SAN-коммутаторы: что это такое, как используется сеть хранения данных storage area network

Автор статьи
Почепский Олег
Бизнес-аналитик направления маркировки

Сетевые компьютерные системы, как и глобальные программные решения, используемые корпорациями, становятся все сложнее. Расширение их структуры обуславливает потребность в появлении технологии, обеспечивающей эффективное и надежное хранение информации. Подобным решением стали сторедж-системы, представляющие пользователям широкий функционал масштабирования и обеспечивающие высокую производительность. Именно они открыли доступ к использованию сторонних носителей, гарантируя при этом не только безопасность размещения, но и высокоскоростное чтение данных. Разработка и внедрение стандартов FC-AL (Fibre Channel — Arbitrated Loop) и SAN (Storage Area Network) — революционное для data-driven событие, заметно повлиявшее на дальнейшее развитие технических возможностей.

Общее представление

С технической точки зрения речь идет о решении, позволяющем подключать внешние накопители и устройства различных форматов, распознаваемые операционной системой в качестве локальных объектов. Использование подобных инструментов не только снижает совокупные издержки, но и обеспечивает условия, необходимые для организации надежного и безопасного хранилища информации.

Характеристика, предложенная международной ассоциацией, определяет, что сеть хранения данных SAN — это коммуникационная система, основной целью функционирования которой является обмен информацией между съемными БД и операционкой компьютера. Коммутаторы обеспечивают связь между устройствами, создавая полноценный пропускной канал, и отвечают за поддержание управленческого интерфейса, объединяющего сторедж и ОС.

Компьютер

История создания и развития

Технический прогресс обусловил формирование двух решений: серверов Network Attached Storage, или NAS, применяемых для размещения информации на файловом уровне, и сетевых хранилищ SAN, поддерживающих обмен в блочном формате. Для разделения традиционных и модернизированных систем в обращение был введен еще один термин — DAS, или Direct, обозначающий прямое подключение.

Последовательное появление на рынке указанных решений является отражением цикла эволюции программных продуктов, взаимодействующих с данными и байтами носителей, в которых они записаны. На ранних этапах развития приложения самостоятельно «читали и записывали» блоки, затем были внедрены драйверы, являющиеся частью ОС. Современная цепь объединяет три звена: генерацию массива Redundant Array of Independent Disks, обработку интерпретирующих метаданных, а также сервисы, передающие их приложению. Отличие между DAS, SAN и NAS сводится к специфике реализации указанных элементов: в первом случае конфигурация отвечает только за хранение и доступ, тогда как остальной функционал реализуется на серверной стороне; второй формат предусматривает перенос RAID в зону ответственности сети; третий — требует только лишь поддержки сервиса, поскольку файловая информация также переносится в систему.

Возникновению СХД (системы хранения данных) способствовала разработка протокола FC, принятого в 1994 году в качестве стандарта ANSI. В дальнейшем его место занял Ethernet, и, как следствие, массовое распространение получили новые сетевые конфигурации, включая IP-SAN.

Готовые решения для всех направлений

Мобильность, точность и скорость пересчёта товара в торговом зале и на складе, позволят вам не потерять дни продаж во время проведения инвентаризации и при приёмке товара.

Узнать больше

Ускорь работу сотрудников склада при помощи мобильной автоматизации. Навсегда устраните ошибки при приёмке, отгрузке, инвентаризации и перемещении товара.

Узнать больше

Обязательная маркировка товаров - это возможность для каждой организации на 100% исключить приёмку на свой склад контрафактного товара и отследить цепочку поставок от производителя.

Узнать больше

Скорость, точность приёмки и отгрузки товаров на складе — краеугольный камень в E-commerce бизнесе. Начни использовать современные, более эффективные мобильные инструменты.

Узнать больше

Повысь точность учета имущества организации, уровень контроля сохранности и перемещения каждой единицы. Мобильный учет снизит вероятность краж и естественных потерь.

Узнать больше

Повысь эффективность деятельности производственного предприятия за счет внедрения мобильной автоматизации для учёта товарно-материальных ценностей.

Узнать больше

Исключи ошибки сопоставления и считывания акцизных марок алкогольной продукции при помощи мобильных инструментов учёта.

