Thực đơn
trang chủAndroid

Mạng vùng lưu trữ, SAN. Hệ thống lưu trữ Intel. Thiết bị triển khai hạ tầng SAN

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)

Switch 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 có thể thay thế nhanh (thường là bộ xử lý kép). Giám đốc có thể được mua với 32 cổng và có thể mở rộng lên 128 - 140 cổng.
TRONG mạng công ty SAN thường được các giám đốc sử dụng 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 lên 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). Vì loại bỏ lớn 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) có cách duy nhất sự lan truyền của sóng ánh sáng. 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 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 chế độ (MM) có khả năng truyền nhiều sóng ánh sáng qua một sợi quang, vì tương đối size lớn Lõi cho phép ánh sáng truyền theo 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 mode phù hợp nhất cho các thiết bị hoạt động trên khoảng cách gần. 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

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 dễ dàng 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 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. Như thực tế đã chỉ ra, ngay cả những khóa học đắt tiền cũng có thể không mang lại kết quả gì. 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 - Kênh sợi quang.

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 tài nguyên đĩa theo cách này được sử dụng 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 “mạng lưu trữ dữ liệu” - storage system. 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 tạo).
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, 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, công tắc FC sử dụng dịch vụ chuyên ngành, các mạng tương tự dành cho mạng IP thường được đặt 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 chính 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 cùng lúc 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 liên kết giữa các công tắc ( 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 sẽ 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 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 đặc trưng 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. 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 thay vì 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.

Nếu bạn quản lý cơ sở hạ tầng của riêng mình trong trung tâm dữ liệu của riêng mình, bạn phải thực hiện lựa chọn các dịch vụ lưu trữ khác nhau. Việc lựa chọn giải pháp lưu trữ phần lớn phụ thuộc vào yêu cầu của bạn. Trước khi hoàn thiện một tùy chọn lưu trữ cụ thể cho trường hợp sử dụng của bạn, bạn nên hiểu một chút về công nghệ.

Thực ra tôi định viết một bài về lưu trữ đối tượng (là tùy chọn lưu trữ hấp dẫn nhất trên đám mây). Nhưng trước khi chúng ta thảo luận về phần này của lĩnh vực lưu trữ, tôi nghĩ sẽ tốt hơn nếu thảo luận về hai phương pháp lưu trữ chính đã tồn tại từ rất lâu và được các công ty trong nước sử dụng cho nhu cầu của họ.

Việc quyết định loại lưu trữ của bạn sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như những yếu tố sau.

  • Loại dữ liệu bạn muốn lưu
  • Sơ đồ sử dụng
  • Chia tỷ lệ
  • Cuối cùng, ngân sách của bạn

Khi bạn bắt đầu sự nghiệp của mình với tư cách là một quản trị hệ thống, bạn thường nghe đồng nghiệp của mình nói về Các phương pháp khác nhau lưu trữ như SAN, NAS, DAS, v.v. Và nếu không đào sâu một chút, bạn sẽ nhầm lẫn với điều kiện khác nhau kho Sự nhầm lẫn thường phát sinh do sự giống nhau giữa các phương pháp lưu trữ khác nhau. Quy tắc cứng và nhanh duy nhất để cập nhật các thuật ngữ kỹ thuật là liên tục đọc tài liệu (đặc biệt là các khái niệm đằng sau một công nghệ cụ thể).

Hôm nay chúng ta sẽ thảo luận về hai phương pháp khác nhau, xác định cấu trúc lưu trữ trong môi trường của bạn. Sự lựa chọn của bạn về cả hai trong kiến ​​trúc của bạn chỉ nên phụ thuộc vào trường hợp sử dụng của bạn và loại dữ liệu bạn lưu trữ.

Khi kết thúc hướng dẫn này, tôi hy vọng bạn sẽ hiểu rõ về hai phương pháp lưu trữ chính và nên chọn phương pháp nào phù hợp với nhu cầu của mình.

SAN (Mạng lưu trữ) và NAS (Bộ lưu trữ đính kèm mạng)

Dưới đây là những khác biệt chính giữa mỗi công nghệ này.

