Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Tổng quan về mạng Storage Area Network (SAN)

Tổng quan về mạng Storage Area Network (SAN)

Tải bản đầy đủ - 0trang

- Dạng thứ nhất là Fibre Channel SAN được xây dựng bởi Fibre Channel

Switch được kết nối tới các thiết bị thông qua hệ thống cáp quang.

- Dạng thứ hai của SAN là sử dụng giao thức iSCSI, trong đó nó sử dụng

giao thức SCSI trên tầng TCP/IP. Ở dạng này, các switch tương tự nhưu Ethernet

Switchs. Chuẩn iSCSI được giới thiệu năm 2003 và được triển khai rộng lớn

trong quá trình lưu trữ mạng và từ khi ứng dụng cáp quang trong quá trình

truyền dữ liệu mang lại hiệu năng lớn cho iSCSI. Một dạng khác của iSCSI là

ATA-over-Ethernet hay giao thức AoE được xây dựng sử dụng giao thức ATA

trên khung nền tảng Ethernet.

Kết nối SAN sẽ có một hay nhiều máy chủ và một hay nhiều các thiết bị

lưu trữ khác nhau. Trong FC SAN máy chủ cũng sử dụng cáp quang để truyền

dữ liệu, isSCSI SAN sử dụng giao thức Ethernet bình thường thơng qua card

mạng hay TOE card.

SAN có hai dạng là: Centralized storage are network và distributed storage

area network.

2.1.3. Hạ tầng hệ thống mạng SAN (Storage Area Network)

SAN thường sử dụng topo có tên switch fabric sử dụng Fibre Channel –

một hạ tầng được thiết kế đặc biệt để xử lý lưu lượng về lưu trữ. Hạ tầng này

cho phép truy nhập nhanh hơn và tin cậy hơn so với các giao thức ở mức cao

hơn mà NAS sử dụng. Một fabric tương ứng với khái niệm phân vùng mạng

trong mạng cục bộ. Một mạng SAN thường được tạo thành bởi một số các bộ

chuyển mạch Fibre Channel.

Ngày nay, hầu hết các nhà cung cấp thiết bị SAN cũng cung cấp giải pháp

định tuyến Fibre Channel cho phép tăng khả năng mở rộng của hệ thống SAN

thông qua việc cho phép dữ liệu được trao đổi giữa các mạng SAN lại thành

một. Các giải pháp này sử dụng các yếu tố giao thức riêng của mỗi hãng và kiến

trúc ở lớp trên cùng khác biệt nhau hoàn toàn. Các giải pháp này thường được

cho phép quy chiếu lưu lượng FibreChannel qua IP hay SONET/SDH.

2.1.4. Môi trường làm việc của Storage Area Network (SAN)

SAN được sử dụng trong môi trường yêu cầu mở rộng nhanh chóng các

thiết bị lưu trữ và yêu cầu đáp ứng cơng việc cao (truyền dữ liệu với tốc độ cao).

Nó cho phép các thiết bị FC disk driver kết nối trực tiếp đến SAN. SAN như các

mạng bình thường của các thiết bị lưu trữ với dung lượng lớn. SAN là giải pháp

đắt tiền với hệ thống Fibre Channel hay các card chun dụng cho các máy tính.

Cơng nghệ iSCSI SAN là giải pháp đáp ứng được với yêu cầu giá cả của SAN,

nhưng không như công nghệ sử dụng cho mạng doanh nghiệp lớn Data Center.

Các máy con có thể sử dụng giao thức NAS như CIFS hay NFS. Với khả

năng truy cập từ xa và khôi phục dữ liệu nhanh chóng khi xảy ra lỗi. Đáp ứng tốt

cho giải pháp Data Center. Và khả năng của iSCSI đáp ứng với các mơi trường

ứng dụng khơng đòi hỏi khả năng đáp ứng cực lớn. Với FC SAN đáp ứng các

yêu cầu khắt khe nhất về ứng dụng.

13



2.1.5. Những lợi ích khi ứng dụng hệ thống mạng Storage Area Network

(SAN)

Dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thơng

qua q trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các

thiết bị như máy chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có. Ứng dụng cho các hệ thống

Data center và các Cluster

Mỗi thiết bị lưu trữ trong mạng SAN được quản lý bởi một máy chủ cụ thể.

