAN bao gồm các hệ thống lưu trữ, thiết bị chuyển mạch và máy chủ được kết nối bằng các kênh truyền thông quang học. Ngoài các hệ thống lưu trữ đĩa trực tiếp, bạn có thể kết nối các thư viện đĩa, thư viện băng từ (bộ truyền phát), thiết bị lưu trữ dữ liệu trên đĩa quang (CD/DVD và các loại khác), v.v. với SAN.

Một ví dụ về cơ sở hạ tầng có độ tin cậy cao trong đó các máy chủ được kết nối đồng thời với mạng cục bộ (trái) và mạng lưu trữ (phải). Sơ đồ này cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu nằm trên hệ thống lưu trữ trong trường hợp bất kỳ mô-đun bộ xử lý, bộ chuyển mạch hoặc đường dẫn truy cập nào bị lỗi.

Sử dụng SAN cho phép bạn cung cấp:

  • quản lý tài nguyên tập trung của máy chủ và hệ thống lưu trữ dữ liệu;
  • kết nối mảng đĩa và máy chủ mới mà không dừng toàn bộ hệ thống lưu trữ;
  • sử dụng thiết bị đã mua trước đó kết hợp với thiết bị lưu trữ dữ liệu mới;
  • truy cập nhanh chóng và đáng tin cậy vào các thiết bị lưu trữ dữ liệu nằm ở khoảng cách rất xa với máy chủ, *không bị giảm hiệu suất đáng kể;
  • đẩy nhanh quá trình sao lưu và phục hồi dữ liệu - BURA.

Câu chuyện

Sự phát triển của công nghệ mạng đã dẫn đến sự xuất hiện của hai giải pháp mạng cho hệ thống lưu trữ - Storage Area Network (SAN) để trao đổi dữ liệu ở cấp khối được hỗ trợ bởi hệ thống tệp khách hàng và máy chủ để lưu trữ dữ liệu tại Network Attached Storage (NAS) cấp độ tập tin. Để phân biệt hệ thống lưu trữ truyền thống với hệ thống mạng, một từ viết tắt khác đã được đề xuất - Lưu trữ đính kèm trực tiếp (DAS).

DAS, SAN và NAS liên tiếp xuất hiện trên thị trường phản ánh chuỗi liên lạc đang phát triển giữa các ứng dụng sử dụng dữ liệu và byte trên phương tiện chứa dữ liệu đó. Ngày xửa ngày xưa, các chương trình ứng dụng tự đọc và viết các khối, sau đó trình điều khiển xuất hiện như một phần của hệ điều hành. Trong DAS, SAN và NAS hiện đại, chuỗi bao gồm ba liên kết: liên kết đầu tiên là tạo ra các mảng RAID, liên kết thứ hai là xử lý siêu dữ liệu cho phép dữ liệu nhị phân được diễn giải dưới dạng tệp và bản ghi, và liên kết thứ ba là là dịch vụ cung cấp dữ liệu cho ứng dụng. Chúng khác nhau ở vị trí và cách thức triển khai các liên kết này. Trong trường hợp của DAS, hệ thống lưu trữ là “trần”; nó chỉ cung cấp khả năng lưu trữ và truy cập dữ liệu, còn mọi thứ khác được thực hiện ở phía máy chủ, bắt đầu từ giao diện và trình điều khiển. Với sự ra đời của SAN, việc cung cấp RAID được chuyển sang phía hệ thống lưu trữ; mọi thứ khác vẫn giữ nguyên như trường hợp của DAS. Nhưng NAS khác ở chỗ siêu dữ liệu cũng được chuyển đến hệ thống lưu trữ để đảm bảo quyền truy cập tệp; ở đây máy khách chỉ có thể hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu.

Sự xuất hiện của SAN trở nên khả thi sau khi giao thức Fibre Channel (FC) được phát triển vào năm 1988 và được ANSI phê duyệt làm tiêu chuẩn vào năm 1994. Thuật ngữ Mạng khu vực lưu trữ có từ năm 1999. Theo thời gian, FC đã nhường chỗ cho Ethernet và mạng IP-SAN có kết nối iSCSI trở nên phổ biến.

Ý tưởng về máy chủ lưu trữ gắn mạng (NAS) thuộc về Brian Randall của Đại học Newcastle và được triển khai trên các máy chạy máy chủ UNIX vào năm 1983. Ý tưởng này thành công đến mức được nhiều công ty lựa chọn, bao gồm Novell, IBM và Sun, nhưng cuối cùng đã thay thế những công ty dẫn đầu bởi NetApp và EMC.