  • Cách bộ lưu trữ được kết nối với hệ thống. Tóm lại, kết nối được thực hiện như thế nào giữa hệ thống truy cập và thành phần lưu trữ (kết nối trực tiếp hoặc kết nối mạng)
  • Loại cáp được sử dụng để kết nối. Nói tóm lại, nó là một loại cáp để kết nối hệ thống với thành phần lưu trữ (chẳng hạn như Ethernet và Fibre Channel)
  • Các yêu cầu đầu vào và đầu ra được thực hiện như thế nào. Nói tóm lại, nó là một giao thức được sử dụng để thực hiện các yêu cầu đầu vào và đầu ra (như SCSI, NFS, CIFS, v.v.)

Trước tiên hãy thảo luận về SAN, sau đó là NAS, và cuối cùng hãy so sánh từng công nghệ này để làm rõ sự khác biệt giữa chúng.

SAN (mạng lưu trữ)

Các ứng dụng ngày nay rất tốn tài nguyên do các yêu cầu cần được xử lý đồng thời mỗi giây. Lấy ví dụ về một trang web thương mại điện tử nơi hàng nghìn người đặt hàng mỗi giây và tất cả chúng cần được lưu trữ đúng cách trong cơ sở dữ liệu để truy xuất sau này. Công nghệ lưu trữ được sử dụng để lưu trữ các cơ sở dữ liệu có lưu lượng truy cập cao như vậy phải nhanh chóng trong việc phục vụ và phản hồi các truy vấn (tóm lại là phải nhanh vào và ra).

Trong những trường hợp như vậy (khi bạn cần hiệu suất cao và I/O nhanh), chúng ta có thể sử dụng SAN.

SAN không gì khác ngoài mạng tốc độ cao tạo kết nối giữa các thiết bị lưu trữ và máy chủ.

Theo truyền thống, các máy chủ ứng dụng sử dụng các thiết bị lưu trữ riêng gắn liền với chúng. Nói chuyện với các thiết bị này bằng giao thức được gọi là SCSI (Giao diện hệ thống máy tính nhỏ). SCSI không gì khác ngoài một tiêu chuẩn được sử dụng để liên lạc giữa máy chủ và thiết bị lưu trữ. Tất cả các ổ đĩa cứng thông thường, ổ băng từ, v.v. Sử dụng SCSI. Ban đầu, các yêu cầu về lưu trữ của máy chủ được đáp ứng bởi các thiết bị lưu trữ được kích hoạt bên trong máy chủ (máy chủ thường giao tiếp với thiết bị lưu trữ nội bộ đó bằng SCSI. Điều này rất giống với cách máy tính để bàn thông thường giao tiếp với ổ cứng bên trong của nó.) .

Các thiết bị như CD-ROM được kết nối với máy chủ (là một phần của máy chủ) bằng SCSI. Ưu điểm chính của SCSI để kết nối thiết bị với máy chủ là tốc độ cao thông lượng. Mặc dù kiến ​​trúc này đủ cho các yêu cầu thấp nhưng vẫn có một số hạn chế như sau.

  • Máy chủ chỉ có thể truy cập dữ liệu trên các thiết bị được liên kết trực tiếp với nó.
    Nếu có sự cố xảy ra với máy chủ, việc truy cập dữ liệu sẽ không thành công (vì thiết bị lưu trữ là một phần của máy chủ và được kết nối với máy chủ bằng SCSI)
  • Giới hạn số lượng thiết bị lưu trữ mà máy chủ có thể truy cập. Trong trường hợp máy chủ yêu cầu nhiều dung lượng lưu trữ hơn, sẽ không còn dung lượng nào có thể được kết nối do bus SCSI chỉ có thể chứa một số lượng thiết bị hữu hạn.
  • Ngoài ra, máy chủ sử dụng bộ lưu trữ SCSI phải ở gần thiết bị lưu trữ (vì SCSI song song, một cách triển khai phổ biến trên hầu hết các máy tính và máy chủ, có một số hạn chế về khoảng cách; nó có thể hoạt động lên tới 25 mét).