Trong quá trình quản lý của SAN sử dụng Network Attached Storage (NAS) cho

phép nhiều máy tính truy cập vào cùng một file trên một mạng. Và ngày nay có

thể tích hợp giữa SAN và NAS tạo nên một hệ thống lưu trữ thơng tin hồn

thiện.

SAN được thiết kế dễ dàng cho tận dụng các tính năng lưu trữ, cho phép

nhiều máy chủ cùng chia sẻ một thiết bị lưu trữ.

Một ứng dụng khác của SAN là khả năng cho phép máy tính khởi động

trực tiếp từ SAN mà chúng quản lý. Điều này cho phép dễ dàng thay các máy

chủ bị lỗi khi đang sử dụng và có thể cấu hình lại cho phép thay đổi hay nâng

cấp máy chủ một cách dễ dàng và dữ liệu không hề ảnh hưởng khi máy chủ bị

lỗi và q trình đó có thể chỉ cần nửa giờ để có một hệ thống Data Center, được

thiết kế với tốc độ truyền dữ liệu cực lớn và độ an toàn của hệ thống được coi là

vấn đề hàng đầu.

SAN cung cấp giải pháp khơi phục dữ liệu một cách nhanh chóng bằng

cách thêm và các thiết bị lưu trữ và có khả năng khôi phục cực nhanh dữ liệu khi

một thiết bị lưu trữ bị lỗi hay không truy cập được (secondary aray). Các hệ

thống SAN mới hiện nay cho phép sao chép hay một tập tin được ghi tại hai

vùng vật lý khác nhau cho phép khôi phục dữ liệu cực nhanh.

Quá trình điều khiển cho SAN trong mơi trường doanh nghiệp với sự phát

triển nhanh chóng yêu cầu sự đáp ứng về truyền dữ liệu với tốc độ cực cao tới

các ổ đĩa. Trong quá trình phát triển trước kia, với mạng doanh nghiệp dùng hệ

thống lưu trữ với khả năng đáp ứng cao sử dụng lưu trữ SCSI và RAIDs điều

khiển các mảng đĩa cứng được tích hợp trực tiếp trên máy chủ và bây giờ với

công nghệ mạng trên nền tảng IP và khi các ứng dụng lưu trữ dữ liệu sử dụng

hết toàn bộ các ổ lưu trữ trên các máy chủ và các người dùng cuối yêu cầu phải

thay máy chủ đáp ứng yêu cầu công việc. Nhưng với SAN việc nâng cấp các

thiết bị lưu trữ là rất đơn giản với việc thêm vào mạng các thiết bị lưu trữ mới.

Điều khiển đĩa sử dụng trong môi trường SAN được thiết kế cung cấp với

tốc độ cao, độ tin cậy lớn. Thêm nữa mơ hình SANs cho phép tích hợp lẫn các

thiết bị FC SATA và FC SCSI. SATA làm việc với khả năng thấp, có nhiều lỗi

xảy ra nhưng lưu trữ lớn và giá thành rẻ hơn nhiều so với các ổ đĩa SCSI. Nó

cho phép các mạng SANs sử dụng nó như một thiết bị sao lưu dự phòng khi có

lỗi xảy ra và hầu hết các SAN đều sử dụng FC SATA như một thiết bị backup

với lưu trữ lớn và tốc độ nhanh chóng hơn rất nhiều so với tape drivers.

14



2.2. Xây dựng trung tâm cơ sở dữ liệu với Storage Area Network

2.2.1. DAS (Direct-attached storage)

Hai kiểu kết nối tới hệ thống lưu trữ dữ liệu như bên dưới thường được gọi

chung là DAS.

Direct Attached Storage (DAS) là hệ thống lưu trữ mà trên đó các HDD,

thiết bị nhớ được lưu trữ trực tiếp vào Server, nó thích hợp cho mọi nhu cầu nhỏ

đến cao cấp nhất và khả năng chạy cũng cực nhanh.



