Схд система хранения данных

Содержание:

Сеть хранения данных (англ. Storage Area Network , SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы как локальные.

SAN характеризуются предоставлением так называемых сетевых блочных устройств (обычно посредством протоколов Fibre Channel, iSCSI или AoE), в то время как сетевые хранилища данных (англ. Network Attached Storage, NAS ) нацелены на предоставление доступа к хранящимся на их файловой системе данным при помощи сетевой файловой системы (такой как NFS, SMB/CIFS, или Apple Filing Protocol).

Следует обратить внимание, что категорическое разделение вида «SAN — это только сетевые диски, NAS — это только сетевая файловая система» является искусственным: с появлением iSCSI началось взаимное проникновение технологий с целью повышения гибкости и удобства их применения. Например, в 2003 году NetApp уже предоставляли iSCSI на своих NAS, а EMC и HDS — наоборот, предлагали NAS-шлюзы для своих SAN-массивов [1] .

Содержание

Типы сетей [ править | править код ]

Большинство сетей хранения данных использует протокол SCSI для связи между серверами и устройствами хранения данных на уровне шинной топологии. Так как протокол SCSI не предназначен для формирования сетевых пакетов, в сетях хранения данных используются низкоуровневые протоколы:

  • Fibre Channel Protocol (FCP), транспорт SCSI через Fibre Channel. Наиболее часто используемый на данный момент протокол. Существует в вариантах 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s, 10 Gbit/s, 16 Gbit/s, 20 Gbit/s.
  • iSCSI, транспорт SCSI через TCP/IP.
  • iSER, транспорт iSCSI через InfiniBand / RDMA.
  • SRP, транспорт SCSI через InfiniBand / RDMA
  • FCoE, транспортировка FCP/SCSI поверх «чистого» Ethernet.
  • FCIP и iFCP, инкапсуляция и передача FCP/SCSI в пакетах IP.
  • HyperSCSI, транспорт SCSI через Ethernet.
  • FICON транспорт через Fibre Channel (используется только мейнфреймами).
  • ATA over Ethernet, транспорт ATA через Ethernet.

Совместное использование устройств хранения [ править | править код ]

Движущей силой для развития сетей хранения данных стал взрывной рост объёма деловой информации (такой как электронная почта, базы данных и высоконагруженные файловые серверы), требующей высокоскоростного доступа к дисковым устройствам на блочном уровне. Ранее на предприятии возникали «острова» высокопроизводительных дисковых массивов SCSI. Каждый такой массив был выделен для конкретного приложения и виден ему как некоторое количество «виртуальных жестких дисков» (LUN’ов).

Сеть хранения данных позволяет объединить эти «острова» средствами высокоскоростной сети. Также без использования технологий SCSI транспорта невозможно организовать отказоустойчивые кластеры, в которых один сервер подключается к двум и более дисковым массивам, находящимся на большом расстоянии друг от друга на случай стихийных бедствий.

Сети хранения помогают повысить эффективность использования ресурсов систем хранения, поскольку дают возможность выделить любой ресурс любому узлу сети.

Не стоит забывать и об устройствах резервного копирования, которые также подключаются к SAN. В данный момент существуют как промышленные ленточные библиотеки (на несколько тысяч лент) от ведущих брендов, так и low-end решения для малого бизнеса. Сети хранения данных позволяют подключить к одному хосту несколько приводов таких библиотек, обеспечив таким образом хранилище данных для резервного копирования от сотен терабайт до нескольких петабайт.

Преимущества [ править | править код ]

Совместное использование систем хранения, как правило, упрощает администрирование и добавляет изрядную гибкость, поскольку кабели и дисковые массивы не нужно физически транспортировать и перекоммутировать от одного сервера к другому.

Другим преимуществом является возможность загружать сервера прямо из сети хранения. При такой конфигурации можно быстро и легко заменить сбойный сервер, переконфигурировав SAN таким образом, что сервер-замена будет загружаться с LUN’а сбойного сервера. Эта процедура может занять, например, полчаса [2] . Идея относительно новая, но уже используется в новейших датацентрах.

Дополнительным преимуществом является возможность на хосте собрать RAID-зеркало из LUNов, которые презентованы хосту с двух разных дисковых массивов. В таком случае полный отказ одного из массивов не навредит хосту.