Một số hạn chế này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng DAS (Bộ lưu trữ được đính kèm trực tiếp). Thiết bị thông minh được sử dụng để kết nối trực tiếp bộ lưu trữ với máy chủ có thể là bất kỳ SCSI, Ethernet, Fiber, v.v.). Độ phức tạp thấp, đầu tư thấp, dễ triển khai đã khiến DAS được nhiều người áp dụng cho các yêu cầu thông thường. Giải pháp này tốt ngay cả về mặt hiệu suất khi được sử dụng với các môi trường nhanh hơn như kênh cáp quang.

Ngay cả ổ USB ngoài được kết nối với máy chủ cũng là DAS (về mặt khái niệm, nó là DAS vì nó được kết nối trực tiếp với bus USB của máy chủ). Nhưng ổ flash USB thường không được sử dụng do giới hạn tốc độ của bus USB. Thông thường, các hệ thống lưu trữ DAS nặng và lớn sử dụng phương tiện SAS (SCSI nối tiếp). Bên trong, thiết bị lưu trữ có thể sử dụng RAID (thường là như vậy) hoặc thứ gì đó để cung cấp dung lượng lưu trữ cho máy chủ. Tùy chọn hiện tại Lưu trữ SAS cung cấp tốc độ 6 Gbps.

Một ví dụ về thiết bị lưu trữ DAS là MD1220 của Dell.

Trên máy chủ, bộ lưu trữ DAS sẽ trông rất giống với ổ đĩa của riêng bạn hoặc ổ đĩa ngoài mà bạn đã kết nối.

Mặc dù DAS tốt cho nhu cầu thông thường và cho hiệu suất tốt nhưng vẫn có những hạn chế như số lượng máy chủ có thể truy cập nó. Lưu trữ thiết bị hoặc giả sử bộ lưu trữ DAS phải ở gần máy chủ (trong cùng một giá hoặc trong khoảng cách có thể chấp nhận được với phương tiện đang được sử dụng).

Có thể lập luận rằng Lưu trữ đính kèm trực tiếp (DAS) nhanh hơn bất kỳ phương thức lưu trữ nào khác. Điều này là do nó không liên quan đến một số chi phí truyền dữ liệu qua mạng (tất cả quá trình truyền dữ liệu diễn ra trên một kết nối chuyên dụng giữa máy chủ và thiết bị lưu trữ. Về cơ bản, nó được kết nối nối tiếp SCSI hoặc SAS). Tuy nhiên, do những cải tiến gần đây về kênh cáp quang và các cơ chế bộ nhớ đệm khác, SAN cũng cung cấp tốc độ tốt hơn tương tự DAS và trong một số trường hợp vượt quá tốc độ do DAS cung cấp.

Trước khi vào SAN, hãy tìm hiểu một số loại và phương thức truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị lưu trữ (Khi tôi nói về các thiết bị lưu trữ, vui lòng không nghĩ nó như một ổ cứng đơn lẻ. Hãy coi nó như một mảng đĩa, có thể là một loại nào đó cấp độ RAID (hãy coi nó giống như Dell MD1200).

SAS (SCSI đính kèm nối tiếp), FC (Kênh sợi quang) và iSCSI (Giao diện hệ thống máy tính nhỏ trên Internet) là gì?

Theo truyền thống, các thiết bị SCSI, chẳng hạn như ổ cứng bên trong, được kết nối với bus SCSI song song chung. Điều này có nghĩa là tất cả các thiết bị được kết nối sẽ sử dụng cùng một bus để gửi/nhận dữ liệu. Tuy nhiên, các kết nối song song dùng chung không tốt cho độ chính xác cao và gây ra vấn đề khi truyền tốc độ cao. Tuy nhiên kết nối nối tiếp giữa thiết bị và máy chủ có thể tăng thông lượng truyền dữ liệu tổng thể. SAS giữa các thiết bị lưu trữ và máy chủ sử dụng tốc độ 300 MB/giây dành riêng cho mỗi đĩa. Hãy nghĩ đến bus SCSI, có cùng tốc độ cho tất cả các thiết bị được kết nối.