Năm 1995, Garth Gibson đã phát triển các nguyên tắc của NAS và tạo ra các hệ thống lưu trữ đối tượng (OBS). Ông bắt đầu bằng cách chia tất cả các hoạt động trên đĩa thành hai nhóm, một nhóm bao gồm những hoạt động được thực hiện thường xuyên hơn, chẳng hạn như đọc và ghi, và nhóm còn lại được thực hiện ít thường xuyên hơn, chẳng hạn như các hoạt động với tên. Sau đó, ông đề xuất một vùng chứa khác ngoài các khối và tập tin mà ông gọi là đối tượng.

OBS có một loại giao diện mới, nó được gọi là đối tượng. Dịch vụ dữ liệu khách hàng tương tác với siêu dữ liệu bằng API đối tượng. OBS không chỉ lưu trữ dữ liệu mà còn hỗ trợ RAID, lưu trữ siêu dữ liệu liên quan đến đối tượng và hỗ trợ giao diện đối tượng. DAS, SAN, NAS và OBS cùng tồn tại theo thời gian, nhưng mỗi loại truy cập sẽ phù hợp hơn với một loại dữ liệu và ứng dụng cụ thể.

kiến trúc SAN

Cấu trúc mạng

SAN là mạng dữ liệu tốc độ cao được thiết kế để kết nối máy chủ với thiết bị lưu trữ. Một loạt các cấu trúc liên kết SAN (điểm-điểm, Vòng lặp phân xử và chuyển mạch) thay thế các kết nối bus máy chủ đến bộ lưu trữ truyền thống và mang lại tính linh hoạt, hiệu suất và độ tin cậy cao hơn cho chúng. Khái niệm SAN dựa trên khả năng kết nối bất kỳ máy chủ nào với bất kỳ thiết bị lưu trữ dữ liệu nào đang chạy bằng giao thức Kênh sợi quang. Nguyên tắc tương tác của các nút trong SAN với cấu trúc liên kết điểm-điểm hoặc chuyển mạch được thể hiện trong hình. Trong SAN vòng lặp có trọng tài, việc truyền dữ liệu diễn ra tuần tự từ nút này sang nút khác. Để bắt đầu truyền dữ liệu, thiết bị truyền bắt đầu phân xử để có quyền sử dụng phương tiện truyền dữ liệu (do đó có tên cấu trúc liên kết - Vòng lặp trọng tài).

Cơ sở vận chuyển của SAN là giao thức Fibre Channel, sử dụng cả kết nối thiết bị cáp đồng và cáp quang.

thành phần SAN

Các thành phần SAN được phân loại như sau:

  • Tài nguyên lưu trữ dữ liệu;
  • Thiết bị triển khai hạ tầng SAN;

Bộ điều hợp bus máy chủ

Tài nguyên lưu trữ

Tài nguyên lưu trữ bao gồm mảng đĩa, ổ băng từ và thư viện Kênh sợi quang. Tài nguyên lưu trữ chỉ nhận ra nhiều khả năng của chúng khi được đưa vào SAN. Do đó, mảng đĩa cao cấp có thể sao chép dữ liệu giữa các mảng qua mạng Fibre Channel và thư viện băng từ có thể truyền dữ liệu sang băng trực tiếp từ mảng đĩa bằng giao diện Fibre Channel, bỏ qua mạng và máy chủ (Serverless backup). Phổ biến nhất trên thị trường là các mảng đĩa của EMC, Hitachi, IBM, Compaq (dòng Storage Works mà Compaq kế thừa từ Digital) và trong số các nhà sản xuất thư viện băng từ, nên kể đến StorageTek, Quantum/ATL và IBM.

Thiết bị triển khai hạ tầng SAN

Các thiết bị triển khai cơ sở hạ tầng SAN là các thiết bị chuyển mạch Fiber Channel (FC switch), hub (Fiber Channel Hub) và bộ định tuyến (Fiber Channel-SCSI router) được sử dụng để kết hợp các thiết bị hoạt động ở chế độ Fiber Channel Arbitrated Loop (FC_AL). Việc sử dụng hub cho phép bạn kết nối và ngắt kết nối các thiết bị trong một vòng lặp mà không cần dừng hệ thống, vì hub sẽ tự động đóng vòng lặp nếu một thiết bị bị ngắt kết nối và tự động mở vòng lặp nếu một thiết bị mới được kết nối với nó. Mỗi thay đổi vòng lặp đều đi kèm với một quá trình khởi tạo phức tạp. Quá trình khởi tạo gồm nhiều giai đoạn và cho đến khi hoàn thành thì việc trao đổi dữ liệu trong vòng lặp là không thể.

