DAS, SAN, NAS sind magische Abkürzungen, auf die kein Artikel und keine analytische Studie zu Speichersystemen verzichten kann. Sie dienen als Bezeichnung für die grundlegenden Verbindungsarten zwischen Speichersystemen und Rechensystemen.

DAS(direkt angeschlossener Speicher) - Gerät Externer Speicher direkt mit dem Host-Computer verbunden und nur von diesem verwendet. Das einfachste Beispiel DAS - eingebaut Festplatte... Um den Host mit externem Speicher in einer typischen DAS-Konfiguration zu verbinden, wird SCSI verwendet, dessen Befehle es Ihnen ermöglichen, einen bestimmten Datenblock auf einer bestimmten Platte zuzuordnen oder eine bestimmte Kassette in eine Bandbibliothek einzuhängen.

Die DAS-Konfiguration eignet sich für Anwendungen, die keine Ansprüche an Volumen, Leistung und Zuverlässigkeit von Speichersystemen stellen. DAS bietet nicht die Möglichkeit, Speicherkapazität zwischen verschiedenen Hosts zu teilen, geschweige denn die Möglichkeit, Daten gemeinsam zu nutzen. Die Installation solcher Speichergeräte ist eine kostengünstigere Option als Netzwerkkonfigurationen, aber diese Art von Speicherinfrastruktur ist für große Unternehmen nicht optimal. Viele DAS-Verbindungen bedeuten verstreute und verstreute Inseln von externem Speicher im gesamten Unternehmen, deren Überschuss nicht von anderen Hostcomputern verwendet werden kann, was zu einer insgesamt ineffizienten Verschwendung von Speicherkapazität führt.

Darüber hinaus gibt es bei einer solchen Speicherorganisation keine Möglichkeit, einen einzigen Verwaltungspunkt für den externen Speicher zu schaffen, was die Sicherungs- / Wiederherstellungsprozesse von Daten unweigerlich erschwert und ein ernsthaftes Problem des Informationsschutzes darstellt. Dadurch können die Total Cost of Ownership eines solchen Speichersystems deutlich höher ausfallen als bei der auf den ersten Blick komplexeren und zunächst teureren Netzwerkkonfiguration.

SAN

Wenn wir heute über Speicher der Enterprise-Klasse sprechen, meinen wir Speichernetzwerke. SAN (Storage Area Network) sind in der Öffentlichkeit besser bekannt. Ein SAN ist ein dediziertes Speichernetzwerk, das es mehreren Servern ermöglicht, eine gemeinsame externe Speicherressource gemeinsam zu nutzen, ohne das lokale Netzwerk zu belasten.

SAN ist medienunabhängig, der De-facto-Standard ist jedoch die Fibre Channel (FC)-Technologie, die Datenraten von 1-2 Gb/s bietet. Im Gegensatz zu herkömmlichen SCSI-basierten Medien, die nur bis zu 25 Meter entfernt angeschlossen werden können, kann Fibre Channel über Entfernungen von bis zu 100 km betrieben werden. Das Übertragungsmedium in einem Fibre Channel-Netzwerk kann entweder Kupferkabel oder Glasfaser sein.

Laufwerke können an das Speichernetzwerk angeschlossen werden. RAID-Arrays, einfache Plattenarrays (das sogenannte Just a Bunch of Disks - JBOD), Band- oder magneto-optische Bibliotheken zum Sichern und Archivieren von Daten. Die Hauptkomponenten für die Organisation eines SAN-Netzwerks sind neben den Speichergeräten selbst Adapter zum Anschluss von Servern an das Fibre Channel-Netzwerk (Host Bus Adapter - HBA), Netzwerkgeräte zur Unterstützung der einen oder anderen FC-Netzwerktopologie und spezielle Softwaretools zur Verwaltung des Speichernetzwerks. Diese Softwaresysteme können sowohl auf einem Allzweckserver als auch auf den Speichergeräten selbst ausgeführt werden, obwohl manchmal ein Teil der Funktionalität auf einen speziellen Thin-Server für SAN-Appliances ausgelagert wird.

Die Aufgabe der SAN-Software besteht in erster Linie darin, das Speichernetzwerk zentral zu verwalten, einschließlich der Konfiguration, Überwachung, Steuerung und Analyse von Netzwerkkomponenten. Eine der wichtigsten ist die Kontrolle des Zugriffs auf Disk-Arrays, wenn die Daten heterogener Server im SAN gespeichert sind. SANs ermöglichen mehreren Servern den gleichzeitigen Zugriff auf mehrere Festplatten-Subsysteme, indem sie jeden Host bestimmten Festplatten auf einem bestimmten Festplatten-Array zuordnen. Für verschiedene Betriebssysteme ist es erforderlich, das Disk Array in "logische Einheiten" (LUNs) zu zerlegen, die sie ohne Konflikte verwenden. Die Zuweisung von logischen Bereichen kann auch erforderlich sein, um den Zugriff auf dieselben Daten für einen bestimmten Pool von Servern zu organisieren, beispielsweise Server derselben Arbeitsgruppe. Für die Unterstützung all dieser Operationen sind spezielle Softwaremodule verantwortlich.

Die Attraktivität von SANs liegt in den Vorteilen, die sie Unternehmen bringen können, die effizient mit großen Datenmengen arbeiten müssen. Ein dediziertes Speichernetzwerk entlastet das Hauptnetzwerk (lokal oder global) von Computerservern und Client-Workstations und befreit es von Dateneingabe-/Ausgabeströmen.