SAS sử dụng các lệnh SCSI tương tự để gửi và nhận dữ liệu từ thiết bị. Ngoài ra, xin đừng nghĩ rằng SCSI chỉ được sử dụng cho bộ nhớ trong. Nó cũng được sử dụng để kết nối thiết bị lưu trữ bên ngoài với máy chủ.

Nếu hiệu suất và độ tin cậy truyền dữ liệu là lựa chọn thì sử dụng SAS là giải pháp tốt nhất. Về độ tin cậy và tỷ lệ lỗi, ổ SAS tốt hơn nhiều so với ổ cũ Ổ đĩa SATA. SAS được thiết kế chú trọng đến hiệu suất, khiến nó trở thành hệ thống song công hoàn toàn. Điều này có nghĩa là dữ liệu có thể được gửi và nhận đồng thời từ một thiết bị sử dụng SAS. Ngoài ra, một cổng máy chủ SAS có thể kết nối với nhiều cổng Ổ đĩa SAS sử dụng các thiết bị mở rộng. SAS sử dụng truyền dữ liệu điểm-điểm bằng cách sử dụng liên lạc nối tiếp giữa các thiết bị (thiết bị lưu trữ như ổ đĩa và mảng đĩa) và máy chủ.

Thế hệ đầu tiên của SAS cung cấp tốc độ 3Gb/s. Thế hệ thứ hai của SAS đã cải thiện tốc độ này lên 6 Gbit/s. Và thế hệ thứ ba (hiện đang được nhiều tổ chức sử dụng vì thông lượng cực cao) đã cải thiện tốc độ này lên 12 Gbps.

Giao thức kênh sợi quang

Kênh sợi quang là một công nghệ kết nối tương đối mới được sử dụng để truyền dữ liệu nhanh. Mục đích chính của thiết kế của nó là cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao hơn với độ trễ rất thấp/không đáng kể. Nó có thể được sử dụng để kết nối các máy trạm, thiết bị ngoại vi, mảng lưu trữ, v.v.

Yếu tố chính giúp phân biệt kênh cáp quang với phương thức kết nối khác là nó có thể quản lý cả mạng và liên lạc I/O trên cùng một kênh bằng cách sử dụng cùng một bộ điều hợp.

Kênh sợi quang được tiêu chuẩn hóa ANSI (Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ) trong năm 1988. Khi chúng ta nói Fiber (trong kênh Fiber) không nghĩ rằng nó chỉ hỗ trợ môi trường cáp quang. Sợi quang là thuật ngữ được sử dụng cho bất kỳ phương tiện nào được sử dụng cho các kết nối giao thức kênh sợi quang. Bạn thậm chí có thể sử dụng dây đồng với chi phí thấp hơn.

Lưu ý rằng tiêu chuẩn Kênh sợi quang ANSI hỗ trợ kết nối mạng, lưu trữ và truyền dữ liệu. Kênh Fiber không biết loại dữ liệu bạn đang truyền. Nó có thể gửi các lệnh SCSI được gói gọn trong khung kênh sợi quang (nó không có lệnh I/O riêng để gửi và nhận bộ nhớ). Ưu điểm chính là nó có thể bao gồm các giao thức được sử dụng rộng rãi như SCSI và IP trong nội bộ.

Các thành phần của kết nối kênh sợi quang được liệt kê dưới đây. Yêu cầu dưới đây là mức tối thiểu để đạt được kết nối một điểm. Thông thường điều này có thể được sử dụng cho kết nối trực tiếp giữa mảng lưu trữ và máy chủ.