Tất cả các SAN hiện đại đều được xây dựng trên các thiết bị chuyển mạch, cho phép kết nối mạng chính thức. Bộ chuyển mạch không chỉ có thể kết nối các thiết bị Kênh sợi quang mà còn giới hạn quyền truy cập giữa các thiết bị mà cái gọi là vùng được tạo trên bộ chuyển mạch. Các thiết bị đặt ở các vùng khác nhau không thể giao tiếp với nhau. Số lượng cổng trong SAN có thể tăng lên bằng cách kết nối các switch với nhau. Một nhóm các thiết bị chuyển mạch được kết nối với nhau được gọi là Fiber Channel Fabric hoặc đơn giản là Fabric. Các kết nối giữa các switch được gọi là Interswitch Links hoặc gọi tắt là ISL.

Phần mềm

Phần mềm cho phép bạn triển khai dự phòng các đường dẫn truy cập máy chủ vào mảng đĩa và phân phối tải động giữa các đường dẫn. Đối với hầu hết các mảng đĩa, có một cách đơn giản để xác định các cổng có thể truy cập được thông qua các bộ điều khiển khác nhau thuộc về cùng một đĩa. Phần mềm chuyên dụng duy trì một bảng các đường dẫn truy cập vào thiết bị và đảm bảo rằng các đường dẫn đó bị ngắt kết nối trong trường hợp xảy ra thảm họa, kết nối động các đường dẫn mới và phân phối tải giữa chúng. Theo quy định, các nhà sản xuất mảng đĩa cung cấp phần mềm chuyên dụng thuộc loại này cho mảng của họ. VERITAS Software sản xuất phần mềm VERITAS Volume Manager, được thiết kế để sắp xếp các ổ đĩa logic từ các đĩa vật lý và cung cấp dự phòng các đường dẫn truy cập đĩa, cũng như phân phối tải giữa chúng cho hầu hết các mảng đĩa đã biết.

Giao thức được sử dụng

Các giao thức cấp thấp được sử dụng trong các mạng lưu trữ:

  • Giao thức kênh sợi quang (FCP), truyền tải SCSI qua Kênh sợi quang. Giao thức được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Có sẵn ở các tùy chọn 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s và 10 Gbit/s.
  • iSCSI, SCSI truyền tải qua TCP/IP.
  • Truyền tải FCoE, FCP/SCSI qua Ethernet thuần túy.
  • FCIP và iFCP, đóng gói và truyền FCP/SCSI trong các gói IP.
  • HyperSCSI, SCSI truyền tải qua Ethernet.
  • Vận chuyển FICON qua Kênh sợi quang (chỉ được sử dụng bởi các máy tính lớn).
  • ATA qua Ethernet, truyền tải ATA qua Ethernet.
  • Truyền tải SCSI và/hoặc TCP/IP qua InfiniBand (IB).

Thuận lợi

  • Độ tin cậy cao của quyền truy cập vào dữ liệu nằm trên hệ thống lưu trữ bên ngoài. Sự độc lập của cấu trúc liên kết SAN khỏi các hệ thống lưu trữ và máy chủ được sử dụng.
  • Lưu trữ dữ liệu tập trung (độ tin cậy, bảo mật).
  • Quản lý dữ liệu và chuyển mạch tập trung thuận tiện.
  • Di chuyển lưu lượng I/O lớn sang một mạng riêng – giảm tải cho mạng LAN.
  • Hiệu suất cao và độ trễ thấp.
  • Khả năng mở rộng và tính linh hoạt của kết cấu logic SAN
  • Kích thước địa lý của SAN, không giống như DAS cổ điển, thực tế là không giới hạn.
  • Khả năng phân phối nhanh chóng tài nguyên giữa các máy chủ.
  • Khả năng xây dựng các giải pháp cụm có khả năng chịu lỗi mà không phải trả thêm chi phí dựa trên SAN hiện có.
  • Sơ đồ sao lưu đơn giản - tất cả dữ liệu đều ở một nơi.
  • Tính sẵn có của các tính năng và dịch vụ bổ sung (ảnh chụp nhanh, sao chép từ xa).
  • Mức độ bảo mật SAN cao.