Узнать больше

Первое в России готовое решение для учёта товара по RFID-меткам на каждом из этапов цепочки поставок.

Узнать больше

Получение сертифицированного статуса партнёра «Клеверенс» позволит вашей компании выйти на новый уровень решения задач на предприятиях ваших клиентов..

Узнать больше

Используй современные мобильные инструменты для проведения инвентаризации товара. Повысь скорость и точность бизнес-процесса.

Узнать больше

Используй современные мобильные инструменты в учете товара и основных средств на вашем предприятии. Полностью откажитесь от учета «на бумаге».

Узнать больше
Показать все решения по автоматизации

Обеспечение доступа

Коммутация с хранилищем возможна через сервер, сеть или СХД — в каждом из рассматриваемых случаев имеется своя специфика, требующая более детального изучения.

Архитектура SAS

Это традиционный метод соединения системы хранения данных, предусматривающий использование высокоскоростного серверного интерфейса, в качестве него обычно выступает параллельный SCSI. Топология не предполагает наличия отдельной корпусной оболочки. Ключевое преимущество — доступная стоимость и высокая производительность.

Политика доступа определяется особенностями используемых операционных и файловых систем, при этом наблюдается проблема формирования архитектуры высокой готовности. Кроме того, повышенная нагрузка на обслуживающий сервер увеличивает время отклика.

График

NAS

Это конфигурация, основанная на сетевом соединении, отличается удобством и простотой интеграции в уже сформированные хранилища. Технически представляет собой «чистый» выделенный файл-сервер. Он легко устанавливается, является довольно управляемым, но в то же время характеризуется низким уровнем масштабирования. Платформа и ОС не влияют на доступ к данным, что обуславливает популярность применения при обслуживании недорогих систем, требующих минимального функционального набора. Стоит также отметить, что существует вероятность конфликта с LAN и WAN трафиком.

Система

Архитектура SAN

В качестве базиса для СХД выступает отдельная сеть, обеспечивающая доступность информации для серверных объектов и рабочих станций. Стандартом для создания служит Fibre Channel, благодаря которому у сторедж-систем появляется опция организации платформ высокой готовности, способных справиться с большой частотой входящих запросов. Основной недостаток — относительно дорогие компоненты, однако, если рассматривать общие расходы на владение корпоративными системами аналогичной конфигурации, цена оказывается вполне приемлемой, особенно с учетом характерных эксплуатационных преимуществ:

  • Отсутствие топологической зависимости от стореджа и сервера.
  • Эргономичное централизованное управление.
  • Стабильное взаимодействие с LAN/WAN;
  • Простота резервирования без лишней загрузки.
  • Производительность, масштабирование и гибкость.

Архитектура DAS

Это система, объединяющая внешний накопитель и ПК с помощью контроллера адаптера шины, не предусматривает использование переходного сетевого устройства. Реализуется за счет таких протоколов коммуникации, как SATA, SCSI и FC. Из недостатков — отсутствие функционала, позволяющего разделять данные или незадействованные ресурсы со сторонними серверами.

Сервер

Unified storage

Универсальная опция, предназначенная для использования различных типов стандартных протоколов в рамках одной сторедж-системы. Функциональные характеристики обеспечивают поддержку как SAN-коммутаторов с блочным доступом, так и файловых NAS, применяемых для хранения информации.

Архитектура SDS

Автоматизированная система, заметно упрощающая получение необходимых сведений вне зависимости от их местонахождения. Предусматривает возможность горизонтальной настройки масштаба, а также добавление емкости без прерывания, что заметно сокращает стоимость управления. Простота интеграции автоматических решений позволяет настроить распределение инфраструктурных рабочих сред исходя из имеющейся потребности, а также оперативно вносить коррективы — в том числе, в режиме реального времени.

Гиперконвергентная инфраструктура

Система, ориентированная на устранение управленческих проблем за счет объединения услуг для центра обработки данных. Сервер, СХД и сеть контролируются при помощи одного приложения. Подобные системы задействуют определяемые программным методом интеллектуальные средства, исключая разрозненность используемых ресурсов и хранилищ, и оптимизируя вычислительные процессы.