  • HBA (Bộ chuyển đổi xe buýt gia đình) với cổng Kênh sợi quang
  • Driver cho thẻ HBA
  • Cáp kết nối các thiết bị trong kênh cáp quang HBA

Như đã đề cập trước đó, giao thức SCSI được gói gọn trong kênh sợi quang. Do đó, thông thường dữ liệu SCSI phải được sửa đổi thành định dạng khác mà kênh sợi quang có thể phân phối đến đích. Và khi người nhận nhận được dữ liệu, nó sẽ chuyển dữ liệu đó sang SCSI.

Bạn có thể đang nghĩ tại sao chúng ta cần ánh xạ và ánh xạ lại này, tại sao chúng ta không thể trực tiếp sử dụng SCSI để phân phối dữ liệu. Điều này là do SCSI không thể truyền dữ liệu qua khoảng cách xa đến nhiều thiết bị (hoặc nhiều máy chủ).

Liên kết sợi quang có thể được sử dụng để kết nối các hệ thống với phạm vi lên tới 10 km (nếu chúng được sử dụng với cáp quang, bạn có thể mở rộng khoảng cách này bằng cách đặt các bộ lặp giữa chúng). Và bạn cũng có thể truyền dữ liệu ở khoảng cách 30m bằng dây đồng để giảm chi phí cho kênh cáp quang.

Với sự ra đời của các thiết bị chuyển mạch kênh cáp quang từ nhiều nhà cung cấp lớn, việc kết nối số lượng lớn thiết bị lưu trữ và máy chủ đã trở thành một công việc dễ dàng (miễn là bạn có đủ ngân sách để đầu tư). Khả năng mạng kênh cáp quang đã dẫn đến việc triển khai nâng cao SAN (Mạng khu vực lưu trữ) để truy cập dữ liệu nhanh chóng, lâu dài và đáng tin cậy. Hầu hết các môi trường điện toán (yêu cầu truyền lượng lớn dữ liệu nhanh chóng) đều sử dụng SAN cáp quang với cáp quang.

Tiêu chuẩn kênh cáp quang hiện tại (được gọi là 16GFC) có thể truyền dữ liệu với tốc độ 1600 MB/s (hãy nhớ rằng tiêu chuẩn này đã được phát hành vào năm 2011). Các tiêu chuẩn sắp tới dự kiến ​​sẽ cung cấp tốc độ 3200 MB/s và 6400 MB/s trong những năm tới.

Giao diện iSCSI (Giao diện máy tính nhỏ)

iSCSI không gì khác hơn là một tiêu chuẩn dựa trên IP để kết nối các mảng lưu trữ và nút lưu trữ. Nó được sử dụng để mang lưu lượng SCSI qua mạng IP. Đây là giải pháp đơn giản và rẻ nhất (mặc dù không phải là giải pháp tốt nhất) để kết nối với thiết bị lưu trữ.

Đây là một công nghệ tuyệt vời để lưu trữ độc lập với vị trí. Vì nó có thể thiết lập kết nối với thiết bị lưu trữ sử dụng mạng cục bộ, mạng diện rộng. Tiêu chuẩn kết nối mạng lưu trữ của nó. Nó không yêu cầu cáp và thiết bị đặc biệt như trong trường hợp mạng kênh cáp quang.

Đối với hệ thống sử dụng mảng lưu trữ có iSCSI, bộ lưu trữ sẽ xuất hiện dưới dạng đĩa được gắn cục bộ. Công nghệ này xuất hiện sau kênh cáp quang và được áp dụng rộng rãi do chi phí thấp.

Nó là một giao thức mạng chạy trên TCP/IP. Bạn có thể đoán rằng đây không phải là hiệu suất tốt lắm so với kênh cáp quang (đơn giản vì mọi thứ chạy trên TCP mà không có phần cứng đặc biệt hoặc thay đổi kiến ​​trúc của bạn).

iSCSI giới thiệu ít chi phí CPU trên máy chủ vì máy chủ phải thực hiện xử lý bổ sung cho tất cả các yêu cầu lưu trữ qua mạng bằng TCP thông thường.