Hệ thống lưu trữ chia sẻ thường đơn giản hóa việc quản trị và tăng thêm tính linh hoạt vì cáp và dãy đĩa không cần phải vận chuyển vật lý và kết nối lại từ máy chủ này sang máy chủ khác.

Một ưu điểm khác là khả năng khởi động máy chủ trực tiếp từ mạng lưu trữ. Với cấu hình này, bạn có thể nhanh chóng và dễ dàng thay thế một thiết bị bị lỗi

7 khối xây dựng SAN

Các phần trước cung cấp tổng quan về cấu trúc liên kết và giao thức Kênh sợi quang. Bây giờ chúng ta hãy xem xét các thiết bị và thành phần khác nhau được sử dụng để tạo mạng lưu trữ Kênh sợi quang. Các thành phần cấu trúc chính của SAN bao gồm:

■ bộ chuyển đổi xe buýt;

■ Cáp Kênh sợi quang;

■ đầu nối;

■ Các thiết bị kết nối, bao gồm hub, switch, và switch vải.

Lưu ý rằng tất cả các thành phần có thể định địa chỉ trong SAN Kênh sợi quang đều có Tên toàn cầu (WWN) duy nhất, tương tự như các địa chỉ MAC duy nhất. WWN trong thông số kỹ thuật của Kênh sợi quang là số 64 bit được viết là XX:XX:XX:XX:XX:XX:XX:XX. IEEE chỉ định cho mỗi nhà sản xuất một dải địa chỉ cụ thể. Nhà sản xuất chịu trách nhiệm phân bổ duy nhất các địa chỉ được chỉ định.

7.1 Bộ điều hợp xe buýt

Bộ điều hợp bus (bộ điều hợp bus chủ - NVA) kết nối với máy tính và cung cấp sự tương tác với các thiết bị lưu trữ. Trong thế giới máy tính cá nhân Windows, HBA thường kết nối với bus PCI và có thể cung cấp kết nối cho các thiết bị IDE, SCSI và Fibre Channel. Bộ điều hợp bus hoạt động dưới sự kiểm soát của trình điều khiển thiết bị, tức là. Trình điều khiển cổng mini SCSIPort hoặc Storport.
Khi được khởi tạo, cổng HBA sẽ đăng ký với switch vải (nếu có) và đăng ký các thuộc tính được lưu trữ trên đó. Các thuộc tính này được cung cấp cho các ứng dụng sử dụng API từ nhà sản xuất switch hoặc HBA. SNIA (Hiệp hội Công nghiệp Mạng Lưu trữ) đang nghiên cứu một API được tiêu chuẩn hóa hỗ trợ các API của nhà cung cấp khác nhau.
Đối với SAN có yêu cầu về khả năng chịu lỗi cao, một số nhà sản xuất HBA cung cấp các khả năng bổ sung, chẳng hạn như tự động chuyển sang HBA khác nếu HBA chính bị lỗi.
Trong một vòng chia sẻ, chỉ có hai thiết bị có thể nhận và truyền dữ liệu đồng thời. Giả sử rằng một trong số chúng là HBA được kết nối với máy chủ và nhận dữ liệu từ thiết bị lưu trữ. Tuy nhiên, nếu bộ điều hợp này được kết nối với SAN vải chuyển mạch, nó có thể gửi nhiều yêu cầu đọc tới nhiều thiết bị lưu trữ cùng một lúc.