Hình 2.2. Direct Attached Storage



Trong kiểu kết nối này, các server trong một mạng cục bộ và thiết bị lưu trữ

được tổ chức thành cặp. Do đó, khơng gian không dung tới trên một server

không thể được dùng bởi các server khác. Đây chính là kiểu kết nối được dùng

chủ yếu trong các hệ thống LAN truyền thống.

Một server với những HDD bên trong, một Client với các HDD bên trong

và truy xuất trực tiếp đến HDD của nó thì đó chính là DAS.



Hình 2.3. Hệ thống chứa DAS

15



Ta thấy rằng DAS cũng chính là NAS nếu nó đặt trên mạng IP mà các

Server/Client truy xuất từ xa đến nó.

2.2.2. SAN (Storage Area Network)

SAN là hệ thống trong đó các thiết bị lưu trữ được tổ chức thành một mạng

riêng, tách rời khỏi hệ thống LAN. SAN là một mạng có tốc độ cao dành riêng

cho việc lưu giữ và quản trị dữ liệu, bao gồm các công nghệ phần cứng, phần

mềm và các thành phần kết nối mang khác để cung cấp các kết nối giữa các

server và thiết bị lưu trữ.



Hình 2.4. Một hệ thống mạng SAN



SNIA định nghĩa SAN là một hệ thống mạng với mục đích chính là chuyển

tải data giữa hệ thống máy tính và các thành phần lưu trữ. SAN bao gồm một cơ

sở hạ tầng truyền thống, cung cấp các kết nối vật lý và một tầng quản trị, tổ chức

các kết nối, các thành phần lưu trữ và hệ thống máy tính nhằm đảm bảo việc

truyền tải data được bảo mật và mạnh mẽ.

Tùy theo nghi thức truyền tải dòng dữ liệu SCSI, có thể chia SAN thành hai

loại:

- Fibre Channel SAN (FC-SAN): Fibre channel được thiết kế để dành riêng

cho việc truyền tải dữ liệu dạng khối. Ngày nay, fibre channel được dùng chủ

yếu cho mục đích truyền tải dòng dữ liệu SCSI trong các hệ thống SAN và các

hệ thống SAN dùng fibre channel được gọi là FC-SAN.

- IP-SAN: Người ta đã định nghĩa một giao thức mới gọi là iSCSI để cho

phép dòng dữ liệu SCSI được đóng gói và truyền tải lên mạng TCP/IP truyền

thống. Một mạng IP dành riêng cho mục đích này được gọi là IP-SAN.



16



Thiết bị lưu trữ SAN storage cho phép khắc phục các nhược điểm đồng

thời bổ sung và tăng cường nhiều tính năng cần thiết cho các hệ thống lưu trữ:

- Tính năng mở rộng: cho phép nhiều server, cluster server hơn đồng thời

kết nối và dùng chung không gian lưu trữ.

- Tăng tính lưu động của hệ thống: cho phép các hoạt động như đồng bộ

hóa dữ liệu giữa các trung tâm cơ sở dữ liệu, di dời dữ liệu sang các nền tảng

phần cứng khác…

- LAN-free backups: cho phép gửi dữ liệu trực tiếp đến các thiết bị sao lưu

trong SAN mà khơng thơng qua LAN.

- Server-free backups: dòng dữ liệu trong quá trình sao lưu dữ liệu được

truyền tải trực tiếp giữa các thiết bị sao lưu bên trong SAN

- Khả năng quản trị không gian lưu trữ hiêu quả và mạnh mẽ: nhanh chóng

phân phối, thu hồi và thay đổi không gian lưu trữ cho các server mà không phải

dùng các server này như đối với các hệ thống lưu trữ đĩa cứng truyền thống.

Những tính năng:

- Lưu trữ được truy cập theo Block qua SCSI

- Khả năng I/O với tốc độ cao

- Tách biệt thiết bị lưu trữ và server

Thực ra SAN cũng như DAS, chỉ khác là SAN có khả năng mở rộng, đặt

chỗ khác và cho nhiều server có thể truy xuất trực tiếp đến chúng. Đặc biệt SAN

thì khối dữ liệu sẽ hiện trong các máy chủ như là những HDD của chính nó.

