Lagringsnätverk

Ej att förväxla med nätverksansluten lagring .


Datanätverkstyper efter skala
Data Networks classification by spatial scope.svg
Fiberkanallager
4. Protokollmappning
LUN-maskering
Lager 3. Gemensamma tjänster
Lager 2. Nätverksfiberkanalstruktur


Fiberkanalzonering Registrerad tillståndsändringsmeddelande
Lager 1. Datalänk
Fiberkanal 8b/10b-kodning
Lager 0. Fysisk

Ett lagringsnätverk ( SAN ) eller lagringsnätverk är ett datornätverk som ger tillgång till konsoliderad datalagring på blocknivå . SAN används främst för att komma åt datalagringsenheter , såsom diskarrayer och bandbibliotek från servrar så att enheterna visas för operativsystemet som direktansluten lagring . Ett SAN är vanligtvis ett dedikerat nätverk av lagringsenheter som inte är tillgängliga via det lokala nätverket ( LAN).

Även om ett SAN endast ger åtkomst på blocknivå, ger filsystem som är byggda ovanpå SAN åtkomst på filnivå och kallas filsystem med delad disk .

Nyare SAN-konfigurationer möjliggör hybrid-SAN och tillåter traditionell blocklagring som visas som lokal lagring men även objektlagring för webbtjänster via API:er.

Lagringsarkitekturer

Fibre Channel SAN ansluter servrar till lagring via Fibre Channel-switchar.

Storage Area Networks (SAN) kallas ibland för nätverk bakom servrarna och har historiskt utvecklats utifrån en centraliserad datalagringsmodell, men med ett eget datanätverk . Ett SAN är, som enklast, ett dedikerat nätverk för datalagring. Förutom att lagra data tillåter SAN:er automatisk säkerhetskopiering av data och övervakning av lagringen samt säkerhetskopieringsprocessen. Ett SAN är en kombination av hårdvara och mjukvara. Det växte fram ur datacentrerade stordatorarkitekturer , där klienter i ett nätverk kan ansluta till flera servrar som lagrar olika typer av data. För att skala lagringskapaciteten när datavolymerna växte utvecklades DAS ( Direct Attached Storage) , där diskarrayer eller bara ett gäng diskar (JBODs) kopplades till servrar. I den här arkitekturen kan lagringsenheter läggas till för att öka lagringskapaciteten. Servern genom vilken lagringsenheterna nås är dock en enda felpunkt , och en stor del av LAN-nätverkets bandbredd används för att komma åt, lagra och säkerhetskopiera data. För att lösa problemet med en enda felpunkt implementerades en direktansluten delad lagringsarkitektur , där flera servrar kunde komma åt samma lagringsenhet.

DAS var det första nätverkslagringssystemet och används fortfarande i stor utsträckning där kraven på datalagring inte är särskilt höga. Ur det utvecklade nätverksansluten lagring (NAS), där en eller flera dedikerade filservrar eller lagringsenheter görs tillgängliga i ett LAN. Därför sker överföringen av data, särskilt för säkerhetskopiering, fortfarande över det befintliga LAN. Om mer än en terabyte data lagrades vid något tillfälle blev LAN-bandbredden en flaskhals. Därför utvecklades SAN, där ett dedikerat lagringsnätverk kopplades till LAN, och terabyte av data överförs över ett dedikerat nätverk med hög hastighet och bandbredd. Inom SAN är lagringsenheter sammankopplade. Överföring av data mellan lagringsenheter, till exempel för säkerhetskopiering, sker bakom servrarna och är tänkt att vara transparent. I en NAS-arkitektur överförs data med hjälp av TCP- och IP -protokollen över Ethernet . Distinkta protokoll utvecklades för SAN, som Fibre Channel , iSCSI , Infiniband . Därför har SAN ofta sina egna nätverk och lagringsenheter, som måste köpas, installeras och konfigureras. Detta gör SAN i sig dyrare än NAS-arkitekturer.

Komponenter

Dubbelport 8 Gb FC värdbussadapterkort

SAN har sina egna nätverksenheter, till exempel SAN-switchar. För att komma åt SAN används så kallade SAN-servrar som i sin tur ansluter till SAN- värdadaptrar . Inom SAN kan en rad datalagringsenheter vara sammankopplade, såsom SAN-kompatibla diskarrayer, JBODS och bandbibliotek .

Värdlager

Servrar som tillåter åtkomst till SAN och dess lagringsenheter sägs utgöra värdskiktet för SAN. Sådana servrar har värdadaptrar, som är kort som ansluts till kortplatser på serverns moderkort (vanligtvis PCI-kortplatser) och körs med motsvarande firmware och enhetsdrivrutin . Via värdadaptrarna operativsystem kommunicera med lagringsenheterna i SAN.