Phản hồi cho những yêu cầu này có thể đến theo bất kỳ thứ tự nào. Thông thường, một switch vải cung cấp dịch vụ vòng tròn cho các cổng, điều này càng làm phức tạp thêm nhiệm vụ của HBA; trong trường hợp này, thứ tự đến của các gói sẽ sao cho mỗi gói tiếp theo sẽ đến từ một nguồn khác.
Bộ điều hợp bus giải quyết vấn đề này theo một trong hai cách. Chiến lược đầu tiên, được gọi là lưu trữ và sắp xếp, liên quan đến việc lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ nút và sau đó sắp xếp bộ đệm bằng CPU. Rõ ràng, đây là một cách tiếp cận không hiệu quả theo quan điểm của CPU và tải tổng thể có liên quan đến việc chuyển ngữ cảnh cứ sau vài chục micro giây. Một chiến lược khác là một cách nhanh chóng- liên quan đến việc sử dụng logic hệ thống bổ sung và chip trên chính bộ điều hợp bus, cho phép chuyển đổi ngữ cảnh mà không cần sử dụng chu trình CPU. Thông thường, thời gian giữa các lần chuyển ngữ cảnh khi sử dụng chiến lược này là vài giây.
Một lần đặt trước cho phép gửi một khung Kênh sợi quang. Trước khi gửi frame tiếp theo, người gửi phải nhận được tín hiệu Người nhận đã sẵn sàng. Để sử dụng hiệu quả liên kết Kênh sợi quang, nhiều khung hình phải được truyền đồng thời, điều này sẽ yêu cầu đặt trước nhiều khung hình và do đó cần nhiều bộ nhớ hơn để nhận khung hình. Một số HBA có bốn bộ đệm 1 KB và hai bộ đệm 2 KB, mặc dù một số bộ điều hợp cao cấp có 128 KB và 256 KB để dự trữ bộ đệm. Lưu ý rằng bộ nhớ này thường yêu cầu hai cổng; những thứ kia. Khi một vùng bộ nhớ nhận dữ liệu từ Fibre Channel SAN, các vùng bộ nhớ còn lại có thể gửi dữ liệu đến bus PCI chủ.
Ngoài ra, HBA đóng vai trò trong các kiến ​​trúc chuyển đổi dự phòng và khắc phục thảm họa cung cấp nhiều đường dẫn I/O cho một thiết bị lưu trữ.

7.1.1 Hệ điều hành Windows và bộ điều hợp bus

Trong Windows NT và Windows 2000, bộ điều hợp Kênh Sợi quang được coi là thiết bị SCSI và trình điều khiển được tạo dưới dạng trình điều khiển cổng SCSI mini. Vấn đề là trình điều khiển SCSIPort đã lỗi thời và không hỗ trợ các khả năng được cung cấp bởi các thiết bị SCSI mới hơn, chưa nói đến các thiết bị Fibre Channel. Vì vậy, Windows Server 2003 đã giới thiệu mô hình driver Storport mới để thay thế cho mô hình SCSIPort, đặc biệt dành cho các thiết bị SCSI-3 và Fibre Channel. Lưu ý rằng các ổ đĩa Fibre Channel được Windows sử dụng làm thiết bị DAS, được kích hoạt bởi lớp trừu tượng do trình điều khiển SCSIPort và Storport cung cấp.

7.1.2 Tuyến đường kép

Đôi khi cần tăng hiệu suất và độ tin cậy, thậm chí phải trả giá bằng việc tăng chi phí cho giải pháp hoàn chỉnh. Trong những trường hợp như vậy, máy chủ được kết nối với các đĩa cổng kép thông qua nhiều HBA và nhiều SAN Kênh sợi quang độc lập. Ý tưởng chính là loại bỏ một điểm lỗi duy nhất trong mạng. Ngoài ra, trong thời gian hệ thống hoạt động bình thường, có thể sử dụng nhiều tuyến đường để cân bằng tải và cải thiện hiệu suất.

7.2 Các loại cáp Kênh sợi quang

Chủ yếu có hai loại cáp được sử dụng: cáp quang và cáp đồng. Những ưu điểm và nhược điểm chính của cáp được liệt kê dưới đây.

■ Cáp đồng rẻ hơn cáp quang.

■ Cáp quang hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn cáp đồng.

■ Cáp đồng có thể được sử dụng ở khoảng cách ngắn hơn, tối đa 30 mét. Trong trường hợp này, cáp quang có thể được sử dụng ở khoảng cách lên tới 2 km (cáp đa chế độ) hoặc lên tới 10 km (cáp đơn chế độ).

■ Cáp đồng dễ bị nhiễu điện từ và nhiễu từ các loại cáp khác.

■ Dữ liệu quang học thường phải được chuyển đổi thành tín hiệu điện để truyền qua bộ chuyển mạch và trở lại dạng quang học để truyền tiếp.
Chỉ có một loại cáp đồng, không giống như cáp quang, có hai loại: đa chế độ và đơn chế độ.
Đối với khoảng cách ngắn, cáp đa mode được sử dụng, có đường kính lõi 50 hoặc 62,5 micron (micron là micromet, hoặc một phần triệu mét.) Sóng ánh sáng được sử dụng trong cáp đa mode có chiều dài 780 nanomet, tức là không được hỗ trợ trong cáp chế độ đơn. Đối với khoảng cách xa, cáp đơn mode có đường kính lõi 9 micron được thiết kế. Cáp đơn mode sử dụng chùm ánh sáng có bước sóng 1300 nanomet. Bất chấp chủ đề của chương này (giao diện Kênh sợi quang), điều đáng nói là các loại cáp như vậy có thể được sử dụng để xây dựng mạng dựa trên các giao diện khác, chẳng hạn như Gigabit Ethernet.

