Что представляет собой система SAN?

Система хранения и доступа к информации SAN представляет собой коммуникационную сеть, используемую для соединения между собой компьютерных устройств, таких как конечные станции приложений, с устройствами хранения, такими как дисковые и ленточные накопители. В обычной терминологии сетей хранения, сложившейся на основе протокола SCSI, пользователи хранимых данных называются инициаторами (initiators), а блоки устройств хранения называются целевыми устройствами (target). Двумя основными коммуникационными протоколами, используемыми для построения сети SAN, являются протоколы Fibre Channel и SCSI, работающие совместно с протоколом TCP/IP или протокол iSCSI. Чаще используется протокол Fibre Channel,

поскольку в его применении уже накоплен определенный опыт. Однако протокол iSCSI, ныне являющийся стандартом IETF, позволяет построить сеть SAN, используя менее дорогостоящую инфраструктуру Ethernet. На рис. 55.2 показана коммуникационная модель инициатор-целевое устройство (initiator-target) сетей SAN на базе протоколов Fibre Channel и iSCSI. В случае использования протокола iSCSI реализация сети, как правило, включает в себя мостовое соединение между Ethernet-инфраструктурой протокола iSCSI и инфраструктурой протокола Fibre Channel. Применение такой гибридной инфраструктуры объясняется относительной нехваткой целевых устройств, изначально поддерживающих протокол iSCI. В настоящей главе основное внимание уделяется протоколу Fiber Channel, хотя приведены также и начальные сведения о протоколе iCSCI.

Рис. 55.2. Коммуникационная модель iSCSl

Сеть SAN представляет собой ряд коммутаторов Fibre Channel или Ethernet, объединенных в сети с различной топологией, из которых, в свою очередь создаются более крупные сети, имеющие большую плотность портов. В протоколе Fibre Channel отдельные коммутаторы называются структурами (fabric), соединенные группы таких коммутаторов также называются структурами. Термин Ethernet-структура часто используется по отношению к сетям Ethernet, из которых строятся SAN-сети протокола iSCSI. В настоящей главе термин структура используется по отношению к группе соединенных между собой коммутаторов сети SAN.

Целью создания и использования SAN-сети является предоставление гибкою и централизованного средства связи, позволяющего большому количеству инициаторов получать доступ к большому количеству целевых устройств. Такая модель сети имеет больше общего с моделью "клиент/сервер", чем с моделью сети, состоящей из одноранговых устройств. Сети SAN во многом аналогичны обычным коммуникационным сетям передачи данных, включая IP-сети, поскольку обладают рядом сходных с ними характеристик, описанных ниже.

•          Возможность использования нескольких протоколов. Хотя наиболее часто используется протокол Fibre Channel, существуют и другие протоколы хранения данных, такие, как созданные корпорацией IBM протоколы ESCON, FICON и SSA. Протокол iSCSI является новичком в семействе протоколов хранения, предостапляюшим значительные преимущества в отношении стоимости инфраструктуры и управляемости.

•          Возможность использования различных типов соединений. В сети хранения мот быть использованы различные типы соединений, выбор которых зависит о г

типа используемой линии (выделенной или совместного использования), от скорости канала, длины линии и используемой среды. Например, при использовании протокола Fibre Channel соединение может быть создано методом конкурентной петли (линия совместного использования), методом соединения структур (выделенная линия), с использованием медного провода или оптоволоконного кабеля, со скоростью 1 или 2 Гбит/с.

•        Иерархическая схема адресации. В сетях хранения, независимо от того, какой из протоколов используется (Fibre Channel или iSCSI) для маршрутизации фреймов данных и их пересылки между конечными узлами, используется иерархическая схема адресации. Кроме того, в сетях SAN используются протоколы динамической маршрутизации, например, в протоколе Fibre Channel используется протокол выбора кратчайшего пути в структуре (Fabric Shortest Path First — FSPF). Такие протоколы в сети SAN динамически строят предпочтительные маршруты и в случае сбоя в канале выполняется альтернативная маршрутизация.

•        Интегрированная безопасность в сети. Сети хранения, как и другие коммуникационные сети, обладают функциями, позволяющими избирательно ограничивать видимость или связь между отдельными парами устройств, находящихся в одной физической сети. В сетях хранения протокола Fibre Channel для ограничения видимости или связи используется принцип использования зон (zoning), который позволяет видеть друг друга и устанавливать связь только устройствам, относящимся к одной и той же зоне. В SAN-сетях протокола iSCSI для обеспечения безопасности могут использоваться также механизмы протокола IP, такие как списки доступа.