Облака и эфемерные хранилища

Облачные сервисы отличаются по функционалу и запускаются в зависимости от текущих потребностей. При этом ограничений, лимитирующих число одновременно используемых в рамках одной сессии продуктов, не предусматривается — все зависит только от необходимой нагрузки. Многие провайдеры, предоставляющие подобные услуги, также открывают доступ к файловым, объектным и блочным стореджам, нередко на бесплатной основе — в качестве бонуса за использование базы.

Топология

Говоря о том, что же такое SAN, можно охарактеризовать это как высокоскоростную сеть, организованную для передачи данных и объединяющую серверные ПК (персональные компьютеры) с внешними накопителями. Логично, что существование разнообразных топологических конфигураций — точка/точка, коммутация, Arbitrated Loop — является следствием замещения классического шинного подключения. Отличительная особенность концепции — создание условий, позволяющих соединить любые объекты, поддерживающие используемый протокол.

Компоненты

В перечень элементов входят:

  • Host Bus Adapters (НВА).
  • Ресурсы хранения.
  • Инфраструктурные устройства.
  • Программное обеспечение.

Среда

Стандарт FC предусматривает использование различных типов кабелей (медь, оптоволокно), технические характеристики которых обеспечивают оптимальную скорость передачи информации. Для конверсии интерфейсов применяются GBIC (Gigabit Converter) и MIA (Media Adapter).

Концентраторы

Характеризуются структурой, схожей с Token Ring (протокол передачи данных в локальной вычислительной сети (LAN) с топологией кольца и «маркерным доступом»). Современные модели предусматривают наличие портов обхода, потребность в которых объясняется нарушением функционального состояния сети при кольцевом разрыве. Хабы поддерживают до десяти подключений, и соединяют до 127 портов на единицу.

Коммутаторы

SAN switch по своему функционалу идентичен с обычными LAN-модификациям — основной его задачей выступает создание полноценной пропускной полосы. Комбинирование с локализованными концентраторами позволяет сбалансировать показатели стоимости и производительности системы.

Мосты

Предназначены для интеграции устройств с параллельным SCSI. Самый простой пример — Solid State Disk (SSD). Современные производители, как правило, выпускают модели носителей, в которых прямое сетевое подключение обеспечивается встроенным интерфейсом FC SAN.

Программа

Серверы и сторедж

Значимые элементы конфигурации, которые, впрочем, не требуют дополнительного представления, поскольку хорошо знакомы каждому.

Ресурсы

Дисковые массивы, обеспечивающие продолжительное и безопасное хранение данных накопителей ленточного типа, а также библиотек различных классов.

Host Bus Adapters

НВА — объект, интегрированный в структуру сервера, благодаря которому и происходит взаимодействие с хранилищем. Стек протоколов реализуется внутри хост-адаптера. Среди популярных брендов — Agilent, Emulex, JNI, Qlogic.

Инфраструктурные устройства

В перечень элементов, на практике реализующих инфраструктуру СХД, входят коммутаторы, маршрутизаторы и концентраторы. Использование последних позволяет применять протокол FC/AL, интегрируя и высвобождая устройства из непрерывного рабочего цикла.

Программное обеспечение

Необходимо для резервирования путей серверного доступа и корректного распределения возникающей нагрузки.

FC — основа хранилища SAN

Для построения системы применяются разнообразные носители и топологии, однако ее базисом остается Fibre Channel, разработанный с целью объединения уже существующих SCSI, SCI, а также других канальных и сетевых вариаций. Долгое время стореджи оставались препятствием на пути к увеличению производительности и объема, вынуждающим наращивать аппаратные мощности — пока в 1999 году в качестве стандарта не был утвержден альтернативный интерфейс, решающий проблемы с построением гибкого и высокоскоростного доступа.

Преимущества технологии

Помимо скоростных характеристик, отличающих FC, важным аспектом протокола выступает сохранение функциональности на удаленных расстояниях. Это, в сочетании с вариативной топологией, пришедшей из сетевого сегмента, обуславливает возможность стабильной работы во время увеличения количества нод, и позволяет создать практически безотказную систему, удобную в эксплуатации.

Примеры применения

Эффективность использования хранения данных SAN проще всего представить в виде перечня наиболее часто встречающихся задач, для решения которых применяется рассматриваемая методика. На протяжении длительного периода реализация указанных функций была сопряжена со значительными финансовыми и временными затратами, исключить которые помогло внедрение архитектурного решения Storage Area Network.