Читайте также:  Почему windows не может отформатировать карту памяти

Также сети хранения помогают более эффективно восстанавливать работоспособность после сбоя. В SAN может входить удаленный участок со вторичным устройством хранения. В таком случае можно использовать репликацию — реализованную на уровне контроллеров массивов, либо при помощи специальных аппаратных устройств. Поскольку каналы WAN на основе протокола IP встречаются часто, были разработаны протоколы Fibre Channel over IP (FCIP) и iSCSI с целью расширить единую SAN средствами сетей на основе протокола IP. Спрос на такие решения значительно возрос после событий 11 сентября 2001 года в США.

Сравнение технологий обмена данными [ править | править код ]

Порой сравнивают SAN и NAS, говоря на самом деле о разнице между сетевым диском и сетевой ФС — которая состоит в том, кто обслуживает файловую систему, хранящую данные.

В случае сетевого диска (также «блочного устройства», англ. block device ):

  • обмен данными с ним по сети осуществляется блоками подобно тому, как и с локальным SCSI- или SATA-диском;
  • файловая система, если нужна, создаётся и управляется клиентом и, как правило, используется им одним.

В случае сетевой файловой системы («ресурс с совместным/разделяемым доступом» — не хранит, а только передаёт данные):

    обмен данными по сети происходит с применением более высокоуровневых понятий «файл» и «каталог», соответствующих объектам подлежащей «настоящей» ФС на физических дисках (либо логических поверх них в случае применения RA > Топология сети [ править | править код ]

Однокоммутаторная структура [ править | править код ]

Однокоммутаторная структура (англ. single-switch fabric ) состоит из одного коммутатора Fibre Channel, сервера и системы хранения данных. Обычно эта топология является базовой для всех стандартных решений — другие топологии создаются объединением однокоммутаторных ячеек. [3]

Дерево или Каскадная структура [ править | править код ]

Каскадная структура (англ. cascaded fabric ) — набор ячеек, коммутаторы которых соединены в дерево с помощью межкоммутаторных соединений (англ. Inter-Switch link, ISL ). Во время инициализации сети коммутаторы выбирают «верхушку дерева» (англ. principal switch , главный коммутатор) и присваивают ISL’ам статус «upstream» (вверх) или «downstream» (вниз) в зависимости от того, ведет этот линк в сторону главного свитча или на периферию.

Решётка [ править | править код ]

Решетка (англ. meshed fabric ) — набор ячеек, коммутатор каждой из которых соединен со всеми другими. При отказе одного (а в ряде сочетаний — и более) ISL соединения связность сети не нарушается. Недостаток — большая избыточность соединений.

Кольцо [ править | править код ]

Кольцо (англ. ring fabric ) — практически повторяет схему топологии решётка. Среди преимуществ — использование меньшего количества ISL соединений.

Центрально-распределённая [ править | править код ]

Центрально-распределённая топология (англ. core-edge fabric ) — практически повторяет схему топологии решётка. Среди преимуществ — меньшая избыточность соединений и высокая степень отказоустойчивости.

Производительность [ править | править код ]

Появление новых высокотехнологичных материалов способствует росту производительности сетей на базе Fibre Channel и Ethernet. Уже существуют коммутаторы, поддерживающие скорость передачи 10Gbit/s. Для этого используется новый тип трансивера — XFP, а также оптоволокно стандарта ОМ3. Росту скорости передачи способствует и то, что коммутаторы могут собирать на Inter Switch Link’ах транкгруппы из нескольких портов. Коммутаторы «SilkWorm» от Brocade могут собирать транк из восьми линков. Транков может быть несколько, если возникает такая необходимость.

Системы хранения данных NAS DEPO Storage 1000

Стоечная система хранения данных начального уровня высотой 2U с 12 отсеками для накопителей.

Система хранения на базе высокопроизводительного процессора Intel® Core™ i3 в корпусе Rack2 U с 8 отсеками для SATA-накопителей.

Система хранения данных начального уровня в пьедестальном исполнении с 5 отсеками для накопителей.

Системы хранения данных JBOD DEPO Storage 2000

Полка расширения дискового пространства сервера с возможностью установки до 24 накопителей формфактора 2,5″ стандарта SAS3 или NL-SAS.

Полка расширения дискового массива сервера с поддержкой до 12 накопителей SAS3 (12 Гбит/с) и возможностью удалённого управления.