Dieser Faktor sowie das für das SAN verwendete Hochgeschwindigkeitsübertragungsmedium erhöhen die Leistungsfähigkeit der Kommunikation mit externen Speichersystemen. SAN bedeutet die Konsolidierung von Speichersystemen, die Schaffung eines einzigen Ressourcenpools auf unterschiedlichen Medien, der von allen Rechenleistungen gemeinsam genutzt wird, wodurch die erforderliche externe Speicherkapazität mit weniger Subsystemen bereitgestellt werden kann. Im SAN erfolgt die Datensicherung von Disk-Subsystemen auf Bänder außerhalb lokales Netzwerk und daher wird es produktiver - eine Bandbibliothek kann verwendet werden, um Daten von mehreren Plattensubsystemen zu sichern. Außerdem können Sie mit Unterstützung entsprechender Software eine direkte Redundanz im SAN ohne Beteiligung des Servers realisieren und so den Prozessor entlasten. Die Möglichkeit, Server und Speicher über große Entfernungen zu verteilen, erfüllt die Anforderungen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Unternehmens-Data Warehouses. Konsolidierter Speicher in einem SAN lässt sich besser skalieren, da Sie die Speicherkapazität unabhängig von Servern und ohne Unterbrechung erhöhen können. Schließlich ermöglicht ein SAN die zentralisierte Verwaltung eines einzelnen Pools von externem Speicher, was die Verwaltung vereinfacht.

SAN ist sicherlich eine teure und komplexe Lösung, und obwohl alle führenden Anbieter heute Fibre-Channel-SAN-Geräte liefern, ist die Kompatibilität nicht garantiert und die Wahl der richtigen Hardware stellt die Benutzer vor eine Herausforderung. Es fallen zusätzliche Kosten für dedizierte Netzwerk- und Verwaltungssoftware an, und die Anschaffungskosten für das SAN sind höher als für den Speicher mit DAS, aber die Gesamtbetriebskosten sollten niedriger sein.

NAS

Im Gegensatz zu SAN ist Network Attached Storage (NAS) kein Netzwerk, sondern ein Netzwerkspeichergerät, genauer gesagt ein dedizierter Dateiserver mit einem daran angeschlossenen Disk-Subsystem. Manchmal kann das NAS mit einer optischen oder Bandbibliothek konfiguriert sein. Ein NAS-Gerät verbindet sich direkt mit dem Netzwerk und bietet Hosts Zugriff auf Dateien auf seinem integrierten Speichersubsystem. Das Aufkommen dedizierter Dateiserver ist mit der Entwicklung eines Netzwerks durch Sun Microsystems in den frühen 90er Jahren verbunden Dateisystem NFS, das es Clientcomputern in einem lokalen Netzwerk ermöglichte, Dateien auf einem Remoteserver zu verwenden. Dann hatte Microsoft ein ähnliches System für Windows-Umgebung- Gemeinsames Internet-Dateisystem. NAS-Konfigurationen unterstützen diese beiden Systeme sowie andere IP-basierte Protokolle und ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Dateien für Client-Anwendungen.

Ein NAS-Gerät ähnelt einer DAS-Konfiguration, unterscheidet sich jedoch grundlegend davon, dass es Zugriff auf Dateiebene und nicht auf Datenblöcke bietet und allen Anwendungen im Netzwerk ermöglicht, Dateien auf ihren Festplatten gemeinsam zu nutzen. Der NAS spezifiziert die Datei auf dem Dateisystem, den Offset in dieser Datei (der als Folge von Bytes dargestellt wird) und die Anzahl der zu lesenden oder zu schreibenden Bytes. Die NAS-Abfrage identifiziert nicht das Volume oder den Sektor auf dem Datenträger, auf dem sich die Datei befindet. Eine Aufgabe Betriebssystem NAS-Geräte übersetzen eine Anfrage an eine bestimmte Datei in eine Anfrage auf Datenblockebene. Der Dateizugriff und die Möglichkeit, Informationen auszutauschen, ist praktisch für Anwendungen, die viele Benutzer gleichzeitig bedienen müssen, aber nicht bei jeder Anforderung sehr große Datenmengen laden müssen. Daher wird es gängige Praxis, NAS für Internetanwendungen, Webdienste oder CAD zu verwenden, bei denen Hunderte von Menschen an einem Projekt arbeiten.

Die NAS-Option ist einfach zu installieren und zu verwalten. Im Gegensatz zu einem Speichernetzwerk erfordert die Installation eines NAS-Geräts keine spezielle Planung oder zusätzliche Kosten für die Verwaltungssoftware – verbinden Sie einfach den Dateiserver mit dem lokalen Netzwerk. Das NAS befreit die Server im Netzwerk von Speicherverwaltungsaufgaben, entlastet jedoch den Netzwerkverkehr nicht, da die Kommunikation zwischen den Universalservern und dem NAS über dasselbe lokale Netzwerk erfolgt. Ein NAS-Gerät kann mit einem oder mehreren Dateisystemen konfiguriert werden, von denen jedem ein bestimmter Satz von Datenträgervolumes zugewiesen ist. Allen Benutzern desselben Dateisystems wird bei Bedarf etwas Festplattenspeicher zugewiesen. Somit bietet NAS im Vergleich zu DAS eine effizientere Organisation und Nutzung von Speicherressourcen, da ein direkt angeschlossenes Speichersubsystem nur eine Rechenressource bedient und es vorkommen kann, dass ein Server im lokalen Netzwerk zu viel externen Speicher hat, während der andere läuft nicht genügend Speicherplatz. Allerdings können nicht mehrere NAS-Geräte verwendet werden, um einen einzelnen Pool von Speicherressourcen zu erstellen, und daher wird die Erhöhung der Anzahl der NAS-Knoten im Netzwerk die Verwaltungsaufgabe erschweren.