iSCSI có những nhược điểm sau so với kênh cáp quang

  • iSCSI có độ trễ cao hơn một chút so với kênh cáp quang do chi phí tiêu đề IP
  • Các ứng dụng cơ sở dữ liệu có các thao tác đọc và ghi nhỏ mà khi chạy trên iSCSI,
    iSCSI, khi được thực thi trên cùng một mạng LAN chứa lưu lượng truy cập thông thường khác (lưu lượng truy cập cơ sở hạ tầng khác không phải iSCSI), sẽ dẫn đến độ trễ đọc/ghi hoặc hiệu suất kém.
  • Tốc độ/thông lượng tối đa bị giới hạn bởi tốc độ Ethernet và mạng của bạn. Ngay cả khi bạn kết hợp nhiều liên kết, nó vẫn không mở rộng theo cấp độ kênh cáp quang.

NAS (Bộ nhớ gắn mạng)

Định nghĩa đơn giản nhất về NAS là “Bất kỳ máy chủ nào chia sẻ bộ nhớ riêng của nó với những người khác trên mạng và hoạt động như một máy chủ tệp đều là dạng NAS đơn giản nhất”.

Xin lưu ý rằng Bộ lưu trữ đính kèm mạng chia sẻ tệp qua mạng. Không phải là thiết bị lưu trữ mạng.

NAS sẽ sử dụng kết nối Ethernet để chia sẻ tệp qua mạng. Thiết bị NAS sẽ có một địa chỉ IP và sau đó sẽ có thể truy cập được qua mạng thông qua địa chỉ IP đó. Khi bạn truy cập các tập tin trên máy chủ tập tin trên hệ thống Windows của bạn, về cơ bản nó là một NAS.

Sự khác biệt chính là cách máy tính hoặc máy chủ của bạn xử lý một bộ lưu trữ cụ thể. Nếu máy tính coi bộ lưu trữ như một phần của chính nó (tương tự như cách bạn gắn DAS vào máy chủ của mình), nói cách khác, nếu bộ xử lý của máy chủ chịu trách nhiệm quản lý bộ lưu trữ đính kèm thì đó sẽ là một loại DAS nào đó. Và nếu máy tính/máy chủ coi bộ lưu trữ được đính kèm như một máy tính khác chia sẻ dữ liệu của nó qua mạng thì đó là NAS.

Bộ lưu trữ đính kèm trực tiếp (DAS) có thể được coi giống như bất kỳ thiết bị ngoại vi nào khác như bàn phím chuột, v.v. Vì máy chủ/máy tính là thiết bị lưu trữ được gắn trực tiếp. Tuy nhiên, NAS là một máy chủ khác hay nói cách khác là phần cứng có chức năng tính toán riêng có thể chia sẻ bộ nhớ riêng của nó với người khác.

Ngay cả bộ lưu trữ SAN cũng có thể được coi là phần cứng có sức mạnh xử lý riêng. Vì vậy, sự khác biệt chính giữa NAS, SAN và DAS là cách máy chủ/máy tính nhìn thấy nó. Thiết bị lưu trữ DAS xuất hiện trên máy chủ như một phần của chính nó. Máy chủ coi nó như một phần vật lý của nó. Mặc dù bộ lưu trữ DAS có thể không nằm bên trong máy chủ (thường là một thiết bị khác có mảng lưu trữ riêng), nhưng máy chủ sẽ coi đó là bộ lưu trữ nội bộ của chính nó (bộ lưu trữ DAS xuất hiện trên máy chủ dưới dạng bộ nhớ trong của chính nó)

Khi nói về NAS, chúng ta cần gọi chúng là cổ phiếu chứ không phải thiết bị lưu trữ. Bởi vì NAS xuất hiện trên máy chủ dưới dạng thư mục dùng chung thay vì thiết bị dùng chung trên mạng. Đừng quên rằng bản thân các thiết bị NAS cũng là những máy tính có thể chia sẻ bộ nhớ của chúng với người khác. Khi bạn chia sẻ một thư mục có quyền kiểm soát truy cập bằng SAMBA, NAS của nó.