  • JBOD
  • Емкость до 96 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Системы хранения данных NAS DEPO Storage 3000

Производительная сетевая СХД на базе платформы DEPO, поддерживающая высокоскоростную технологию SAS3. Обладает повышенной отказоустойчивостью благодаря одновременной работе двух контроллеров в активном режиме.

  • До 1024 накопителей
  • Емкость до 240 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Система хранения данных с поддержкой технологии SAS3 и возможностью установки до 24 жестких дисков.

  • До 128 накопителей
  • Емкость до 192 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Система хранения данных с поддержкой технологии SAS3 и возможностью установки до 16 жестких дисков.

  • До 128 накопителей
  • Емкость до 128 ТБ
  • Диски 2,5″

Система хранения данных с поддержкой технологии SAS3 и возможностью установки до 12 жестких дисков.

  • До 128 накопителей
  • Емкость до 96 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

NAS-хранилище вместимостью 24 диска с возможностью модификации до сети хранения данных SAN с подключением по интерфейсам FC 8 Гбит/c и iSCSI 1/10 Гбит/с.

  • До 144 накопителей
  • Емкость до 192 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″
Читайте также:  Victoria hdd проверка жесткого диска

NAS-хранилище вместимостью 12 дисков с возможностью модификации до сети хранения данных SAN с подключением по интерфейсам FC 8 Гбит/c и iSCSI 1/10 Гбит/с.

  • До 144 накопителей
  • Емкость до 96 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Системы хранения данных SAN DEPO Storage 4000

Система хранения данных с экстремально высокой производительностью до 300 тыс. IOPS, пропускной способностью до 10 Гбит/с, временем отклика до микросекунды.

Система хранения данных с экстремально высокой производительностью до 300 тыс. IOPS, пропускной способностью до 10 Гбит/с, временем отклика до микросекунды.

Гибридная, масштабируемая СХД корпоративного уровня вместимостью 60 дисков.

  • SAN
  • Емкость до 600 ТБ
  • Диски 3,5″ и 2,5″

Гибридная, масштабируемая СХД корпоративного уровня вместимостью 24 диска.

  • SAN
  • Емкость до 286,2 ТБ
  • Диски 2,5″

Масштабируемая СХД корпоративного уровня вместимостью 60 дисков.

  • SAN
  • Емкость до 720 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Масштабируемая SAN-система вместимостью 24 жестких дисков формата 2,5″ в корпусе высотой 2U. С помощью полок расширения можно увеличить количество жестких дисков в системе до 96 шт.

Масштабируемая SAN-система вместимостью 12 жестких дисков формата 3,5″ в корпусе высотой 2U. С помощью полок расширения можно увеличить количество жестких дисков в системе до 48 шт.

Дисковый массив уровня предприятия для расширения емкости системы хранения данных DEPO Storage 4700 и DEPO Storage 5500.

  • JBOD
  • Емкость до 720 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Дисковый массив высокой надежности для расширения емкости системы хранения данных DEPO Storage 4700 и DEPO Storage 5500.

Дисковый массив начального уровня для расширения емкости системы хранения данных DEPO Storage 4700 и DEPO Storage 5500.

Системы хранения данных NAS и SAN DEPO Storage 5000

Унифицированная гибридная вертикально и горизонтально масштабируемая СХД с максимальной вместимостью для своего формфактора. Оптимальна для организации хранения данных в крупных организациях и филиалах.

  • NAS + SAN
  • Емкость до 17,1 ПБ
  • Диски 3,5″

Унифицированная гибридная вертикально и горизонтально масштабируемая СХД оптимальна для хранения данных, требующих высокой производительности. Рассчитана на применение в крупных организациях и филиалах.

  • NAS + SAN
  • Емкость до 15 ПБ
  • Диски 2,5″

Универсальная система хранения данных начального уровня с возможностью создания гибридных и all-flash-конфигураций. Модульная система обеспечивает плавное масштабирование производительности и дискового пространства.

  • NAS + SAN
  • Емкость до 96 ТБ
  • Диски 2,5″

Унифицированная гибридная вертикально и горизонтально масштабируемая система хранения данных, оптимизированная для рабочих нагрузок уровня корпорации.

Унифицированная гибридная вертикально и горизонтально масштабируемая система хранения данных для размещения критически важных приложений и сервисов.

  • NAS + SAN
  • Емкость до 172 ПБ
  • Диски 2,5″/3,5″

Системы хранения данных SAN DEPO Storage 6000

Полка расширения дискового пространства для СХД серии DEPO Storage 6200 с поддержкой до 24 дисков стандарта SAS.