NAS + SAN =?

Welche Form der Speicherinfrastruktur sollten Sie wählen: NAS oder SAN? Die Antwort hängt von den Fähigkeiten und Bedürfnissen der Organisation ab, jedoch ist es im Prinzip falsch, sie zu vergleichen oder noch mehr zu widersprechen, da diese beiden Konfigurationen unterschiedliche Probleme lösen. Dateizugriff und Informationsaustausch für Anwendungen auf heterogenen Serverplattformen in einem lokalen Netzwerk ist ein NAS. Leistungsstarker Blockdatenbankzugriff, Speicherkonsolidierung, die Zuverlässigkeit und Effizienz garantiert – das ist ein SAN. Im Leben ist jedoch alles komplizierter. NAS und SAN existieren oft bereits nebeneinander oder müssen gleichzeitig in der verteilten IT-Infrastruktur eines Unternehmens implementiert werden. Dies wirft unweigerlich Probleme bei der Verwaltung und optimalen Nutzung der Speicherressourcen auf.

Heutzutage suchen Hersteller nach Möglichkeiten, beide Technologien in einer einzigen Speichernetzwerkinfrastruktur zu kombinieren, die Daten konsolidiert, Backups zentralisiert, die Gesamtverwaltung vereinfacht und die Skalierbarkeit und den Schutz der Daten vereinfacht. Die Konvergenz von NAS und SAN ist einer der wichtigsten Trends der letzten Zeit.

Mit SAN können Sie einen einzigen Pool von Speicherressourcen erstellen und die erforderliche Quote auf physischer Ebene zuweisen Festplattenplatz jeder der mit dem SAN verbundenen Hosts. Ein NAS-Server ermöglicht Anwendungen auf verschiedenen Betriebsplattformen, Daten im Dateisystem zu trennen, wodurch Probleme beim Interpretieren der Struktur des Dateisystems, Synchronisieren und Kontrollieren des Zugriffs auf dieselben Daten gelöst werden. Wenn wir also dem Speichernetzwerk die Möglichkeit hinzufügen möchten, nicht nur physische Festplatten, sondern auch die logische Struktur von Dateisystemen zu trennen, benötigen wir einen zwischengeschalteten Verwaltungsserver, um alle Funktionen zu implementieren. Netzwerkprotokolle Verarbeitung von Anfragen auf Dateiebene. Daher der allgemeine Ansatz zur Kombination von SAN und NAS mit einem NAS-Gerät ohne integriertes Disk-Subsystem, aber mit der Möglichkeit, SAN-Komponenten anzuschließen. Solche Geräte, die manche Hersteller als NAS-Gateways bezeichnen, andere als Head-NAS-Geräte, werden zu einer Art Puffer zwischen dem lokalen Netzwerk und dem SAN, ermöglichen den Zugriff auf Daten im SAN auf Dateiebene und teilen Informationen im Speichernetzwerk.

Zusammenfassung

Der Aufbau einheitlicher Netzwerksysteme, die SAN- und NAS-Funktionen kombinieren, ist nur ein Schritt in Richtung globaler Integration Unternehmenssysteme Lagerung. Festplatten-Arrays die direkt mit separaten Servern verbunden sind, erfüllen nicht mehr die Anforderungen großer Organisationen mit komplexen verteilten IT-Infrastrukturen. SANs, die auf leistungsstarker, aber spezialisierter Fibre-Channel-Technologie basieren, werden heute nicht nur als Durchbruch, sondern aufgrund der Komplexität der Installation, Problemen mit unterstützender Hard- und Software verschiedener Hersteller auch als Kopfzerbrechen angesehen. Es besteht jedoch kein Zweifel, dass Speicherressourcen einheitlich und vernetzt sein sollten. Es wird nach Wegen der optimalen Konsolidierung gesucht. Daher ist die Aktivierung von Herstellern von Lösungen, die verschiedene Optionen Migration von Speichernetzen auf IP-Protokoll]. Daher das große Interesse an verschiedenen Implementierungen des Speichervirtualisierungskonzepts. Führende Player auf dem Speichermarkt bündeln nicht nur alle ihre Produkte unter einem gemeinsamen Dach (IBM TotalStorage oder HP SureStore), sondern formulieren eigene Strategien zum Aufbau konsolidierter, vernetzter Speicherinfrastrukturen und zum Schutz von Unternehmensdaten. Die Schlüsselrolle in diesen Strategien wird die Idee der Virtualisierung spielen, die hauptsächlich durch leistungsstarke Softwarelösungen für die zentrale Verwaltung von verteiltem Speicher unterstützt wird. In Initiativen wie StorageTank von IBM, Federated Storage Area Management von HP, E-Infrostructure von EMC, Software spielt eine entscheidende Rolle.

SAS, NAS, SAN: ein Schritt in Richtung Speichernetzwerke

Einführung

Mit der alltäglichen Komplikation vernetzter Computersysteme und globaler Unternehmenslösungen begann die Welt, Technologien zu verlangen, die dem Wiederaufleben von Unternehmensspeichersystemen (Speichersystemen) einen Impuls geben würden. Und jetzt bringt eine einzige Technologie beispiellose Leistung, enorme Skalierbarkeit und außergewöhnliche TCO-Vorteile für die weltweite Schatzkammer der Speicherfortschritte. Die Umstände, die sich mit dem Aufkommen von FC-AL (Fiber Channel - Arbitrated Loop) und SAN (Storage Gebietsnetz), das auf seiner Basis entwickelt wird, eine Revolution der datenorientierten Computertechnologien versprechen.