SAN cung cấp các phương pháp mới cho việc bổ sung thêm tài nguyên lưu

trữ cho các server. Các phương pháp mới này cũng giúp tăng cường hiệu suất và

nâng cao tính sẵn sàng của tồn bộ hệ thống sao lưu dự phòng cho nhiều server

và được dung bởi các cluster server cho mục đích nâng cao tính chịu lỗi và tính

sẵn sàng của hệ thống thơng tin của doanh nghiệp.

2.3. Cấu trúc mạng Storage Area Network (SAN)

2.3.1. Tính tương thích và các tiêu chuẩn mạng Storage Area Network

Trước đây, sự tương thích các thành phần mạng SAN là một trong những

vấn đề lớn nhất phải giải quyết. Thiết bị được sử dụng có rất ít sự tương thích,

các chuyển mạch nhất định chỉ làm việc được với một số HBA (Host bus

adapter) nhất định. Sự tương thích của các thiết bị Fibre Channel đã được cải

thiện mặc dù nó vẫn được xem là một trong những thử thách lớn nhất khi thực

hiện mạng SAN. Hiệp hội công nghiệp Fibre Channel (FCIA – Fibre Channel

Industry Asociation) và Hiệp hội công nghiệp mạng lưu trữ (SNIA – Storage

Networking Industry Assciation) đã làm việc trong nỗ lực chung để giải quyết

vấn đề tương thích giữa các thiết bị bằng cách thiết lập các tiêu chuẩn dựa trên

tiêu chuẩn Fibre Channel cho mạng SAN. Q trình tiêu chuẩn háo cho SAN có

bước chính, trong đó giai đoạn đầu tiên đã được hồn tất.

17



- Thiết lập tiêu chuẩn mạng cho chuyển dịch dữ liệu và thiết lập các sơ đồ

đặt tên (naming) cho các thành phần và thiết bị: Bước này đã đưuọc hoàn tất khi

các tiêu chuẩn Fibre Channel cung cấp các phương tiện cần thiết cho đặt tên

thiết bị và cấu hình.

- Phát hiện (discovery) thiết bị và topology trong mạng SAN: Sự phát triển

ở bước này tập trung vào việc thực hiện quản lý thiết bị qua cơ sở thông tin quản

lý (MIB – Management Information Base) nằm trên mỗi thiết bị mạng. Q

trình quản lý thực hiện thu thập thơng tin và trạng thái thiết bị. Một số lượng lớn

các nhà sản xuất Fibre Channel đã thực hiện MIB trong thiết bị của mình nhưng

tất cả các thiết bị khơng thể thực hiện giao tiếp nội bộ.

- Trong bước thứ ba và cuối cùng, tiêu chuẩn cho các tài nguyên của mạng

SAN được thể hiện dưới thuật ngữ hoàn tất gán thiết bị tự động cho các ứng

dụng như dự phòng khơng có server (serverless backup) và phục hồi sau thảm

họa (disaster recovery).

2.3.2. Topology mạng Storage Area Network (SAN)

Tolopogy mạng SAN có thể được thực hiện bằng nhiều cách phụ thuộc vào

đặc điểm của các ứng dụng và các yêu cầu:

- Quy mô của mạng lưu trữ: Từ các mạng SAN có quy mơ nhỏ bao gồm

một chuyển mạch hay một hub đơn lẻ cho tới các mạng SAN lớn với một số

lượng lớn các chuyển mạch và các cổng.

- Đường truyền dữ liệu và nhu cầu truyền dữ liệu.

- Dự phòng dữ liệu từ xa.

- Các topology mạng SAN có thể được thiết lập bằng hai cách:

+ Kiểu tập trung: Các hệ thống lưu trữ được nối tới một chuyển mạch

trung tâm có số lượng cổng lớn trong mạng SAN.

+ Kiểu mạng: Các chuyển mạch được liên kết với nhau tạo thành một

mạng tuyến tính hoặc mạng lưới (mesh) nối các server và thiết bị lưu trữ.

2.3.2.1. Topology điểm – điểm

Topology điểm – điểm là cấu hình đơn giản nhất có thể có cho mạng SAN.

