СЕРВЕРЫ И СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ

Сеть хранения данных (SAN) – система подключенных воедино серверы, дисковые устройства для аккумулирования данных или RAID массивы, среды для передачи информации. К серверам могут подключаться также оптические приводы и виртуальные библиотеки. Они необходимы для организованного бесперебойного использования, хранения и моментального доступа к информации. Сети предназначены для работы организаций с интенсивной IT-инфраструктурой. Благодаря им можно без преград раздавать серверам устойчивые к сбоям быстрые диски, объемы которых можно изменять.

Типы сетей

СХД различаются по функциональными особенностям, способам взаимодействия с пользователями и принципам работы. Сети работают на системе «скази» (Small Computer System Interface). Они гарантируют надежность работы приложений, удаленный доступ к файловой системе. Хранилища функционируют на протоколах низкого уровня:

• Fibre Channel Protocol (FCP) – волоконный канал, ранее использовавшийся для суперкомпьютеров. Используется для подключения и обслуживания СХД предприятия. Самый распространенный на сегодня протокол. Выпускается в модификациях от 1 до 20 Gbit/s. Выделяются топологии – Point-to-Point, Arbitrated Loop и Switched Fabric.
• iSCSI используется для управления серверами, СХД и клиентами. Функционирование не требует выделенного кабельного соединения и система работа на имеющейся IP-инфраструктуре. В сравнении с Fibre Channel волоконный канал является более дешевой альтернативой.
• Fibre Channel over Ethernet – протокол, сокращающий расходы путем конвергенции сетей хранения данных. Отличается производительностью, снижает затраты инфраструктуры. В отличие от iSCSI отсутствуют таймауты и возможность IP-маршрутизации. В протоколе использованы Pause frame и Pause с приоритетом.
• FICON – канал для передачи данных на дуплексном режиме, когда информация передается в двух направлениях по одному каналу. Используется исключительно на мейнфреймах. Благодаря нескольким подключенным коммутаторам образуется матрица, с которой подключаются порты.
• ATA over Ethernet – сетевой протокол для скоростного доступа к СХД SATA. Отличается недорогими технологиями, снижающими нагрузку на хост. Они легко внедряются, имеют отличную производительность и высокий уровень защиты.
• iSER протокол компьютерной сети, расширяющий возможности Internet Small Computer System Interface (iSCSI) для удаленного прямого доступа к памяти (RDMA). Для этого есть существующая настройка Ethernet и не требуется больших аппаратных вложений. RoCE гарантирует более низкую задержку и передает данные напрямую в буферы памяти компьютера SCSI без промежуточных копий данных и значительного вмешательства центрального процессора.
• HyperSCSI – устаревший протокол компьютерной сети для доступа к хранилищу путем отправки и приема команд SCSI. Он был разработан исследователями из Института хранения данных в Сингапуре в период с 2000 по 2003 год. работает непосредственно через Ethernet, чтобы сформировать свою сеть хранения данных (SAN). Он пропустил маршрутизацию, ретрансляцию, сегментацию, повторную сборку.
• SRP, работающий на SCSI с помощью InfiniBand / RDMA.

Серверы и сети хранения данных отличаются моментальным восстановлением после тотальных сбоев в работе. SAN могут оборудоваться дополнительным участком для вторичного хранения информации. СХД чаще всего формируются из массивов с несколькими видами дисков:

• Fibre Channel для быстрых приложений;
• SATA или SAS для работы не самых скоростных.

Совместное использование устройств хранения

Хранилища постоянно трансформируются согласно потребностям пользователей. Им необходим все больший объем для хранения информации, поступающей из электронной почты, серверов с файлами и баз данных. Необходимо поддерживать высокую скорость доступа к дисковым системам.

Высокоскоростными сетями дисковые массивы объединяются в единое целое. Технология SCSI транспорта подключается к нескольким массивам и создает отказоустойчивые кластеры. Чтобы застраховаться от аварий, серверы располагают на значительном расстоянии друг от друга. Благодаря сетям хранения данных любой из ресурсов доступен каждом из узлов.

