Разобравшись с RAID, перейдём к структуре самих СХД. Прежде всего, СХД разделяются по типу используемых интерфейсов подключения хостов (серверов).
Рассмотрим два «простых» внешних интерфейса подключения – самый ходовой интерфейс SCSI и самый распространённый на данный момент интерфейс сетей хранения данных FibreChannel.
SCSI чем-то похож на всем известный IDE – это параллельный интерфейс, допускающий до 16 устройств на одной шине (для IDE, как вы помните – 2 устройства на канал). На данный момент максимальная скорость протокола SCSI – 320 Мбайт/с (в разработке находится версия для 640 Мбайт/с), часто так и пишут – SCSI U320. Недостатки SCSI очевидны – толстые неудобные кабели, имеющие ограничение на максимальную длину (до 25 м), не обладающие помехозащищенностью. Также ограничения накладывает сам протокол SCSI – обычно это один инициатор на шине (SCSI-контроллер) + ведомые устройства (диски, стримеры и т.д.).
Когда внешняя дисковая стойка имеет интерфейс SCSI, нам достаточно поставить в хост-машину SCSI-адаптер или SCSI-RAID и с помощью многожильного SCSI-кабеля подключиться к разъему на внешней дисковой стойке.
FibreChannel очень популярен в среде IT-специалистов – они-то знают, какие преимущества несёт эта технология, почти неизвестная «домашним пользователям». Причина понятна – дороговизна оборудования и предназначение протокола FibreChannel (FCP) для развёртывания масштабных сетей хранения данных (SAN), что находит применение только в крупных компаниях. Однако такая практика является наилучшим решением для всех описанных выше проблем, в чем мы в дальнейшем убедимся.
Не стоит путать «Fiber» и «Fibre» – технология, как и протокол, специально названа FibreChannel, чтобы хоть чем-то отличаться от технологий, построенных на оптических средах передачи (fiber) – ведь FibreChannel может работать и по «меди». На практике современный FibreChannel имеет скорости 2 Гбит (FibreChannel 2 Gb) или 4 Гбит (FibreChannel 4 Gb) full- duplex, то есть такая скорость обеспечивается одновременно в обе стороны. В переводе на скорость канала получаем 200 или 400 Мбайт/с по оптическому двухжильному кабелю.
Расстояния практически не ограничены – от стандартных 300 метров на самом «обычном» оборудовании до 2000 км для мощных коммутаторов, так называемых «директоров». Главный плюс интерфейса FibreChannel – возможность объединения многих устройств хранения и хостов (серверов) в единую сеть хранения данных (SAN). Более приземлённые мелочи – большие расстояния (чем со SCSI), возможность агрегирования каналов, возможность резервирования путей доступа, «горячего подключения» оборудования, большая помехозащищенность.
Физически используются двухжильные многомодовые или одномодовые оптические кабели (с коннекторами типа LC или SC) и так называемые SFP – оптические трансмиттеры на основе светодиодных или лазерных излучателей – от этих двух компонент зависит скорость передачи и максимальное расстояние между устройствами.
Конструкция стоек
Далее мы будем использовать устоявшееся словосочетание «дисковая стойка». Им обозначают некую коробку с жёсткими дисками, к которой подключаются серверы и которая может содержать, кроме дисков, также кэш-память, процессоры, несколько блоков питания, внутреннее системное ПО и так далее.
Конструктивно дисковая стойка, то есть наша система хранения данных, рассчитана на установку в монтажный шкаф. Она включает в себя от 8 до 15 жёстких дисков «горячей замены» (на 1 дисковую полку) с интерфейсом SATA/PATA, SCSI или FibreChannel, имеет несколько внешних портов SCSI/FibreChannel для подключения хостов. Дисковая стойка может иметь несколько блоков питания «горячей замены», включать в свой состав кэш-память (и батарею резервирования кэш-памяти), контроллеры или процессорные модули, работающие на базе специализированного ПО, обеспечивающего полное управление системой и дополнительную уникальную функциональность.