Полка расширения дискового пространства для СХД серии DEPO Storage 6200 с поддержкой до 12 дисков стандарта SAS.

  • JBOD
  • Емкость до 96 ТБ
  • Диски 2,5″ и 3,5″

Серверная инфраструктура АПК "Безопасный город" для ГУ региональной безопасности МО

Основа для построения частного облака НПО «Микроген»

Оснащение районных диспетчерских пунктов ОАО "ОЭК" системами коллективного наблюдения

Федеральная сеть мониторинга транспортных средств внутренних войск МВД РФ

Виртуализация ИТ-инфраструктуры для агрохолдинга «Дмитровские овощи»

Центр обработки данных для МИАЦ Орловской области

Виртуализация ИТ-инфраструктуры Британской высшей Школы дизайна

Модернизация системы телефонных коммуникаций ЗАО «СП «МеКаМинефть»

Виртуализация серверных мощностей для ТГК «Измайлово»

Геораспределенный ЦОД для Гостелерадиофонда

Консолидация серверных мощностей ФГУП «Морсвязьспутник»

Технология RAID

RAID (Redundant Array of Independent Disks) – избыточный массив независимых дисков.

Хранение избыточной информации (контрольной суммы) позволяет восстанавливать потерянные данные.

RAID-массив может быть реализован двумя способами: программным (с ограничениями) и аппаратным. В первом случае RAID-массивом управляет специальная программа на хосте, во втором — внешний аппаратный контроллер, который может находиться на хосте или на самом RAID-массиве.

Методы RAID

Чередование

Метод чередования повышает производительность (скорость операций чтения и записи данных).

Большой блок данных разбивается на маленькие кусочки, которые одновременно пишутся на несколько дисков (информация распределяется по нескольким дискам).

При выходе из строя одного из дисков информацию уже нельзя восстановить.

Зеркалирование

Метод зеркалирования обеспечивает защиту информации (отказоустойчивость): две копии данных хранятся на двух разных дисках (дублирование). При выходе из строя одного из дисков на втором остаётся его полная копия.

При зеркалировании скорость чтения увеличивается (так как разные данные могут считываться одновременно с двух дисков), но скорость записи уменьшается (так как одни и те же данные записываются на два диска).

Контроль чётности

Метод контроля чётности обеспечивает высокую производительность метода чередования и более дешёвую (чем метод зеркалирования) защиту информации.

Информация распределяется по нескольким дискам (1, 2, 3, 4), а на диск 5 записывается контрольная сумма.

Диск 1 Диск 2 Диск 3 Диск 4 Диск с контрольной суммой
1 2 1 3 1+2+1+3=7
3 1 2 3 3+1+2+2=8
3 1 1 4 3+1+1+4=9

При выходе из строя одного из дисков информация на нём может быть восстановлена (нужно вычесть из контрольной суммы сумму данных на оставшихся дисках).

Читайте также:  Заставка на аватар whatsapp

Например, вышел из строя диск 3:

Диск 1 Диск 2 Диск 3 Диск 4 Диск с контрольной суммой
1 2 7-1-1-3=2 3 7
3 1 8-3-2-2=1 3 8
3 1 9-3-1-4=1 4 9

Для защиты информации методом зеркалирования нам понадобилось 100% дополнительного дискового пространства, а методом контрольной суммы — только 25%.

Метод контрольной суммы работает медленнее, чем метод чередования, так как требуется дополнительное время на расчёт контрольной суммы.

RAID-уровни

В зависимости от требований приложения к производительности, доступности данных (отказоустойчивости) и стоимости хранения выбирается соответствующий RAID-уровень.

Уровень Описание Мин. кол-во дисков
RAID 0 Метод чередования (не обеспечивает отказоустойчивости) 2
RAID 1 Метод зеркалирования 2
RAID 01 Чередование на зеркалированные наборы дисков 4
RAID 10 Зеркалирование на чередующиеся наборы дисков 4
RAID 3 Контрольная сумма хранится на выделенном диске 3
RAID 4 3
RAID 5 Контрольная сумма распределяется по всем дискам 3
RAID 6 Две контрольные суммы распределяются по всем дискам. Устойчив к отказу 2-х дисков. 4

Горячее резервирование

При горячем резервировании выполняется (автоматически или по команде администратора) операция восстановления данных отказавшего диска на резервном носителе.