К SAN можно подключить также оборудование для резервного копирования, так называемые ленточные библиотеки. Они рассчитаны на обслуживание нескольким пользователей. Есть также эффективные решения для малого бизнеса. К преимуществам систем хранения относятся высокая надежность, производительность и гарантия сохранности информации. СХД обладают гибкостью и простотой администрирования. Данные сервера можно загружать напрямую из сети хранения. При сбое в работе одного из серверов его можно переконфигурировать достаточно быстро.

Если сеть хранения создается с нуля, ее выстраивают на основе оборудования одного бренда для соблюдения совместимости. Если инфраструктура уже создана и необходимо обновление, лучше привлекать к работе интегратора. Он разберется в совместимости комплектующих. Можно привлечь к работе штатных администраторов. Они производят следующую работу:

• заменяют вышедшие из строя диски и контроллеры;
• добавляют в конструкцию полки с дисками;
• подбирают и устанавливают серверы;
• переносят виртуальные машины между хранилищами;
• выстраивают систему кластеров, устойчивых к отказу.

Организованный конгломерат ПО и специального оборудования предназначен для хранения и передачи информации больших объемов. СХД оптимально распределяет ресурсы между дисковыми площадками и гарантирует быстрый доступ. Ключевую роль в организации хранилища играет грамотное проектирование и внедрение.

Топология сети

Топология сетей определяет физическое нахождение компьютеров, кабелей и других составляющих. С ее помощью описывается компоновка сети. Топология может определять тип кабеля, особенности взаимодействия ПК в сети. Для настройки и корректировки работы сетей хранения данных применяются разные программы. Среди самых популярных – Microsoft Visio, eDraw Max, Схема Сети, Векторный 2D-редактор CADE для Windows, Diagram Designer, Concept Draw Pro, Dia, Cisco Packet Tracer LanFlow, NetProbe, Network Notepad и другие.

Однокоммутаторная структура

Система состоит из сетевого коммутатора Fibre Channel, для соединения узлов сети для одного сегмента и СХД. Коммутатор предназначен для высокоскоростной передачи данных. Структура базовая на ней можно создавать многоуровневые соединения.

Дерево или каскадная структура

Древовидная система состоит из нескольких ячеек, объединенных межкоммутаторными соединениями. При инициализации сети коммутатор выбирает либо верхушку системы, либо ее периферию. Дерево используется при настройке локальных сетей с несколькими устройствами. Особенно популярна структура при формировании корпоративных коммутаторов. Отличается невысокой ценой и скоростью работы при комбинировании медных и волоконных кабелей.

Решётка

Способ взаимодействия между ячейками, когда каждый из коммутаторов взаимодействует со всеми другими. В случае выхода из строя одного или нескольких ISL-соединений сеть продолжает работать. Единственный минус организации сети - избыток соединений.

Кольцо

Организация сети почти полностью имитирует топологию решетки. От последней отличается большей стабильностью благодаря меньшему числу ISL-соединений. Компьютеры соединяются кабелем, замкнутым в кольцо и не имеющим конца. Каждый из ПК становится репитером, передавая сигнал следующему. Маркер внутри сети двигается пока не найдет нужный компьютер. Тот получает информацию и отправляет ответ в сеть.

Центрально-распределённая

Топология имеет ряд сходств с решетчатой, однако, количество имеет меньше ISL-соединений. Это снижает число отказов при функционировании систем.

По типу накопителей данных СХД различают:

• Дисковые хранилища, сегодня они самые доступные. Современные системы ограничены в скорости передачи информации, экономичные и самодостаточные.
• Кассетные или ленточные системы отличаются длительностью хранения и быстрым восстановлением данных. Они применяются для мультимедийных библиотек, для которых важна низкая цена терабайта.
• Полупроводниковые флеш хранилища с высокой скоростью функционирования. Постепенно они дешевеют и существенно экономят пространство сервера.

Чтобы создать хранилище, необходима логическая модель, состоящая из тысячи атрибутов. Оно создается под нужды компании. Затем специалисты рассматривают технологические аспекты будущей системы. Стоимость СХД будет зависеть от масштабов создаваемой сети и логической модели. Для существенной экономии рекомендуется заказывать систему под ключ в IT-компании, имеющей репутацию. На полное создание хранилище может уйти от 30 дней до полугода. После настройки оборудование необходимо обслуживать и регулярно обновлять.