Cấu hình (hình 3) bao gồm một server được nối với một thiết bị lưu trữ đứng

một mình.



Hình 2.5. Topology Điểm – Điểm

18



2.3.2.2. Topology Arbitrated Loop

Topology Arbitrated Loop bao gồm một hub đường trục và các thiết bị

trong mạng được nối với hub tạo thành một mạng hình sao vật lý (hình 4).



Hình 2.6. Topology Arrbitrated Loop



Topology Arbitrated Loop có nhược điểm là tại một thời điểm chỉ có một

thiết bị được truyền dữ liệu trên mạng. Khi số lượng thiết bị trên mạng tăng lên

sẽ gây ra sự sụt giảm chất lượng mạng. Do đó, Topology Arbitrated Loop chỉ

được sử dụng cho các mạng San có quy mơ và lưu lượng dữ liệu hạn chế.

2.3.2.3. Topology SAN Fabire

Trong Fibre Channel, thuật ngữ “chuyển mạch nối giữa các thiết bị” được

gọi là Fabric.

Topology SAN Fabric là topology có chỉ tiêu cao nhất và được sử dụng cho

các mạng SAN có quy mơ và lưu lượng dữ liệu lớn. Các fabric rất lớn có thế

được xây dựng bằng cách liên kết nhiều chuyển mạch với nhau. Do đó, mạng

SAN dựa trên fabric có thể được mở rộng bằng cách thêm các chuyển mạch vào

mạng.

Topology SAN fabric có các kiểu topology sau:

* Director-Based Fabric

Fabric thực hiện đơn giản nhất là Director Based Fabric. Fabric này hồm có

một chuyển mạch chủ đơn lẻ với một số lượng cổng rất lớn (32, 64 hoặc 128

cổng phụ thuộc vào nhà sản xuất).

Một Director-Based Fabric có các đặc điểm sau:

- Director-Based Fabric đưa ra một kiểu lưu trữ tập trung với tất cả thiết bị

lưu trữ nối tới điểm duy nhất.



19



Tất cả các cổng trong Fabric được sử dụng cho thiết bị, khơng có cổng nào

được sử dụng cho liên kết các chuyển mạch.

- Nếu chuyển mạch chủ gặp sự cố, toàn mạng sẽ gặp sự cố. Kết quả, tất cả

các server và thiết bị lưu trữ bị mất các kết nối.

- Topology Director-Based Fabric khơng có tính khả thi cao, một chuyển

mạch chủ lớn không phải luôn luôn là một giải pháp đạt hiệu quả về chi phí. Khi

có sự chuyển đổi về công nghệ sang các công nghệ mới hơn, tồn bộ chuyển

mạch có thể cần phải được thay thế, thay bì chỉ thay thế các thành phần của

mạng lưới (trong trường hợp nhiều chuyển mạch nhỏ hơn được sử dụng).

* Topology chuyển mạch nối tầng (Cascaded Switch Topology)

Topology mạng đa chuyển mạch ít phức tạp nhất là topology chuyển mạch

nối tầng (hình 5). Topology này bao gồm một số lượng tương đối nhỏ các

chuyển mạch được liên kết với nhau theo kiểu tuyến tính.



Hình 2.7. Topology chuyển mạch nối tầng liên kết với 3 chuyển mạch



Chuyển mạch cuối cùng của fabric cũng có thể được liên kết với chuyển

mạch đầu tiên bằng cách sử dụng thêm một đường ISL (Inter-Switch Link) tạo

thành một topology ring. Topology chuyển mạch nối tầng có các đặc điểm:

- Sử dụng số lượng cổng tối thiểu để liên kết các chuyển mạch

- Các chuyển mạch nối tầng khơng có chuyển mạch dự phòng (nếu chúng

khơng được đưa vào vòng). Do đó, một chuyển mạch có sự cố sẽ dẫn tới fabric

bị chia tách. Kết quả là các thiết bị được nối với một chuyển mạch này không

thể truy nhập vào các thiết bị trên chuyển mạch khác.