„Die bedeutendste Entwicklung im Bereich Speicher, die wir seit 15 Jahren gesehen haben“

Data Communications International, 21. März 1998

Formale Definition von SAN gemäß der Definition der Storage Network Industry Association (SNIA):

„Ein Netzwerk, dessen Hauptaufgabe darin besteht, Daten zwischen Computersystemen und Datenträgern sowie zwischen den Speichersystemen selbst zu übertragen. Das SAN besteht aus der Kommunikationsinfrastruktur, die die physische Konnektivität bereitstellt, und ist auch für die Verwaltungsschicht verantwortlich, die Kommunikation, Speicher und Computersysteme Daten sicher und zuverlässig übertragen."

SNIA Technical Dictionary, Copyright Storage Network Industry Association, 2000

Optionen zur Organisation des Zugriffs auf Speichersysteme

Es gibt drei Hauptoptionen, um den Zugriff auf Speichersysteme zu organisieren:

• SAS (Server Attached Storage), an den Server angeschlossener Speicher;
• NAS (Network Attached Storage), mit dem Netzwerk verbundener Speicher;
• SAN (Storage Area Network), Speicherbereichsnetzwerk.

Berücksichtigen Sie die Topologien der entsprechenden Speichersysteme und deren Funktionen.

SAS

Ein mit einem Server verbundenes Speichersystem. Die bekannte, traditionelle Art, ein Speichersystem an eine Hin einem Server anzubinden, in der Regel eine parallele SCSI-Schnittstelle bei.

Abbildung 1. Server Attached Storage

Die Verwendung eines separaten Speichergehäuses für die SAS-Topologie ist optional.

Der Hauptvorteil des Speicherns, das mit einem Server verbunden ist, im Vergleich zu anderen Optionen ist niedriger Preis und hohe Leistung im Verhältnis von einem Speicher für einen Server. Diese Topologie ist am optimalsten, wenn ein einzelner Server verwendet wird, über den der Zugriff auf das Datenarray organisiert wird. Aber sie hat immer noch eine Reihe von Problemen, die Designer dazu veranlasst haben, nach anderen Optionen für die Organisation des Zugriffs auf Speichersysteme zu suchen.

Zu den Funktionen von SAS gehören:

• Der Zugriff auf Daten hängt vom Betriebssystem und dem Dateisystem (im Allgemeinen) ab;
• Die Komplexität der Organisation von Systemen mit hoher Verfügbarkeit;
• Kostengünstig;
• Hohe Leistung innerhalb eines Knotens;
• Verringern der Reaktionsgeschwindigkeit beim Laden des Servers, der den Store bedient.

NAS

Ein mit dem Netzwerk verbundenes Speichersystem. Diese Option zum Organisieren des Zugriffs ist vor relativ kurzer Zeit erschienen. Sein Hauptvorteil ist die einfache Integration von zusätzlichem Speicher in bestehende Netzwerke, bringt aber für sich genommen keine radikalen Verbesserungen der Speicherarchitektur. Tatsächlich ist ein NAS ein reiner Dateiserver, und heute gibt es viele neue Speicherimplementierungen wie NAS, die auf der Thin-Server-Technologie basieren.

Abbildung 2. Network Attached Storage.

NAS-Funktionen:

• Dedizierter Dateiserver;
• Der Datenzugriff ist betriebssystem- und plattformunabhängig;
• Bequeme Verwaltung;
• Maximale Installationsfreundlichkeit;
• Geringe Skalierbarkeit;
• Konflikt mit LAN-/WAN-Verkehr.

NAS-basierter Speicher ist ideal für kostengünstige Server mit minimalen Funktionen.

SAN

Datenspeichernetzwerke begannen sich intensiv zu entwickeln und werden erst seit 1999 eingeführt. Das SAN basiert auf einem vom LAN / WAN getrennten Netzwerk, das dazu dient, den Zugriff auf Daten von Servern und Workstations, die an der direkten Verarbeitung beteiligt sind, zu organisieren. Dieses Netzwerk basiert auf dem Fibre Channel-Standard, der Speichersystemen die Vorteile von LAN / WAN-Technologien und die Möglichkeit bietet, Standardplattformen für Systeme mit hoher Verfügbarkeit und hohem Bedarf zu organisieren. Fast der einzige Nachteil von SAN sind heute die relativ hohen Komponentenkosten, aber die Gesamtbetriebskosten für Unternehmenssysteme, die mit SAN-Technologie gebaut wurden, sind recht niedrig.

Abbildung 3. Storage Area Network.

Zu den Hauptvorteilen eines SAN gehören fast alle seine Funktionen:

• Unabhängigkeit der SAN-Topologie von Speichersystemen und Servern;
• Bequeme zentrale Verwaltung;
• Kein Konflikt mit LAN-/WAN-Verkehr;
• Komfortable Datensicherung ohne Belastung des lokalen Netzwerks und der Server;
• Hochleistung;
• Hohe Skalierbarkeit;
• Hohe Flexibilität;
• Hohe Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit.

Es ist auch anzumerken, dass diese Technologie noch recht jung ist und in naher Zukunft viele Verbesserungen im Bereich der Standardisierung des Managements und der Interaktionsmöglichkeiten von SAN-Subnetzen erfahren sollte. Aber man kann hoffen, dass dies den Pionieren nur mit zusätzlichen Führungsperspektiven droht.