Mặc dù NAS là một lựa chọn rẻ hơn cho nhu cầu lưu trữ của bạn. Điều này thực sự không phù hợp với ứng dụng cấp doanh nghiệp hiệu suất cao. Đừng bao giờ nghĩ đến việc sử dụng bộ lưu trữ cơ sở dữ liệu (cần có hiệu suất cao) với NAS. Nhược điểm chính của việc sử dụng NAS là vấn đề hiệu suất và sự phụ thuộc vào mạng (trong hầu hết các trường hợp, mạng LAN được sử dụng cho lưu lượng thông thường cũng được sử dụng để chia sẻ bộ nhớ với NAS, khiến nó bị tắc nghẽn hơn).

Khi bạn chia sẻ xuất NFS qua mạng, đó cũng là một dạng NAS.

NAS không gì khác hơn là một thiết bị/thiết bị/máy chủ được kết nối với mạng TCP/IP chia sẻ bộ nhớ riêng của nó với người khác. Nếu bạn tìm hiểu sâu hơn một chút, khi yêu cầu đọc/ghi tệp được gửi đến chia sẻ NAS được kết nối với máy chủ, yêu cầu sẽ được gửi dưới dạng mạng CIFS (Hệ thống tệp Internet chung) hoặc NFS (Hệ thống tệp mạng). Đầu nhận (thiết bị NAS) khi nhận được yêu cầu NFS, CIFS sẽ chuyển đổi nó thành một tập hợp các lệnh I/O lưu trữ cục bộ. Đây là lý do tại sao một thiết bị NAS có sức mạnh xử lý riêng.

Vì vậy, NAS là nơi lưu trữ ở cấp độ tệp (vì về cơ bản nó là công nghệ chia sẻ tệp). Điều này là do nó ẩn hệ thống tập tin thực tế. Điều này cung cấp cho người dùng một giao diện để truy cập bộ nhớ dùng chung bằng NFS hoặc CIFS.

Một cách sử dụng phổ biến của NAS mà bạn có thể thấy là cung cấp cho mỗi người dùng một thư mục chính. Các thư mục chính này được lưu trữ trên thiết bị NAS và được gắn trên máy tính nơi người dùng đăng nhập. Vì thư mục chính có sẵn trên mạng nên người dùng có thể đăng nhập từ bất kỳ máy tính nào trên mạng.

Lợi ích của NAS

  • NAS có kiến ​​trúc ít phức tạp hơn so với SAN
  • Triển khai trên kiến ​​trúc hiện có sẽ rẻ hơn.
  • Không cần thay đổi kiến ​​trúc của bạn vì mạng TCP/IP thông thường là yêu cầu duy nhất

Nhược điểm của NAS

  • NAS chậm
  • Thông lượng thấp và độ trễ cao, khiến nó không phù hợp với các ứng dụng hiệu suất cao

Quay lại SAN

Bây giờ chúng ta hãy quay lại cuộc thảo luận về SAN (Mạng khu vực lưu trữ) mà chúng ta đã bắt đầu ngay từ đầu.

Điều đầu tiên và quan trọng nhất cần hiểu về SAN (ngoài những gì chúng ta đã thảo luận ở phần đầu) là thực tế đây là một giải pháp lưu trữ cấp khối. Và SAN được tối ưu hóa để truyền dữ liệu ở mức khối lượng lớn. SAN hoạt động tốt nhất khi được sử dụng với môi trường kênh cáp quang (cáp quang và bộ chuyển kênh cáp quang).

Tên “Mạng lưu trữ” ngụ ý rằng bộ lưu trữ được đặt trên mạng chuyên dụng của chính nó. Các máy chủ có thể kết nối thiết bị lưu trữ với chính chúng bằng cách sử dụng Mạng Fibre Channel, TCP/IP (SAN sử dụng iSCSI khi được sử dụng qua mạng tcp/ip).