* Topology fabric lưới (Mesh Fabric Topology)

Topology fabric lưới (hình 6) bao gồm các chuyển mạch (3 đến 6 chuyển

mạch) được nối với nhau dưới một số dạng hình học. Tất cả các chuyển mạch

trong fabric được liên kết với nhau. Fabric cung cấp các đường nối dự phòng để

đảm bảo mạng SAN vẫn sẽ hoạt động ngay cả khi một chuyển mạch đơn lẻ

trong mạng gặp sự cố.



20



Hình 2.8. Liên kết giữa các chuyển mạch trong Topology fabric lưới



Topology Fbric lưới có thể được mở rộng bằng cách thêm cách chuyển

mạch khi cần thiết. Ngoài ra, topology này có một số lượng dự phòng bị giới

hạn do các đường dẫn bổ sung giữa các chuyển mạch.

* Topology SAN Building-Block Fabric

Topology SAN Building-Block Fabric (hình 7) được dựa trên nhiều chuyển

mạch nhỏ hơn (gọi là các building-block) được nối với nhau bằng cách sử dụng

một đượng trục (backbone) của một hoặc nhiều chuyển mạch.



Hình 2.9. Liên kết trong Topology SAN Building-Blockfabric



Topology này dễ dàng thực hiện các mạng SAN có quy mơ và số lượng

cổng lớn. Mỗi building-Block gồm các đường dẫn dự phòng và được cung cấp

các kết nối chính xác với các chuyển mạch đường trục. Tồn bộ fabric có thể

được thiết lập theo kiểu dự phòng.

Topology này có đặc điểm:

Thực hiện đơn giản khi thiết lập một mạng SAN có quy mơ lớn. Mạng

SAN được thiết lập bằng cách đặt các building-block cùng với các chuyển mạch

liên kết. Hình 8 minh họa một mạng SAN với 4 building-block được liên kết với

nhau.



21



Các chuyển mạch đường trục nối giữa các building-block với nhau có thể

được sử dụng như là một điểm tập trung cho các thiết bị được sử dụng chung

một cách thường xuyên (heavily share device) như các ổ băng, thiết bị lưu trữ.

Sử dụng nhiều cổng để liên kết các chuyển mạch gây ra sự lãng phí

cổng.



Hình 2.10. Mạng SAN được dựa trên 4 Building-Block và 7 chuyển mạch liên kết



* Topology SAN Island

Topology SAN Island do công ty BCS (Brocade Communications Systems)

đưa ra. Topology này được sử dụng khii các phòng chức năng trong một trung

tâm muốn có khả năng dùng chung một số thiết bị.

Topology SAN Island được thiết lập bằng cách sử dụng một chuyển mạch

đường trục kết nối mạng SAN của các phòng trong trung tâm với nhau. Tất cả

các thiết bị dùng chung như các ổ băng từ và các thiết bị lưu trữ khác đều được

nối với chuyển mạch đường trục. Bằng cách chia vùng, các mạng SAN ở các

phòng tùy theo nhu cầu, có thể được bảo vệ khỏi sự truy nhập từ bên ngoài hoặc

được thiết lập để dùng chung. Hình 9 minh họa 3 mạng SAN được liên kết với

nhau sử dụng topology SAN Island.



22



Hình 2.11. Liên kết trong topology SAN Island



* Mạng Metropolitan và Wide Area SAN

Mạng Metropolitan và Wide Area SAN sử dụng để kết nối các mạng SAN

ở phạm vi vùng (khoảng cách tới 100km). Khi thực hiện mạng Metropolitan

SAN, tiêu chuẩn Fibre channel được áp dụng bằng cách sử dụng bộ ghép kênh

quang theo bước sóng (DWDM – Dense Wavelength Division Multipexer).

Những bộ DWDM được thiết lập ở biên giới của mạng để kết nối các mạng

SAN với nhau. Các bộ DWDM có thể được liên kết với nhau tạo thành cấu trúc

vòng (ring). Hình 10 minh hạo mạng Metropolitan Area SAN sử dụng ba bộ

DWDM.



Hình 2.12. Mạng SAN mở rộng thành Metropo litan Area SAN sử dụng DWDM

23



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tổng quan về mạng Storage Area Network (SAN)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×