FC als Basis für den Aufbau eines SAN

Wie ein LAN kann ein SAN mit einer Vielzahl von Topologien und Medien aufgebaut werden. Beim Aufbau eines SAN können sowohl eine parallele SCSI-Schnittstelle als auch Fibre Channel oder beispielsweise SCI (Scalable Coherent Interface) verwendet werden, aber Fibre Channel verdankt seine stetig wachsende Popularität dem SAN. An der Gestaltung dieser Schnittstelle waren Experten mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Kanal- und Netzwerkschnittstellen beteiligt, die es geschafft haben, alle wichtigen positiven Eigenschaften beider Technologien zu kombinieren, um etwas wirklich Revolutionäres zu schaffen. Was genau?

Hauptmerkmale des Kanals:

• Geringe Wartezeit
• Hohe Geschwindigkeiten
• Hohe Zuverlässigkeit
• Punkt-zu-Punkt-Topologie
• Kleine Abstände zwischen den Knoten
• Plattformabhängigkeit

• Mehrpunkttopologien
• Fern
• Hohe Skalierbarkeit
• Niedrige Geschwindigkeiten
• Große Verzögerungen

• Hohe Geschwindigkeiten
• Protokollunabhängigkeit (0-3 Stufen)
• Fern
• Geringe Wartezeit
• Hohe Zuverlässigkeit
• Hohe Skalierbarkeit
• Mehrpunkttopologien

Traditionell waren Speicherschnittstellen (die sich zwischen dem Host und den Speichergeräten befinden) ein Hindernis für Leistung und Speicherwachstum. Gleichzeitig erfordern angewandte Aufgaben eine deutliche Erhöhung der Hardwarekapazität, was wiederum dazu führt, dass die Bandbreite der Schnittstellen für die Kommunikation mit Speichersystemen erhöht werden muss. Fibre Channel hilft bei der Lösung der Probleme beim Aufbau eines flexiblen Hochgeschwindigkeits-Datenzugriffs.

In den letzten Jahren (von 1997 bis 1999) wurde der Fibre-Channel-Standard finalisiert, wobei enorme Anstrengungen unternommen wurden, um das Zusammenspiel der Hersteller verschiedener Komponenten zu harmonisieren und alles Notwendige getan wurde, um Fibre Channel von einem rein konzeptionellen Technologie in die Realität umgesetzt, die durch Installationen in Laboren und Rechenzentren unterstützt wurde. Im Jahr 1997 wurden die ersten kommerziellen Muster von Eckpfeilern für den Bau von FC-basierten SANs wie Adaptern, Hubs, Switches und Bridges entworfen. So wird FZ seit 1998 kommerziell in der Wirtschaft, in der Produktion und in Großprojekten zur Realisierung ausfallkritischer Systeme eingesetzt.

Fibre Channel ist ein offener Industriestandard für serielle Hochgeschwindigkeitskommunikation. Es verbindet Server und Speichersysteme in einer Entfernung von bis zu 10 km (bei Standardgeräten) mit einer Geschwindigkeit von 100 MB / s (auf der Cebit 2000 wurden Produktbeispiele vorgestellt, die den neuen Fibre Channel-Standard mit Geschwindigkeiten von 200 MB / s pro Ring und unter Laborbedingungen werden bereits Implementierungen des neuen Standards mit Geschwindigkeiten von 400 MB / s ausgenutzt, das sind 800 MB / s bei Verwendung eines Doppelrings.) (Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Artikels, eine Reihe von Herstellern haben bereits damit begonnen, Netzwerkkarten und Switches basierend auf FC 200 MB/s zu liefern.) Fibre Channel unterstützt gleichzeitig eine Vielzahl von Industriestandardprotokollen (einschließlich TCP/IP und SCSI-3) über ein einziges physisches Medium, was potenziell vereinfacht die Netzwerkinfrastruktur und bietet gleichzeitig Möglichkeiten zur Reduzierung der Installations- und Wartungskosten Die Verwendung separater Subnetze für LAN / WAN und SAN hat mehrere Vorteile und ist die empfohlene Standardeinstellung.

Einer der wichtigsten Vorteile von Fibre Channel ist neben den Geschwindigkeitsparametern (die übrigens für SAN-Benutzer nicht immer die wichtigsten sind und mit anderen Technologien implementiert werden können) die Fähigkeit, über große Entfernungen zu arbeiten und Topologieflexibilität, die zum neuen Standard von Netzwerktechnologien kamen. Somit basiert das Konzept des Aufbaus einer Speichernetzwerktopologie auf den gleichen Prinzipien wie traditionelle Netzwerke, meist basierend auf Hubs und Switches, die dazu beitragen, Geschwindigkeitsverluste bei einer Erhöhung der Anzahl von Knoten zu vermeiden und die Möglichkeit einer komfortablen Organisation von Systemen ohne ein einziger Fehlerpunkt.

Zum besseren Verständnis der Vorteile und Funktionen dieser Schnittstelle präsentieren wir Vergleichsmerkmale FC und Parallel SCSI als Tabelle.

Tabelle 1. Vergleich von Fibre Channel- und Parallel SCSI-Technologien

Der Fibre Channel-Standard geht von der Verwendung einer Vielzahl von Topologien aus, wie Punkt-zu-Punkt-, Ring- oder FC-AL-Hub (Loop oder Hub FC-AL), Backbone-Switch (Fabric/Switch).

Eine Punkt-zu-Punkt-Topologie wird verwendet, um ein einzelnes Speichersystem mit einem Server zu verbinden.

Loop oder Hub FC-AL – zum Verbinden mehrerer Speichergeräte mit mehreren Hosts. Bei der Organisation eines Doppelrings erhöht sich die Geschwindigkeit und Fehlertoleranz des Systems.

Switches werden verwendet, um maximale Leistung und Ausfallsicherheit für komplexe, große und verzweigte Systeme bereitzustellen.