7.3 Đầu nối

Vì Kênh sợi quang hỗ trợ nhiều loại cáp (và công nghệ truyền thông), nên các thiết bị (như bộ điều hợp bus, thiết bị giao diện và thiết bị lưu trữ) đi kèm với các đầu nối hỗ trợ kết nối phương tiện để giảm chi phí tổng thể. Có một số loại đầu nối được thiết kế cho các phương tiện và giao diện truyền dẫn khác nhau.

■ Bộ chuyển đổi giao diện Gigabit (GBIC) hỗ trợ dịch nối tiếp và song song dữ liệu được truyền. Bộ chuyển đổi GBIC cung cấp khả năng cắm nóng, tức là Việc bật/tắt GBIC không ảnh hưởng đến hoạt động của các cổng khác. Bộ chuyển đổi sử dụng giao diện song song 20 bit.

■ Mô-đun liên kết Gigabit (GLM) cung cấp chức năng tương tự như GBIC nhưng yêu cầu thiết bị phải tắt nguồn để cài đặt. Mặt khác, chúng rẻ hơn một chút so với GBIC.

■ Bộ điều hợp giao diện đa phương tiện được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu giữa phương tiện truyền thông đồng và quang học và ngược lại. Bộ điều hợp giao diện phương tiện thường được sử dụng trong HBA, nhưng cũng có thể được sử dụng trên các thiết bị chuyển mạch và trung tâm.

■ Bộ điều hợp hệ số dạng nhỏ (SFF) cho phép bạn đặt nhiều đầu nối hơn cho các giao diện khác nhau trên một bảng có kích thước nhất định.

7.4 Thiết bị giao diện

Các thiết bị kết nối kết nối các thành phần của mạng lưu trữ. Các thiết bị này bao gồm từ các trung tâm Fibre Channel chi phí thấp đến các thiết bị chuyển mạch vải được quản lý, hiệu suất cao, đắt tiền.

7.4.1 Hub vòng chia kênh sợi quang

Bộ trung tâm FC-AL là một lựa chọn tiết kiệm chi phí để kết nối nhiều nút Kênh Sợi quang (thiết bị lưu trữ, máy chủ, hệ thống máy tính, các trung tâm và bộ chuyển mạch khác) trong cấu hình vòng. Hub thường cung cấp từ 8 đến 16 cổng. Hub có thể hỗ trợ các phương tiện truyền dẫn khác nhau, chẳng hạn như đồng hoặc quang.
Các trung tâm Kênh sợi quang là các thiết bị thụ động, tức là. bất kỳ thiết bị nào khác trong vòng đều không thể phát hiện ra sự hiện diện của chúng. Hub cung cấp các khả năng sau:

■ kết nối nội bộ, cho phép bất kỳ cổng nào kết nối với bất kỳ cổng nào khác;

■ khả năng bỏ qua cổng mà thiết bị gặp trục trặc được kết nối.
Vấn đề lớn nhất với các cổng là chúng chỉ có thể hỗ trợ một kết nối Kênh sợi quang tại một thời điểm. Hình vẽ cho thấy rằng nếu cổng 1 được trao quyền điều khiển để thiết lập phiên với cổng 8 thì sẽ không có cổng nào khác có thể truyền dữ liệu cho đến khi phiên đã thiết lập kết thúc.
Các hub có thể được kết nối với các bộ chuyển mạch Fibre Channel mà không cần sửa đổi. Bạn cũng có thể tạo một loạt các hub bằng cách kết nối hai hub bằng cáp.
Các trung tâm FC-AL thống trị thị trường Kênh sợi quang, nhưng các thiết bị chuyển mạch vải Kênh sợi quang đang ngày càng trở nên phổ biến khi chi phí giảm.
Các trung tâm FC-AL được tạo ra bởi các công ty như Gadzoox Networks, Emulex và Brocade.

7.4.2 Công tắc vòng chia kênh sợi quang

Ưu điểm đáng kể nhất của bộ chuyển mạch FC-AL so với hub là chúng hỗ trợ nhiều kết nối đồng thời, trong khi hub chỉ hỗ trợ một kết nối tại một thời điểm.