Коллеги

Резервирование и восстановление данных

При задействовании стандартного SCSI интерфейса процессы копирования и выгрузки сохраненной информации сопряжены с целым рядом трудностей. Загрузка LAN и серверов, удаленное хранение — для каждой из этих операций предусмотрена отдельная утилита.

Кластеризация

Стандартная по современным меркам задача, изначальная сложность которой обуславливалась проблематичностью поддержания высокоскоростного доступа к кластерной системе. Новый интерфейс решил задачу благодаря опции подключения серверов через свич в hot-plug режиме), и обеспечил большую масштабируемость по сравнению с SCSI.

Распределение и синхронный доступ

Сокращение времени на обработку и передачу файлов — результат применения SAN, обеспечивающего доступ с различных рабочих станций и серверов и единовременную интеграцию через коммутатор.

Передача данных

Концепция СХД предусматривает использование низкоуровневых протоколов, включая FCP, iSCSI, FCoE и ATA.

Преимущества

К числу факторов, обусловливающих востребованность сети, относят:

  • Доступность информации, содержащейся на внешних накопителях.
  • Вариативность топологии, не зависящей от серверов.
  • Централизованное хранение и управление коммутацией.
  • Снижение нагрузки на LAN-сеть.
  • Быстрый отклик и масштабируемость структуры.
  • Оперативное распределение серверных ресурсов.

Архитектурное решение отличается устойчивостью к отказам, предлагает простую и понятную схему резервного копирования, а также обеспечивает безопасность эксплуатации системы.

Недостатки

Основным минусом рассматриваемой технологии является стоимость предлагаемых решений, что обуславливается, в первую очередь, разницей валютных курсов, а также недостаточным развитием отечественного рынка.

Готовые решения для всех направлений

Мобильность, точность и скорость пересчёта товара в торговом зале и на складе, позволят вам не потерять дни продаж во время проведения инвентаризации и при приёмке товара.

Узнать больше

Ускорь работу сотрудников склада при помощи мобильной автоматизации. Навсегда устраните ошибки при приёмке, отгрузке, инвентаризации и перемещении товара.

Узнать больше

Обязательная маркировка товаров - это возможность для каждой организации на 100% исключить приёмку на свой склад контрафактного товара и отследить цепочку поставок от производителя.

Узнать больше

Скорость, точность приёмки и отгрузки товаров на складе — краеугольный камень в E-commerce бизнесе. Начни использовать современные, более эффективные мобильные инструменты.

Узнать больше

Повысь точность учета имущества организации, уровень контроля сохранности и перемещения каждой единицы. Мобильный учет снизит вероятность краж и естественных потерь.

Узнать больше

Повысь эффективность деятельности производственного предприятия за счет внедрения мобильной автоматизации для учёта товарно-материальных ценностей.

Узнать больше

Исключи ошибки сопоставления и считывания акцизных марок алкогольной продукции при помощи мобильных инструментов учёта.

Узнать больше

Первое в России готовое решение для учёта товара по RFID-меткам на каждом из этапов цепочки поставок.

Узнать больше

Получение сертифицированного статуса партнёра «Клеверенс» позволит вашей компании выйти на новый уровень решения задач на предприятиях ваших клиентов..

Узнать больше

Используй современные мобильные инструменты для проведения инвентаризации товара. Повысь скорость и точность бизнес-процесса.

Узнать больше

Используй современные мобильные инструменты в учете товара и основных средств на вашем предприятии. Полностью откажитесь от учета «на бумаге».

Узнать больше
Показать все решения по автоматизации

Характеристики, отличающие систему SAN от NAS

Отличия сводятся к организации процесса, в рамках которого происходит перемещение данных. Рассматриваемая архитектура в первую очередь разрабатывалась для решения проблемы, возникающей на фоне регулярного резервирования системы, что позволило менять емкость накопителей и обеспечить таким образом более высокие пропускные характеристики.

Заключение

IPSAN относится к числу популярных технологий, используемых в бизнес-среде. Наличие эффективных программных продуктов — важный аспект для любой отрасли, так что, если вы ищете удобные решения по мобильной автоматизации — самое время обратить внимание на опции, предлагаемые компанией «Клеверенс».



Количество показов: 88

Статьи по схожей тематике