SAN có thể được coi là một công nghệ kết hợp tính năng tốt nhất cả DAS và NAS. Nếu bạn còn nhớ, DAS xuất hiện trên máy tính như một thiết bị lưu trữ riêng và được nhiều người biết đến, DAS cũng là một giải pháp lưu trữ cấp khối (nếu bạn còn nhớ, chúng ta chưa bao giờ nói về CIFS hoặc NFS trong DAS). NAS được biết đến với tính linh hoạt, khả năng truy cập mạng cơ bản, kiểm soát truy cập, v.v. SAN kết hợp những gì tốt nhất của cả hai thế giới vì...

  • Bộ lưu trữ SAN cũng xuất hiện trên máy chủ dưới dạng thiết bị lưu trữ riêng
  • Giải pháp của anh ấy là lưu trữ ở cấp độ khối
  • Hiệu suất/tốc độ tốt
  • Các chức năng mạng sử dụng iSCSI

SAN và NAS không phải là những công nghệ cạnh tranh nhau nhưng được thiết kế cho các nhu cầu và nhiệm vụ khác nhau. Bởi vì SAN là giải pháp lưu trữ cấp khối nên nó cách tốt nhất Thích hợp cho việc lưu trữ, lưu trữ dữ liệu hiệu suất cao E-mail v.v. Hầu hết giải pháp hiện đại SAN cung cấp các chức năng sao chép, lưu trữ, sao lưu và sao chép đĩa.

SAN là một mạng chuyên dụng gồm các thiết bị lưu trữ (có thể bao gồm ổ băng từ, mảng RAID, v.v.) hoạt động cùng nhau để cung cấp khả năng lưu trữ cấp khối ưu việt. Trong khi NAS là một thiết bị/máy chủ/ thiết bị tin học, nó sử dụng bộ nhớ riêng của mình qua mạng.

Sự khác biệt chính giữa SAN và NAS

SAN NAS
Truy cập dữ liệu cấp khối Truy cập dữ liệu cấp độ tệp
Kênh sợi quang là phương tiện chính được sử dụng với SAN. Ethernet là phương tiện chính được sử dụng với NAS
SCSI là giao thức I/O chính NFS/CIFS được sử dụng làm giao thức I/O chính trong NAS
Bộ lưu trữ SAN xuất hiện dưới dạng bộ lưu trữ gốc trên máy tính Tải xuống NAS dưới dạng thư mục chia sẻ trên may tinh
Anh ấy có thể có tốc độ tuyệt vời và hiệu suất khi sử dụng với hướng dẫn ánh sáng Điều này đôi khi có thể làm giảm hiệu suất nếu mạng cũng được sử dụng cho những việc khác (thường là như vậy)
Được sử dụng chủ yếu để lưu trữ dữ liệu ở mức hiệu suất cao hơn Được sử dụng để đọc và ghi ở khoảng cách nhỏ

7 khối xây dựng SAN

Các phần trước cung cấp tổng quan về cấu trúc liên kết và giao thức của 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 độc đáo WWN ( toàn thế giới Tên), là những từ tương tự của duy nhất Địa chỉ MAC. 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 đang chạy Bộ điều hợp Windows xe buýt thường được kết nối với Xe buýt 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 có sẵn cho các ứng dụng với sử dụng API từ nhà sản xuất bộ chuyển mạch hoặc bộ chuyển đổi bus. 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 các mạng vùng lưu trữ 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 cách sử dụng bộ xử lý trung tâm. 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 thế ở máy chủ Windows 2003, một mẫu trình điều khiển mới, Storport, được giới thiệu để thay thế mẫu 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 thiết tăng năng suất và độ tin cậy, thậm chí phải trả giá bằng việc tăng chi phí của giải pháp hoàn thiện. 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 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 của 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

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 hub và switch khác) thành 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.
nhất một vấn đề lớn trong hoạt động của các cổng là do hiện tại chúng chỉ có thể hỗ trợ một kết nối Kênh sợi quang. 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 đồng thời nhiều kết nối 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 sẽ 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, vấn đề đặc biệt không nên phát sinh. Nếu không thì có thể tình huống xung đột. 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 hỗ trợ như vậy Giao diện SCSI và Kênh sợi quang 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.