Aufgrund der Netzwerkflexibilität enthält das SAN ein äußerst wichtiges Merkmal - die bequeme Fähigkeit, fehlertolerante Systeme aufzubauen.

Durch das Angebot von Speicheralternativen und Multi-Store-Aggregationsfunktionen für Hardwareredundanz tragen SANs dazu bei, Hardware- und Softwaresysteme vor Hardwareausfällen zu schützen. Zur Demonstration geben wir ein Beispiel für die Erstellung eines Zwei-Modus-Systems ohne Fehlerpunkte.

Abbildung 4. Kein Single Point of Failure.

Der Aufbau von drei oder mehr Knotensystemen erfolgt durch einfaches Hinzufügen zusätzlicher Server zum FC-Netzwerk und deren Anschluss an beide Hubs/Switches).

Mit FC wird der Aufbau katastrophentoleranter Systeme transparent. Netzwerkkanäle sowohl für Speicher- als auch lokale Netzwerke können auf Basis von Glasfaser (bis zu 10 km und mehr mit Signalverstärkern) als physikalischer Träger für FC unter Verwendung von Standardequipment verlegt werden, wodurch die Kosten für solche deutlich gesenkt werden können Systeme.

Mit der Möglichkeit, von überall auf alle SAN-Komponenten zuzugreifen, verfügen wir über ein äußerst flexibles Datennetzwerk. Es sollte beachtet werden, dass das SAN Transparenz (die Fähigkeit, alle Komponenten zu sehen) bietet, bis hin zu Festplatten in Speichersystemen. Diese Funktion hat die Komponentenhersteller dazu veranlasst, ihre beträchtliche Erfahrung mit Gebäudemanagementsystemen für LAN/WAN zu nutzen, um umfassende Überwachungs- und Steuerungsfunktionen in alle SAN-Komponenten zu integrieren. Diese Funktionen umfassen die Überwachung und Verwaltung einzelner Knoten, Komponentenspeicher, Gehäuse, Netzwerkgeräte und Netzwerkunterstrukturen.

Das SAN-Verwaltungs- und Überwachungssystem verwendet solche offenen Standards wie:

• SCSI-Befehlssatz
• SCSI-Gehäusedienste (SES)
• SCSI Self Monitoring Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.)
• SAF-TE (Fehlertolerante Gehäuse mit SCSI-Zugriff)
• Simple Network Management Protocol (SNMP)
• Webbasiertes Unternehmensmanagement (WBEM)

Mit SAN-Technologien erstellte Systeme bieten dem Administrator nicht nur die Möglichkeit, die Entwicklung und den Zustand von Speicherressourcen zu überwachen, sondern eröffnen auch Möglichkeiten zur Überwachung und Steuerung des Datenverkehrs. Mit diesen Ressourcen implementiert die SAN-Verwaltungssoftware die effizientesten Speicherplanungsschemata und den Lastausgleich der Systemkomponenten.

SANs lassen sich gut in bestehende Informationsinfrastrukturen integrieren. Ihre Implementierung erfordert keine Änderungen in den bestehenden LAN- und WAN-Netzen, sondern erweitert lediglich die Fähigkeiten bestehender Systeme und entlastet sie von den Aufgaben, die auf die Übertragung großer Datenmengen ausgerichtet sind. Darüber hinaus ist es bei der Integration und Verwaltung eines SAN sehr wichtig, dass die Schlüsselelemente des Netzwerks Hot-Swap-fähig und installierbar mit dynamischen Konfigurationsfunktionen sind. So kann der Administrator die eine oder andere Komponente hinzufügen oder ersetzen, ohne das System herunterzufahren. Und dieser ganze Integrationsprozess kann visuell dargestellt werden in Grafiksystem SAN-Verwaltung.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Vorteile können eine Reihe von Schlüsselpunkten identifiziert werden, die sich direkt auf einen der Hauptvorteile des Storage Area Network auswirken – die Gesamtbetriebskosten (Total Cost Ownership).

Die unglaubliche Skalierbarkeit ermöglicht es einem Unternehmen, das ein SAN verwendet, je nach Bedarf in Server und Speicher zu investieren. Und behalten Sie Ihre Investitionen in bereits installierte Geräte auch beim Technologiegenerationenwechsel. Jeder neue Server hat Hochgeschwindigkeitszugriff auf den Speicher und jedes zusätzliche Gigabyte Speicher wird auf Befehl des Administrators allen Servern im Subnetz zur Verfügung stehen.

Hervorragende Fähigkeiten zum Aufbau widerstandsfähiger Systeme können direkte kommerzielle Vorteile durch die Minimierung von Ausfallzeiten und die Rettung des Systems im Falle einer Naturkatastrophe oder einer anderen Katastrophe bringen.

Die Verwaltbarkeit der Komponenten und die Transparenz des Systems ermöglichen eine zentrale Verwaltung aller Speicherressourcen, was wiederum die Kosten für deren Support deutlich reduziert, deren Kosten in der Regel mehr als 50% der Ausrüstungskosten.

Auswirkungen von SAN auf Anwendungen

Damit unsere Leser verstehen, wie praktisch die in diesem Artikel diskutierten Technologien sind, geben wir einige Beispiele für angewandte Probleme, die ohne den Einsatz von Speichernetzwerken ineffektiv gelöst würden, kolossale finanzielle Investitionen erfordern würden oder nicht zu lösen wären alles nach Standardmethoden.

Datensicherung und -wiederherstellung

Bei Verwendung der traditionellen SCSI-Schnittstelle steht der Anwender beim Aufbau von Datensicherungs- und Wiederherstellungssystemen vor einer Reihe komplexer Probleme, die mit SAN- und FC-Technologien sehr einfach gelöst werden können.