•        Управление потоками на основе характеристик сети. Как и для любой другой сети, частью проектирования сети хранения является реализация механизма избыточной подписки (oversubscription). Он всегда присутствует, поскольку его ликвидация была бы слишком дорогостоящей. Следует также отметить, что поскольку предполагается, что вся связь происходит между инициаторами и целевыми устройствами, весьма маловероятно, что все целевые устройства смогут поддержать тот объем ввода/вывода (I/O), который может быть сгенерирован всеми инициаторами в пиковом режиме. Вследствие этого сети хранения проектируются с избыточной подпиской, обычно унаследованной от выбранной модели проектирования "база-граница" (core-edge). Однако бывают случаи, когда переполнение происходит в точках консолидации, таких как восходящие каналы от базового устройства к граничному. Сети хранения, использующие протокол Fibre Channel, как и другие сети, имеют механизмы управления потоками, использующие механизм буферного кредита, который может замедлить скорость передачи конечных устройств для того, чтобы помочь ликвидировать точки переполнения.

•        Служба назначения в сети приоритетов. В некоторых случаях желательно обеспечить приоритетное обслуживание некоторых потоков данных. Такое обслуживание часто применяется в моменты переполнения, когда следует обеспечить приоритетную передачу данных от некоторых приложений или станций. Как и в сетях протокола IP, в сетях хранения Fibre Channel имеются возможности обеспечения качества обслуживания (QoS), осуществляющего приоритетную установку в очередь фреймов на основе их тегов, что минимизирует влияние переполнения на потоки данных от выбранных станций.

•          Гибридная модель связи. В сетях передачи данных используются две основных модели связи. Одной из них является дейтаграммная модель, в которой фреймы данных просто передаются по сети, без каких-либо гарантий того, что они дойдут до места назначения или гарантий наличия в сети адекватных ресурсов для обработки отправленных фреймов. На всем пути от отправителя до получателя на каждом отдельном переходе принимаются независимые решения об отправке. При использовании второй, канальной модели коммуникации, на пути от источника к получателю создается выделенный канал для которого резервируются ресурсы. В действительности многие протоколы используют гибрид этих двух моделей. Протокол Fibre Channel, как и протокол TCP/IP, представляет собой гибридную модель, в которой с использованием процедуры login устанавливается канал от источника к получателю, однако для него не выделяются специальные ресурсы. В сети протокола Fibre Channel, как и в IP-сети, на каждом переходе принимаются независимые решения.

Следует, однако, отметить некоторые различия между сетями протокола Fibre Channel и традиционными IP-сетями передачи данных.

•          Чувствительность к задержке. Транзакции, проходящие по сетям хранения, чувствительны к величине задержки. Эти транзакции, в первую очередь состоящие из команд SCSI, таких как read и write, представляют собой синхронные транзакции, которые упорядочены и часто требуют завершения выполнения предыдущей команды перед началом выполнения следующей. Вследствие высокой скорости операций ввода/вывода (I/O), возможной в сетях хранения, любая возможная избыточная задержка способна значительно повлиять на эффективность работы сети. Вследствие этого одной из задач сети SAN является минимизация задержки путем уменьшения количества переходов между источником и получателем и первоочередная обработка в точках переполнения данных с высоким приоритетом. Это может быть выполнено в сетях хранения как протокола Fibre Channel, так и протокола IP путем соответствующего проектирования сети и ее настройки.

•          Требование доставки фреймов в правильном порядке. Общим требованием в сетях хранения является доставка фреймов от источника к получателю, насколько это возможно, в правильном порядке. Хотя фреймы упорядочены путем нумерации, некоторые устройства сети хранения могут оказаться неспособными переупорядочить фреймы или испытывают сбой при получении фреймов, порядок которых не соответствует требуемому. В любом случае переупорядочивание фреймов вызывает дополнительную задержку. Вследствие этого при проектировании сети хранения или перераспределении нагрузки важно обеспечить прохождение фреймов, ассоциированных с одним и тем же обменом SCSI, по одному и тому же маршруту.

•          Вход в структуру по процедуре Log in. Перед тем как между инициаторами и целевыми устройствами начнется передача обменов, все устройства должны выполнить процедуру log in входа в сеть. В сетях Fibre Channel этот вход по процедуре login происходит в двух местах. Сначала устройство должно выполнить процедуру login для входа в сеть, а затем с другим устройством перед каждым обменом данными с ним.

•          Управление потоком, основаииое на разрешениях. Уникальной характеристикой сетей хранения Fibre Channel является управление потоком, основанное на разрешениях. Перед тем как устройства смогут передавать фреймы, они должны получить разрешение или кредит (credit) от своего соседнего устройства, которым может быть устройство или сама сеть. Это разрешение имеет форму буферного кредита (buffer credit), иначе называемого упорядоченным набором готовности получателя (receiver-ready (R RDY) ordered set), получаемого от структуры. Механизм буферного кредита (buffer credit) позволяет в случаях переполнения в структуре плавно уменьшать скорость передачи потоков данных.

В последующих двух разделах приведено подробное описание протоколов Fibre Channel и iSCSI.

Литература:

Руководство по технологиям объединенных сетей, 4-е издание. : Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 1040 с.: ил. – Парал. тит. англ.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100