Компоненты SAN
SAN состоит из следующих компонентов (рис. 1): Host Bus Adapters (HBA); ресурсов хранения данных (например, дисковые массивы); устройств, реализующих инфраструктуру SAN (например, коммутаторы — FC-switch); программных обеспечений (например, драйверы устройств, менеджер томов — Volume Manager).
Рис. 1. Компоненты SAN
НВА устанавливаются в серверы и осуществляют их взаимодействие с SAN по протоколу Fibre Channel. Наиболее известные производители НВА — Emulex, JNI, Qlogic и Agilent. Поставщики серверов часто используют под собственным именем НВА от этих компаний.
К ресурсам хранения данных относятся дисковые массивы, ленточные приводы и библиотеки с интерфейсом Fibre Channel, причем многие свои возможности ресурсы хранения реализуют, только при включении в SAN. Так, дисковые массивы старшего класса могут осуществлять репликацию данных между массивами по сетям Fibre Channel, а ленточные библиотеки могут переносить данные на ленту прямо с дисковых массивов с интерфейсом Fibre Channel, минуя сеть и серверы (serverless backup). Наибольшую популярность на рынке приобрели дисковые массивы компаний EMC, Hitachi, IBM, HP/Compaq; из производителей ленточных библиотек следует упомянуть StorageTek, Quantum/ATL, IBM.
Устройствами, реализующими инфраструктуру SAN, являются коммутаторы Fibre Channel (Fibre Channel switch), концентраторы (Fibre Channel Hub) и маршрутизаторы (Fibre Channel-SCSI router). Концентраторы объединяют устройства, работающие в режиме Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL), позволяя подключать и отключать устройства без остановки системы, поскольку концентратор автоматически замыкает петлю в случае отключения устройства и автоматически размыкает петлю, если к нему было подключено новое устройство. Дело в том, что в сети хранения с топологией Arbitrated Loop передача данных осуществляется последовательно от узла к узлу — для того чтобы начать передачу данных, передающее устройство инициализирует арбитраж за право использования среды передачи данных; отсюда и название топологии.
Каждое изменение петли сопровождается многоступенчатым процессом инициализации, до окончания которого обмен данными невозможен. Топология FC-AL имеет и другие ограничения. Так, петля может содержать не более 126 устройств и производительность петли уменьшается с увеличением числа устройств. Из-за этого топология FC-AL и концентраторы применяются редко; концентраторы иногда можно встретить на периферии SAN. Все современные SAN построены на коммутаторах, позволяющих реализовать полноценное сетевое соединение. Коммутаторы могут не только соединять устройства Fibre Channel, но и разграничивать доступ между устройствами, для чего на коммутаторах создаются так называемые зоны (Zone). Устройства, помещенные в разные зоны, не могут обмениваться информацией друг с другом.
Количество портов в SAN можно увеличивать, соединяя коммутаторы. Группа связанных коммутаторов носит название Fibre Channel Fabric. Связь между коммутаторами называют Interswitch Link (ISL). Коммутаторы, которые не обладают возможностью составлять FC-Fabric или имеющие ограниченные возможности (например, только c одной ISL-связью), называют коммутаторами начального уровня. Коммутаторы следующего класса Director — это модульные коммутаторы с числом портов больше 64 и с продублированными компонентами (блоки питания, вентиляторы, управляющие процессоры и модули коммутации). Наиболее известные на рынке производители коммутаторов Fibre Channel: компании Brocade, Qlogic, Mcdata и InRange.
Маршрутизаторы Fibre Channel-SCSI предназначены для подключения к сети хранения устройств, не оборудованных интерфейсами Fibre Channel, таких как старые дисковые массивы и ленточные библиотеки. Для выполнения процедур резервного копирования в маршрутизаторы Fibre Channel-SCSI встроены механизмы переноса на уровне блоков данных с дисков на ленту. Маршрутизаторы Fibre Channel-SCSI представлены на рынке моделями компаний Crossroads и ADIC.
Программное обеспечение позволяет реализовать резервирование путей доступа серверов к дисковым массивам и динамическое распределение нагрузки между путями.
Для большинства дисковых массивов существует простой способ определить, что порты, доступные через разные контроллеры, относятся к одному диску. Специализированное программное обеспечение поддерживает таблицу путей доступа к устройствам и обеспечивает отключение путей в случае аварии, динамическое подключение новых путей и распределение нагрузки между ними. Как правило, изготовители дисковых массивов предлагают специализированное программное обеспечение такого типа для своих массивов. Например, компания Veritas Software предлагает систему Volume Manager для организации логических дисковых томов из физических дисков, резервирования путей доступа к дискам для большинства известных массивов и распределения нагрузки.
Программное обеспечение играет весьма значительную роль в резервном копировании через сеть хранения. Взять хотя бы процедуру Serverless backup, когда непосредственный перенос данных с дисковых массивов на ленту производится на уровне физических дисковых блоков. При выполнении этой операции ПО формирует таблицу дисковых блоков и таблицу соответствия физических блоков и логических структур, необходимую для получения целостного непротиворечивого образа данных на ленте. Наиболее известными средствами резервного копирования, работающими в сетях хранения, являются Veritas NetBackup, Legato NetWorker, Tivoli Storage Manager и HP Omniback II.
Программное обеспечение используется также для управления — отображение топологии, управление зонами на коммутаторах, обнаружение отказов, сбор статистики производительности и т.д. Наибольшее распространение получили программы Veritas SANPoint Control, ВМС Patrol Storage Management, Mcdata SANavigator и Tivoli Storage Network Manager.
Все большую популярность получают средства виртуализации дисковых ресурсов SAN. Идея виртуализации состоит в том, чтобы обеспечить представление серверам ресурсов хранения в виде, независимом от используемых дисков или дисковых массивов. В идеале серверы должны «видеть» не устройства хранения данных, а ресурсы.
Технически эта идея реализуется следующим образом: между серверами и дисковыми устройствами помещается специальное устройство виртуализации, к нему с одной стороны подключаются дисковые устройства, а с другой — серверы. На устройстве содержатся правила преобразования физических ресурсов хранения данных в логические, которыми оперируют серверы. Недостатком такого решения является то, что серверы взаимодействуют с устройствами хранения только через устройство виртуализации и в случае выхода его из строя все ресурсы хранения становятся недоступны. Помимо этого, сложно использовать внутренние процедуры дисковых массивов (создание копии данных внутри массива, удаленная репликация), поскольку истинная структура данных скрыта от серверов. Ожидается появление нового поколения средств виртуализации, которые будут встраиваться внутрь НВА и коммутаторов, став его внутренней службой. НВА будут получать от службы виртуализации правила трансляции логических устройств хранения в физические, а затем непосредственно работать с физическими устройствами. Среди производителей устройств виртуализации следует упомянуть компании Datacore, Vicom и Veritas Software.