Somit hebt der Einsatz von Speichernetzwerken die Lösung des Problems Backup und Recovery auf eine neue Ebene und bietet die Möglichkeit, Backups um ein Vielfaches schneller als bisher durchzuführen, ohne das lokale Netzwerk und die Server mit Datensicherung zu belasten.

Server-Clustering

Eine der typischen Aufgaben, für die SAN effektiv eingesetzt wird, ist das Server-Clustering. Da einer der Schlüsselpunkte bei der Organisation von Hochgeschwindigkeits-Cluster-Systemen, die mit Daten arbeiten, der Zugriff auf Speicher ist, wird mit dem Aufkommen von SAN der Aufbau von Multi-Node-Clustern auf Hardwareebene durch einfaches Hinzufügen eines angeschlossenen Servers gelöst das SAN (dies kann erfolgen, ohne das System auszuschalten, da FC-Switches Hot-Plug unterstützen). Bei Verwendung einer parallelen SCSI-Schnittstelle, deren Konnektivität und Skalierbarkeit viel schlechter ist als bei FC, wären datenorientierte Cluster mit mehr als zwei Knoten schwierig zu realisieren. Parallel SCSI-Switches sind komplex und teuer und gehören zum Standard für FCs. Um einen Cluster ohne Single Point of Failure zu erstellen, genügt es, ein gespiegeltes SAN in das System zu integrieren (DUAL Path Technologie).

Beim Clustering scheint eine der RAIS-Technologien (Redundant Array of Inexpensive Servers) besonders attraktiv für den Aufbau leistungsstarker skalierbarer E-Commerce-Systeme und anderer Aufgabentypen mit erhöhtem Energiebedarf zu sein. Laut Alistair A. Croll, Mitbegründer von Networkshop Inc, ist die Verwendung von RAIS ziemlich effektiv: „Zum Beispiel können Sie für 12.000-15.000 US-Dollar etwa sechs kostengünstige Linux / Apache-Server mit einem oder zwei Prozessoren (Pentium III) kaufen . Die Leistung, Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit eines solchen Systems wird deutlich höher sein als beispielsweise ein einzelner Vier-Wege-Server auf Basis von Xeon-Prozessoren, und die Kosten sind gleich.

Gleichzeitiges Videostreaming, Datenfreigabe

Stellen Sie sich eine Aufgabe vor, bei der Sie Videos an mehreren (sagen wir > 5) Stationen bearbeiten oder einfach nur an riesigen Datenmengen arbeiten müssen. Die Übertragung einer 100-GB-Datei über ein lokales Netzwerk dauert einige Minuten, und die gesamte Arbeit daran wird eine sehr schwierige Aufgabe sein. Mit SAN kann jede Workstation und jeder Server im Netzwerk auf die Datei zugreifen, die einer lokalen Hochgeschwindigkeitsfestplatte entspricht. Wenn Sie eine weitere Station / einen weiteren Server zur Verarbeitung von Daten benötigen, können Sie diesen dem SAN hinzufügen, ohne das Netzwerk herunterzufahren, indem Sie einfach die Station an den SAN-Switch anschließen und ihr Zugriff auf den Store gewähren. Wenn Sie mit der Leistung des Datensubsystems nicht mehr zufrieden sind, können Sie einfach einen weiteren Speicher hinzufügen und die Datenverteilungstechnologie (z. B. RAID 0) verwenden, um die doppelte Leistung zu erzielen.

Haupt-SAN-Komponenten

Mittwoch

Fibre Channel verwendet Kupfer und Glasfaser, um Komponenten zu verbinden. Beim Aufbau eines SAN können beide Kabeltypen gleichzeitig verwendet werden. Die Schnittstellenkonvertierung erfolgt mit GBIC (Gigabit Interface Converter) und MIA (Media Interface Adapter). Beide Kabeltypen bieten heute die gleiche Datenübertragungsrate. Kupferkabel wird für kurze Distanzen (bis zu 30 Meter) verwendet, optisch - sowohl für kurze als auch für Distanzen bis 10 km oder mehr. Verwendet optische Multimode- und Singlemode-Kabel. Für kurze Distanzen (bis 2 km) wird Multimode-Kabel verwendet. Der innere Faserdurchmesser des Multimode-Kabels beträgt 62,5 oder 50 Mikrometer. Bei Übertragungsraten von 100 MB/s (200 MB/s Vollduplex) bei Verwendung von Multimode-Glasfaser sollte die Kabellänge 200 Meter nicht überschreiten. Singlemode-Kabel wird verwendet für lange Strecken... Die Länge eines solchen Kabels ist durch die Leistung des im Signalgeber verwendeten Lasers begrenzt. Das Singlemode-Kabel hat einen Innendurchmesser von 7 oder 9 Mikrometer und lässt einen einzelnen Strahl durch.

Anschlüsse, Adapter

Zum Anschluss von Kupferkabeln werden DB-9- oder HSSD-Stecker verwendet. HSSD gilt als zuverlässiger, DB-9 wird jedoch genauso oft verwendet, weil es einfacher und billiger ist. Der (häufigste) Standardanschluss für optische Kabel ist der SC-Anschluss, er bietet eine hochwertige, klare Verbindung. Für normale Verbindungen werden Multimode-SC-Stecker verwendet und für Remote-Verbindungen Singlemode-Stecker. Mikrostecker werden in Multiport-Adaptern verwendet.