Самый простой вариант внешней дисковой стойки – это SCSI+ SCSI стойка с 14 дисками, в которой установлены два блока питания и которая может подключаться одновременно к 2 серверам (каждый из них может иметь доступ к своим 7 дискам или работать в кластерном режиме со вторым сервером). Никакого кэша или процессоров в такой стойке нет – по сути, она просто расширяет внутреннюю дисковую ёмкость сервера и добавляет некоторую уникальность – позволяет создавать кластер.
При использовании таких простых стоек необходим RAID-контроллер, установленный на сервере – сама стойка в этом случае создать RAID своими силами не способна. Типичный пример – DELL PowerVault 220 S.
Более продвинутый вариант – стойка со своими процессорами, кэшем и ПО, которая уже способна сама создавать RAID-массив и управляться пользователем. Обычно он имеет интерфейсы SCSI+SATA, типичный пример – Axus DemonRAID.
Отличие в том, что уже нет надобности ставить в сервер RAID-контроллер с внешним интерфейсом – достаточно простого адаптера SCSI. В теории такие стойки обеспечивают большую производительность и функциональность, чем аналогичные неуправляемые беспроцессорные системы. Но делать управляемые стойки SCSI+SCSI особого смысла нет, а SCSI+SATA в большинстве случаев проигрывает по скорости дисковой подсистемы (SATA медленнее SCSI), хотя выигрывает по ёмкости и цене. В принципе, зная о большом числе накопителей в системах хранения данных, кэш-памяти и специализированных процессорах, можно сразу предположить, что скорости, обеспечиваемые стойкой, несоизмеримы со скоростями в любой внутренней дисковой подсистеме. Этот момент является одним из важных плюсов СХД и, естественно, позволяет работать с СХД многим хостам одновременно.
Следующий очень важный момент – обеспечение дисковой стойкой большей надёжности и уникальной функциональности, которая была недоступна (или просто практически нереализуема) при использовании в сервере внутренних дисков как основном хранилище данных. Кратко рассмотрим основные плюсы, получаемые при внедрении полноценного решения на базе СХД, а их практическую реализацию мы опишем в следующей статье, при рассмотрении конкретных моделей систем хранения:
Высокая надёжность и отказоустойчивость – реализуется полным или частичным резервированием всех компонент системы (блоков питания, путей доступа, процессорных модулей, дисков, кэша и т.д.), а также мощной системой мониторинга и оповещения о возможных и существующих проблемах;
Высокая доступность данных – обеспечивается продуманными функциями сохранения целостности данных (использование 520 байт в секторе, использование технологии RAID, создание полных и мгновенных копий данных внутри дисковой стойки, реплицирование данных на удаленную СХД и т.д.) и возможностью добавления (обновления) аппаратуры и программного обеспечения в беспрерывно работающую систему хранения данных без остановки комплекса;
Мощные средства управления и контроля – управление системой через web-интерфейс или командную строку, выбор нескольких вариантов оповещения администратора о неполадках, полный мониторинг системы, работающая на уровне «железа» технология диагностики производительности;
Высокая производительность – определяется числом жёстких дисков, объёмом кэш-памяти, вычислительной мощностью процессорной подсистемы, числом внутренних (для жёстких дисков) и внешних (для подключения хостов) интерфейсов, а также возможностью гибкой настройки и конфигурирования системы для работы с максимальной производительностью;
Беспроблемная масштабируемость – обычно существует возможность наращивания числа жёстких дисков, объёма кэш-памяти, аппаратной модернизации существующей системы хранения данных, наращивания функционала с помощью специального ПО, работающего на стойке, без значительного переконфигурирования или потерь какой-то функциональности СХД. Этот момент позволяет значительно экономить и более гибко проектировать свою сеть хранения данных.
Момент, которого мы до сей поры не коснулись вообще – это протоколы и программные интерфейсы взаимодействия СХД и хостов, а также всей сети хранения данных в целом. Этому вопросу, а также практической реализации всей уникальной функциональности систем хранения данных и будет посвящена следующая статья. Дополнительно мы рассмотрим различные модели систем хранения от ведущих производителей, представленных на рынке, методы построения сетей SAN и типы подключения систем хранения в существующую серверную инфраструктуру предприятия.
Источник http://www.ferra.ru/online/storage/s26178/page-1/