Cơm. Trung tâm kênh sợi quang

Khả năng hỗ trợ nhiều kết nối đồng thời đi kèm với những thách thức riêng. Các thiết bị được kết nối với công tắc vòng thậm chí còn không “nhận thức được” vai trò của chúng. Công tắc vòng liên quan đến cả việc truyền dữ liệu và đánh địa chỉ vòng. Dưới đây là thông tin thêm về chủ đề này, cũng như xem xét vai trò của thiết bị chuyển mạch trong SAN và cách các nhà cung cấp bổ sung các tính năng mới cho sản phẩm của họ.

Hình. Công tắc kênh sợi quang

Công tắc vòng và truyền dữ liệu

Máy chủ có ý định truy cập thiết bị lưu trữ phải gửi yêu cầu trọng tài để kiểm soát vòng. Trong vòng FC-AL dựa trên trung tâm thông thường, mỗi thiết bị nhận được một gói trọng tài trước khi nó được trả về máy chủ HBA, trao cho máy chủ quyền kiểm soát vòng. Công tắc vòng sẽ gửi phản hồi thành công ngay lập tức mà không cần gửi yêu cầu đến các nút khác. Tại thời điểm này, HBA sẽ gửi một gói Mở cơ bản dành cho cổng thiết bị lưu trữ, gói này sẽ được chuyển tiếp bằng công tắc vòng. Nếu cổng không truyền dữ liệu vào thời điểm này thì sẽ không có vấn đề gì. Nếu không, tình huống xung đột có thể phát sinh. Để giải quyết vấn đề này, switch vòng phải cung cấp bộ đệm để lưu trữ tạm thời các khung dành cho cổng 7. Một số nhà cung cấp switch cung cấp 32 bộ đệm cho mỗi cổng cho mục đích này.

Công tắc vòng và địa chỉ FC-AL

Hub FC-AL không đóng vai trò gán địa chỉ cho thiết bị và chỉ truyền các khung địa chỉ cơ bản xung quanh vòng. Điều tương tự có thể được nói cho hầu hết các thiết bị chuyển mạch. Tuy nhiên, một số thiết bị có thể yêu cầu nhận một địa chỉ cụ thể. Một số hub có khả năng kiểm soát thứ tự khởi tạo cổng, cho phép một cổng cụ thể khởi tạo trước, sau đó thiết bị sẽ được kết nối với cổng được yêu cầu.

Công tắc và khởi tạo vòng

Giao thức FC-AL yêu cầu khởi tạo lại vòng khi thiết bị được kết nối, ngắt kết nối hoặc khởi tạo lại. Khởi tạo vòng theo cách này có thể làm gián đoạn liên lạc hiện có giữa hai thiết bị còn lại. Một số nhà sản xuất thiết bị chuyển mạch cung cấp khả năng sàng lọc và chuyển tiếp có chọn lọc các gói LIP (Nguyên tắc khởi tạo vòng lặp). Hoạt động này nhằm giảm thiểu sự cố, giảm thời gian khởi tạo lại vòng và bảo toàn các phiên dữ liệu hiện có nếu có thể. Đồng thời, cần đảm bảo tính duy nhất của địa chỉ thiết bị.
Nếu tất cả các thiết bị tham gia khởi động lại vòng, việc trùng lặp địa chỉ sẽ không xảy ra do các thiết bị “bảo vệ” địa chỉ của chúng. Tuy nhiên, nếu một số thiết bị không tham gia khởi tạo lại vòng, thì cần ngăn chặn việc gán địa chỉ đã được phân bổ cho các thiết bị tham gia khởi tạo lại vòng. Tính duy nhất của địa chỉ được đảm bảo bằng logic chuyển mạch vòng bổ sung. Khi thêm thiết bị lưu trữ, gói LIP phải được gửi đến máy chủ, nhưng LIP không cần gửi đến các thiết bị lưu trữ không bao giờ liên lạc với các thiết bị lưu trữ khác.
Một số thiết bị lưu trữ có thể giao tiếp trực tiếp với các thiết bị lưu trữ khác, được sử dụng để sao lưu dữ liệu.

Công tắc vòng và kiến ​​trúc vải

Nếu tất cả các thiết bị trong vòng đều "biết" về kiến ​​trúc vải, thì công tắc vòng sẽ truyền các khung cần thiết theo cách thông thường, chẳng hạn như khung Đăng nhập vải. Nếu các thiết bị trong vòng không hỗ trợ kiến ​​trúc vải thì công tắc vòng phải tự hỗ trợ. thực hiện đủ lớn
khối lượng công việc.
Công tắc vòng của một số nhà cung cấp không hỗ trợ xếp tầng. Ngoài ra, một số công tắc vòng yêu cầu cập nhật chương trình cơ sở trước khi kết nối với công tắc vải. Một số thiết bị chuyển mạch phải được nâng cấp để hỗ trợ đầy đủ kiến ​​trúc vải trước khi kết nối chúng với SAN.
Thiết bị chuyển mạch FC-AL được sản xuất bởi các công ty như Brocade, McDATA, Gadzoox Networks, Vixel và QLogic.