Die gängigsten Adapter für FC für den PCI 64 Bit Bus. Außerdem werden viele FC-Adapter für den S-BUS-Bus entwickelt, Adapter für MCA, EISA, GIO, HIO, PMC, Compact PCI werden für den speziellen Einsatz produziert. Am beliebtesten sind Single-Port-Karten, es gibt Zwei- und Vier-Port-Karten. Bei PCI-Adaptern werden in der Regel DB-9-, HSSD- und SC-Anschlüsse verwendet. Außerdem gibt es oft GBIC-basierte Adapter, die mit oder ohne GBIC-Module geliefert werden. Fibre Channel-Adapter unterscheiden sich in den unterstützten Klassen und in einer Vielzahl von Funktionen. Um die Unterschiede zu verstehen, präsentieren wir eine Vergleichstabelle der von QLogic hergestellten Adapter.

Konzentratoren

Fibre Channel HUBs (Hubs) werden verwendet, um Knoten mit einem FC-Ring (FC Loop) zu verbinden und haben eine ähnliche Struktur wie Token-Ring-Hubs. Da eine Ringunterbrechung dazu führen kann, dass das Netzwerk nicht mehr funktioniert, verwenden moderne FC-Hubs PBC-Port-Bypass-Schaltungen, die den Ring automatisch öffnen / schließen (an den Hub angeschlossene Systeme verbinden / trennen). Typischerweise unterstützen FC-HUBs bis zu 10 Verbindungen und können bis zu 127 Ports pro Ring stapeln. Alle an den HUB angeschlossenen Geräte erhalten eine gemeinsame Bandbreite, die sie sich untereinander teilen können.

Schalter

Fibre Channel Switches (Switches) haben die gleichen Funktionen wie dem Leser bekannte LAN-Switches. Sie bieten blockierungsfreie Konnektivität mit voller Geschwindigkeit zwischen den Knoten. Jeder mit dem FC-Switch verbundene Knoten erhält die volle (skalierbare) Bandbreite. Wenn die Anzahl der Ports in einem geswitchten Netzwerk zunimmt, nimmt seine Bandbreite zu. Switches können in Verbindung mit Hubs (die für Standorte verwendet werden, die keine dedizierte Bandbreite für jeden Knoten benötigen) verwendet werden, um das beste Preis-Leistungs-Verhältnis zu erzielen. Durch die Kaskadierung lassen sich mit Switches potenziell FC-Netze mit einer Adressanzahl von 2 bis 24 (über 16 Millionen) aufbauen.

Brücken

FC-Bridges (Bridges oder Multiplexer) werden verwendet, um Parallel-SCSI-Geräte an ein FC-basiertes Netzwerk anzuschließen. Sie bieten die Übersetzung von SCSI-Paketen zwischen Fibre Channel- und Parallel SCSI-Geräten, Beispiele hierfür sind Solid State Disk (SSD) oder Bandbibliotheken. Es ist zu beachten, dass in In letzter Zeit Fast alle Geräte, die innerhalb des SAN verwendet werden können, werden von Herstellern mit einer eingebauten FC-Schnittstelle für ihre direkte Anbindung an Speichernetzwerke hergestellt.

Server und Speicher

Trotz der Tatsache, dass Server und Speicher bei weitem nicht die unwichtigsten SAN-Komponenten sind, werden wir nicht auf ihre Beschreibung eingehen, da wir sicher sind, dass alle unsere Leser damit vertraut sind.

Abschließend möchte ich hinzufügen, dass dieser Artikel nur der erste Schritt in Richtung Speichernetzwerke ist. Um das Thema vollständig zu verstehen, sollte der Leser den Implementierungsmerkmalen von Komponenten von SAN-Herstellern viel Aufmerksamkeit schenken und Software Management, denn ohne sie ist das Storage Area Network nur eine Sammlung von Storage-Switching-Elementen, die Ihnen nicht die vollen Vorteile der Implementierung eines Storage Area Network bieten.

Abschluss

Heute ist das Storage Area Network ruhig neue Technologie, die sich bald bei Firmenkunden durchsetzen könnte. In Europa und den USA beginnen Unternehmen mit einer relativ großen Flotte installierter Speichersysteme bereits damit, auf Speichernetzwerke mit den besten Gesamtbetriebskosten (TCO) zu migrieren.

Laut Analystenprognosen wurde 2005 eine beträchtliche Anzahl von Servern mittlerer und Höchststufe wird mit einer vorinstallierten Fibre-Channel-Schnittstelle geliefert (dieser Trend ist heute zu beobachten) und wird nur für interne Festplatten in den Servern die Parallel-SCSI-Schnittstelle verwenden. Bereits heute sollte man beim Bau von Storage-Systemen und der Anschaffung von Mid- und Upper-Level-Servern auf diese zukunftsträchtige Technologie achten, zumal sich damit bereits heute eine Reihe von Aufgaben deutlich günstiger realisieren lässt als mit spezialisierten Lösungen. Wenn Sie heute in SAN-Technologie investieren, verlieren Sie Ihre Investition auch morgen nicht, da die Funktionen von Fibre Channel eine großartige Gelegenheit bieten, Ihre Investition in der Zukunft zu nutzen.

PS

Die vorherige Version dieses Artikels wurde im Juni 2000 verfasst, aber aufgrund des mangelnden Interesses an der Storage Area Networking-Technologie wurde die Veröffentlichung auf die Zukunft verschoben. Diese Zukunft hat heute begonnen, und ich hoffe, dass dieser Artikel den Leser dazu bringt, die Notwendigkeit zu erkennen, auf die Storage Area Network-Technologie als fortschrittliche Technologie für den Aufbau von Speichersystemen und die Organisation des Datenzugriffs umzusteigen.