При замене отказавшего диска информация автоматически копируется с резервного носителя на новый диск.

Интеллектуальные системы хранения данных

В обычной системе хранения данных хост обращается напрямую к физическим дискам (RAID-массиву).

В интеллектуальной системе хранения данных хост обращается сначала к кэш-памяти контроллера хранилища.

Кэш-память представляет собой оперативную память, поэтому операции чтения данных из кэш-памяти и записи данных в кэш-память происходят быстрее, чем при работе непосредственно с дисками.

Контроллер хранилища должен так управлять кэш-памятью, чтобы максимизировать производительность системы хранения данных (своевременно заполнять кэш-память наиболее востребованными данными и освобождать её от невостребованных данных).

Для защиты энергозависимой кэш-памяти от сбоев сетевого питания используют питание от батареи, а для защиты от аппаратных сбоев — зеркалирование кэш-памяти.

Сети хранения данных

SAN – Storage Area Network – сеть хранения данных (СХД).

SAN-устройство – это совместно используемое внешнее хранилище данных, которое подключается к хостам по высокоскоростной выделенной сети.

SAN – система централизованного хранения данных.
SAN предоставляет хостам доступ к данным на блочном уровне.

LUN – Logical Unit Number — виртуальный диск в сети хранения данных.
LUN представляется хосту как физический локальный диск.

Виртуализация хранилища на уровне блоков

В виртуализованной SAN-среде хосты обращаются не к LUN-устройствам, а к виртуальным томам. Виртуальные тома могут создаваться из пула LUN-устройств разных физических хранилищ.

Размер виртуального тома может быть увеличен незаметно для хоста. Данные могут переноситься между LUN-устройствами незаметно для пользователя.

Сетевые протоколы SAN

  • Fibre Channel (FC SAN)
  • IP SAN
  • iSCSI – Internet SCSI
  • FCIP – Fibre Channel over IP
  • FCoE – Fibre Channel over Ethernet.

Сетевые системы хранения данных

NAS – Network Attached Storage – сетевое хранилище.

NAS-устройство — это компьютер (со специализированной операционной системой и RAID-массивом), который предоставляет пользователям совместный доступ к файлам по сети Ethernet.

Один клиент может одновременно подключиться к нескольким NAS-устойствам, а одно NAS-устройство может одновременно обслуживать несколько клиентов.

NAS – это система централизованного хранения данных.

Примеры способов совместного доступа к файлам:

  • DFS – раcпределённая между несколькими хостами файловая система
  • DNS – система доменных имён
  • FTP/SFTP – протокол передачи файлов
  • Peer-to-peer – файлообменная пиринговая сеть.

Файловые протоколы NAS

  • CIFS – Common Internet File System (Windows)
  • NFS – Network File System (Unix).

Виртуализация на уровне файлов

Виртуализация на уровне файлов в NAS-среде позволяет перемещать файлы между NAS-устройствами незаметно для пользователей. Файлы не привязаны к конкретным устройствам — пользователи обращаются к ним по логическим адресам, а не физическим. Глобальное пространство имён отображает логические адреса на физические.

Объектно-ориентированные хранилища данных

OSD – Object Storage Device.

OSD-устройства служат для хранения неструктурированных файловых данных (фильмов, документов и т.п.), адресуемых не по имени файла и пути хранения, а по уникальному идентификатору контента.

Объект содержит пользовательские данные и метаданные (сведения о владельце, правила доступа, срок хранения объекта и т.п.).

Контентно-адресуемые хранилища

CAS – Content Addressed Storage – контентно-адресуемые хранилища.

Данные в CAS адресуются по контрольной сумме (хеш-сумма).
Хеш-сумма является уникальным идентификатором содержимого пользовательских данных — контентным адресом.

CAS используются для долговременного хранения неизменных данных и быстрого извлечения их по требованию.

Примеры объектов хранения в CAS: медицинские карточки и финансовые записи.
CAS гарантирует неизменность и подлинность данных.

Прикладные протоколы CAS

  • REST – Representational State Transfer
  • SOAP – Simple Object Access Protocol
  • API – Application Programming Interface.

Унифицированные OSD-устройства

Унифицированные OSD-устройства одновременно являются NAS-, SAN- и OSD-устройствами: предоставляют NAS-клиентам совместный доступ к файлам, серверам приложений – доступ к данным хранилища на блочном уровне, серверам веб-приложений — доступ к объектам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector