Co to jest sieć pamięci masowej i jakie ma zalety w stosunku do różnych rozwiązań pamięci masowej?

Proponuję, aby było to kanoniczne pytanie o sieci pamięci masowej na poziomie przedsiębiorstwa.

Co to jest sieć pamięci masowej (SAN) i jak działa?
Czym różni się od Network Attached Storage (NAS)?
Jakie są przypadki użycia w porównaniu do bezpośredniego przechowywania danych (DAS)?
W jaki sposób jest to lepsze czy gorsze?
Dlaczego to jest takie drogie?
Czy powinienem (lub moja firma) skorzystać z jednego?

Po pierwsze, (szerokie) porównanie pamięci DAS, NAS i SAN znajduje się tutaj .

Istnieją pewne powszechne nieporozumienia dotyczące terminu „ SAN ”, co oznacza „ Storage Area Network ” i jako takie, ściśle mówiąc , odnosi się tylko do infrastruktury komunikacyjnej łączącej urządzenia pamięci masowej (macierze dyskowe, biblioteki taśm itp.) I użytkowników pamięci masowej (serwery ). Jednak w powszechnej praktyce termin „SAN” odnosi się do dwóch rzeczy:

1. Pełna infrastruktura pamięci masowej, w tym cały sprzęt i oprogramowanie zaangażowane w zapewnianie wspólnego dostępu do centralnych urządzeń pamięci masowej z wielu serwerów. Takie użycie, choć nie do końca poprawne, jest powszechnie akceptowane i do czego odnosi się większość ludzi, mówiąc o „SAN”. Pozostała część tej odpowiedzi skupi się na niej, opisując w ten sposób każdy element infrastruktury pamięci masowej na poziomie przedsiębiorstwa.
2. Pojedyncza tablica pamięci (patrz później); jak w „mamy markę X SAN z pamięcią 20 TB”. To użycie jest zasadniczo niepoprawne, ponieważ nawet nie bierze pod uwagę prawdziwego znaczenia „SAN” i po prostu zakłada, że ​​jest to jakaś forma urządzenia pamięci masowej.

Sieć SAN może składać się z bardzo różnych urządzeń, ale zwykle można ją podzielić na różne elementy:

• Tablice pamięci : w tym miejscu faktycznie przechowywane są dane (i to często błędnie nazywane „SAN”). Składają się z:
  • Dyski fizyczne: oczywiście archiwizują dane. Używane są dyski na poziomie przedsiębiorstwa, co oznacza, że ​​mają zwykle mniejszą pojemność na dysk, ale znacznie wyższą wydajność i niezawodność; Ponadto, są one dużo droższe niż dyski konsument klasy. Dyski mogą korzystać z szerokiej gamy połączeń i protokołów ( SATA , SAS , FC itp.) Oraz różnych nośników pamięci ( dyski półprzewodnikowe stają się coraz bardziej popularne), w zależności od konkretnej implementacji SAN.
  • Obudowy dysków: tutaj umieszczane są dyski. Zapewniają im energię elektryczną i połączenia danych.
  • Kontrolery / procesory pamięci masowej: zarządzają dyskowymi We / Wy, RAID i buforowaniem (termin „kontroler” lub „procesor” różni się w zależności od dostawcy SAN). Ponownie stosowane są kontrolery na poziomie przedsiębiorstwa, dzięki czemu mają znacznie lepszą wydajność i niezawodność niż sprzęt klasy konsumenckiej. Mogą i zazwyczaj są skonfigurowane w parze dla redundancji.
  • Pule pamięci: pula pamięci to wiązka przestrzeni dyskowej, zawierająca niektóre (często wiele) dysków w konfiguracji RAID. Nazywa się to „pulą”, ponieważ jej sekcje mogą być przydzielane, zmieniane i cofane na żądanie, tworząc jednostki LUN.
  • Logika Liczby jednostkowe (LUN): LUN jest fragment przestrzeni poprowadzoną od puli pamięci, która jest następnie udostępniane ( „przedstawiony”) do jednego lub więcej serwerów. Jest to postrzegane przez serwery jako wolumin pamięci i może być przez nie sformatowane przy użyciu dowolnego systemu plików, który preferują.
• Biblioteki taśm: można je podłączyć do sieci SAN i używać tej samej technologii komunikacyjnej zarówno do łączenia się z serwerami, jak i do bezpośrednich kopii zapasowych z pamięci na taśmę.
• Sieć komunikacyjna ( właściwe „SAN” ): to pozwala użytkownikom pamięci (serwerom) na dostęp do urządzeń pamięci (macierzy pamięci, bibliotek taśm itp.); jest to, ściśle mówiąc, prawdziwe znaczenie terminu „sieć pamięci masowej” i jedyna część infrastruktury pamięci masowej, którą należy zdefiniować jako taką. Naprawdę istnieje wiele rozwiązań umożliwiających podłączenie serwerów do współużytkowanych urządzeń pamięci masowej, ale najczęstsze z nich to:
  • Fibre Channel : technologia wykorzystująca światłowód do szybkich połączeń z pamięcią współdzieloną. Obejmuje adaptery magistrali hosta , kable światłowodowe i przełączniki FC i może osiągać prędkości transferu od 1 Gbit do 20 Gbit. Ponadto wielościeżkowe we / wy mogą być używane do grupowania kilku łączy fizycznych, co pozwala na większą przepustowość i odporność na uszkodzenia.
  • iSCSI : implementacjaprotokołu SCSI w transporcie IP. Działa na standardowymsprzęcie Ethernet , co oznacza, że ​​może osiągnąć prędkości transferu od 100 Mbit (zazwyczaj nieużywane w sieci SAN) do 100 Gbit. Można także stosować wielościeżkowe operacje we / wy (chociaż podstawowa warstwa sieciowa wprowadza pewne dodatkowe złożoności).
  • Fibre Channel przez Ethernet (FCoE) : technologia pomiędzy pełną FC i iSCSI, która wykorzystuje Ethernet jako warstwę fizyczną, ale FC jako protokół transportowy, unikając w ten sposób potrzeby warstwy IP w środku.
  • InfiniBand : bardzo wydajna technologia łączności, rzadziej używana i dość droga, ale która może osiągnąć imponującą przepustowość.
• Adaptery magistrali hosta (HBA): karty adapterów używane przez serwery do uzyskiwania dostępu do warstwy łączności; mogą to być dedykowane adaptery (jak w FC SAN) lub standardowe karty Ethernet. Istnieją również karty HBA iSCSI, które mają standardowe połączenie Ethernet, ale mogą obsługiwać protokół iSCSI sprzętowo, uwalniając w ten sposób serwer od dodatkowego obciążenia.

Sieć SAN zapewnia wiele dodatkowych możliwości w stosunku do pamięci podłączanej bezpośrednio (lub fizycznie współdzielonej):

• Odporność na awarie: wysoka dostępność jest wbudowana w każdą sieć SAN na poziomie przedsiębiorstwa i jest obsługiwana na wszystkich poziomach, od zasilaczy w macierzach pamięci po połączenia z serwerami. Dyski są bardziej niezawodne, macierz RAID jest odporna na awarie pojedynczego dysku (lub wielu dysków), stosowane są nadmiarowe kontrolery, a wielościeżkowe operacje we / wy umożliwiają nieprzerwany dostęp do pamięci nawet w przypadku awarii łącza.
• Większa pojemność pamięci masowej: sieci SAN mogą zawierać wiele dużych urządzeń pamięci masowej, co zapewnia znacznie większą przestrzeń dyskową niż to, co mógłby osiągnąć pojedynczy serwer.
• Dynamiczne zarządzanie pamięcią: woluminy pamięci (LUN) można tworzyć, zmieniać ich rozmiar i niszczyć na żądanie; można je przenosić z jednego serwera na drugi; przydzielenie dodatkowej przestrzeni dyskowej serwerowi wymaga tylko niektórych konfiguracji, w przeciwieństwie do kupowania dysków i instalowania ich.
• Wydajność: właściwie skonfigurowana sieć SAN, wykorzystująca najnowsze (choć drogie) technologie, może osiągnąć naprawdę imponującą wydajność i została zaprojektowana od podstaw do obsługi dużego obciążenia równoległego z wielu serwerów.
• Replikacja na poziomie pamięci masowej: dwie (lub więcej) macierze pamięci masowej można skonfigurować do synchronicznej replikacji, umożliwiając pełne przekierowanie we / wy serwera między sobą w przypadku awarii lub scenariuszy awarii.
• Migawki na poziomie pamięci masowej : większość macierzy pamięci masowej pozwala na wykonywanie migawek pojedynczych woluminów i / lub całych pul pamięci. Te migawki można następnie przywrócić w razie potrzeby.
• Kopie zapasowe na poziomie pamięci masowej: większość sieci SAN umożliwia także wykonywanie kopii zapasowych bezpośrednio z macierzy pamięci masowej do bibliotek taśm podłączonych do sieci SAN, całkowicie pomijając serwery, które faktycznie wykorzystują dane; stosuje się różne techniki w celu zapewnienia integralności i spójności danych.

W oparciu o wszystko powyżej korzyści wynikające z używania sieci SAN są oczywiste; ale co z kosztami zakupu i złożonością zarządzania jednym?

Sieci SAN to sprzęt klasy korporacyjnej (chociaż może istnieć uzasadnienie biznesowe dla małych sieci SAN, nawet w małych / średnich firmach); są oczywiście wysoce konfigurowalne, więc mogą wahać się od „kilku TB z 1 Gbit iSCSI i nieco wysoką niezawodnością” do „kilkuset TB z niesamowitą prędkością, wydajnością i niezawodnością oraz pełną synchroniczną replikacją do centrum danych DR”; koszty różnią się odpowiednio, ale generalnie są wyższe (jak w „koszcie całkowitym”, a także „koszcie na gigabajt miejsca”) niż w przypadku innych rozwiązań. Nie ma standardu cenowego, ale nierzadko nawet małe sieci SAN mają ceny w przedziale dziesiątek tysięcy (a nawet setek tysięcy) dolarów.

Projektowanie i wdrażanie sieci SAN (jeszcze bardziej w przypadku wysokiej klasy) wymaga określonych umiejętności, a ten rodzaj pracy jest zwykle wykonywany przez wysoko wyspecjalizowane osoby. Codzienne operacje, takie jak zarządzanie jednostkami LUN, są znacznie łatwiejsze, ale w wielu firmach zarządzanie pamięcią jest w każdym razie obsługiwane przez dedykowaną osobę lub zespół.

Niezależnie od powyższych rozważań, sieci SAN są rozwiązaniem pamięci masowej, w którym wymagana jest wysoka pojemność, niezawodność i wydajność.

Potrzebujesz jednego? Zależy. £ lub $ za TB jest znacznie wyższy niż DAS. Plus, obawiam się, że wydajność DAS przewyższa FC / AL i iSCSI SAN (cóż, przynajmniej w moich testach z bazami danych Oracle i SQL Server). Ale dzięki DAS nie zyskujesz korzyści z dzielenia przestrzeni dyskowej (dobre dla klastrowania i VMWare).

Wielu dostawców pamięci masowej migruje z kanału światłowodowego dla połączeń między hostem a kontrolerem pamięci, na rzecz iSCSI, który działa na Ethernecie. To znowu stara saga Token-Ring vs Ethernet; przy tak wielu branżowych badaniach i inwestycjach w Ethernet, FC po prostu nie może nadążyć. Przełącznik Ethernet 10 Gb / s jest znacznie tańszy niż przełącznik FC 8 Gb / s, a ponadto może być vLANd lub w inny sposób podzielony na segmenty, aby zapewnić pamięć i dane inne niż pamięć.

Istnieją jednak duże zalety sieci SAN:

• Migawki SAN (punkt odzyskiwania w czasie dla serwera lub kolekcji serwerów)
• Replikacja na poziomie bloku na miejscu i poza nim (bez udziału serwera hosta, więc nie ma potrzeby replikacji programowej)
• Bezpośrednie kopie zapasowe SAN - jeśli system kopii zapasowych może się podłączyć i współpracować z siecią SAN

Jeśli zastanawiasz się nad zanurzeniem palca w wodzie we wspólnej pamięci, spójrz na produkty takie jak zestaw HP P4000.