7.4.3 Bộ chuyển mạch kênh sợi quang

Bộ chuyển mạch vải kênh sợi quang (FC-SW) cung cấp đồng thời nhiều phiên liên lạc tốc độ cao với tất cả các thiết bị. Hiện tại, các switch chính hỗ trợ tốc độ khoảng 1 Gbps, trong khi tốc độ 2 Gbps cũng không còn là điều đáng ngạc nhiên. Nhìn chung, các thiết bị chuyển mạch kiến ​​trúc vải đắt hơn trên mỗi cổng so với các thiết bị chuyển mạch hub và FC-AL, nhưng chúng cung cấp nhiều chức năng hơn.
Bộ chuyển mạch kiến ​​trúc vải hiệu quả hơn bộ chuyển mạch trung tâm và bộ chuyển mạch FC-AL. Ví dụ: bộ chuyển mạch cung cấp các dịch vụ đặc biệt được mô tả ở trên, cung cấp khả năng kiểm soát luồng thông qua các gói điều khiển cơ bản và quan trọng hơn là một số bộ chuyển mạch có khả năng mô phỏng chức năng FC-AL để cung cấp khả năng tương thích ngược với các thiết bị cũ hơn.
Một số công tắc vải hỗ trợ định tuyến không có bộ đệm. Ý tưởng là khi nhận được tiêu đề khung, bộ chuyển mạch sẽ nhanh chóng tìm thấy tiêu đề đích trong khi khung vẫn đang được nhận. Ưu điểm của phương pháp này là giảm độ trễ trong việc phân phối khung và không cần lưu trữ nội dung của khung trong bộ nhớ đệm. Nhược điểm là việc truyền tất cả các khung ngay lập tức, kể cả những khung bị hỏng.
Thiết bị chuyển mạch vải đóng một vai trò quan trọng trong tính bảo mật của mạng lưu trữ Kênh sợi quang.

7.4.4 So sánh ba thiết bị kết nối

Bảng tóm tắt chức năng và sự khác biệt giữa ba loại thiết bị Kênh sợi quang.

7.4.5 Cầu nối và bộ định tuyến

Trong chương này và xuyên suốt bài viết, các thuật ngữ cầu nối và bộ định tuyến không đề cập đến cầu nối Ethernet và bộ định tuyến IP truyền thống. Trong trường hợp này, cầu nối và bộ định tuyến đề cập đến các thiết bị dành cho Kênh sợi quang chứ không phải dành cho giao thức mạng Lớp 2 và Lớp 3.
Cầu nối là thiết bị cung cấp khả năng tương tác giữa Kênh sợi quang và các giao thức cũ như SCSI. Kênh sợi quang đến cầu nối SCSI giúp duy trì khoản đầu tư lưu trữ SCSI hiện có của bạn. Những cây cầu như vậy hỗ trợ giao diện SCSI và Fibre Channel và chuyển đổi dữ liệu từ hai giao thức. Bằng cách này, một máy chủ mới được cài đặt Fibre Channel HBA có thể truy cập các thiết bị lưu trữ SCSI hiện có. Cầu cung cấp giao diện giữa bus SCSI song song và giao diện Kênh sợi quang. Bộ định tuyến có khả năng tương tự, nhưng dành cho nhiều bus SCSI và giao diện Kênh sợi quang. Bộ định tuyến lưu trữ hoặc cầu nối thông minh cung cấp các khả năng bổ sung như tạo mặt nạ và ánh xạ LUN, đồng thời hỗ trợ các lệnh Sao chép mở rộng SCSI. Là thiết bị truyền dữ liệu, bộ định tuyến sử dụng lệnh Sao chép mở rộng để thư viện lưu trữ sử dụng, cho phép sao chép dữ liệu giữa thiết bị đích được chỉ định và thư viện được kết nối. Tính năng này còn được gọi là sao lưu độc lập (serverless).
Ví dụ về các nhà sản xuất bộ định tuyến và cầu nối bao gồm Crossroads Systems, Chaparral Network Storage, Advanced Digital Information Corporation (ADIC sau khi mua lại Path-light) và MTI.