I fiberkanalsinstallationer ansluts en kabel till värdadaptern via gigabit-gränssnittsomvandlaren (GBIC). GBICs används också på switchar och lagringsenheter inom SAN, och de omvandlar digitala bitar till ljusimpulser som sedan kan sändas över Fibre Channel-kablarna. Omvänt omvandlar GBIC inkommande ljusimpulser tillbaka till digitala bitar. Föregångaren till GBIC kallades gigabit länkmodul (GLM).

Tyglager

Qlogic SAN- switch med optiska fiberkanalkontakter installerade

Tygskiktet består av SAN-nätverksenheter som inkluderar SAN-switchar , routrar, protokollbryggor, gateway-enheter och kablar. SAN-nätverksenheter flyttar data inom SAN, eller mellan en initiator , till exempel en HBA-port på en server, och ett mål , till exempel porten på en lagringsenhet.

När SAN först byggdes var hubbar de enda enheterna som var Fibre Channel-kapabla, men Fibre Channel-switchar utvecklades och hubbar finns nu sällan i SAN. Switchar har fördelen jämfört med hubbar att de tillåter alla anslutna enheter att kommunicera samtidigt, eftersom en switch ger en dedikerad länk för att ansluta alla dess portar med varandra. När SAN först byggdes var Fibre Channel tvungen att implementeras över kopparkablar, nuförtiden används multimode optiska fiberkablar i SAN.

SAN är vanligtvis byggda med redundans, så SAN-switchar är anslutna med redundanta länkar. SAN-switchar ansluter servrarna till lagringsenheterna och är vanligtvis icke-blockerande vilket tillåter överföring av data över alla anslutna ledningar samtidigt. SAN - switchar är för redundansändamål inställda i en mesh - topologi . En enda SAN-switch kan ha så få som 8 portar och upp till 32 portar med modulära tillägg. Så kallade director-class switchar kan ha så många som 128 portar.

I switchade SAN:er används Fibre Channel switched fabric-protokollet FC-SW-6 under vilket varje enhet i SAN har en hårdkodad World Wide Name (WWN) adress i värdbussadaptern (HBA). Om en enhet är ansluten till SAN registreras dess WWN i SAN-växelns namnserver. I stället för ett WWN, eller ett världsomspännande portnamn (WWPN), kan leverantörer av SAN Fibre Channel-lagringsenheter också hårdkoda ett världsomspännande nodnamn (WWNN). Portarna för lagringsenheter har ofta ett WWN som börjar med 5, medan bussadaptrarna på servrar börjar med 10 eller 21.

Lagringslager

Fibre Channel är en skiktad teknik som börjar vid det fysiska lagret och går vidare genom protokollen till protokoll på översta nivån som SCSI och SBCCS.

Det serialiserade SCSI-protokollet ( Small Computer Systems Interface) används ofta ovanpå Fibre Channel switched fabric-protokollet i servrar och SAN-lagringsenheter. Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI) över Ethernet och Infiniband -protokollen kan också hittas implementerade i SAN, men är ofta överbryggade till Fibre Channel SAN. Däremot finns Infiniband- och iSCSI-lagringsenheter, i synnerhet diskarrayer, tillgängliga.

De olika lagringsenheterna i ett SAN sägs utgöra lagringslagret . Det kan innehålla en mängd olika hårddiskar och magnetbandsenheter som lagrar data. I SAN är diskarrayer sammanfogade genom en RAID som gör att många hårddiskar ser ut och fungerar som en enda stor lagringsenhet. Varje lagringsenhet, eller till och med partition på den lagringsenheten, har ett logiskt enhetsnummer (LUN) tilldelat. Detta är ett unikt nummer inom SAN. Varje nod i SAN, oavsett om det är en server eller annan lagringsenhet, kan komma åt lagringen genom att referera till LUN. LUN:erna tillåter att lagringskapaciteten för ett SAN segmenteras och för implementering av åtkomstkontroller. En viss server, eller en grupp av servrar, kan till exempel endast ges åtkomst till en viss del av SAN-lagringsskiktet, i form av LUN. När en lagringsenhet tar emot en begäran om att läsa eller skriva data, kommer den att kontrollera sin åtkomstlista för att fastställa om noden, identifierad av dess LUN, tillåts komma åt lagringsområdet, även identifierat av ett LUN. LUN-maskering är en teknik där värdbussadaptern och SAN-mjukvaran på en server begränsar de LUN:er för vilka kommandon accepteras. Genom att göra så maskeras LUN:er som aldrig bör nås av servern. En annan metod för att begränsa serveråtkomst till särskilda SAN-lagringsenheter är strukturbaserad åtkomstkontroll, eller zonindelning, som upprätthålls av SAN-nätverksenheterna och -servrarna. Under zonindelning är serveråtkomst begränsad till lagringsenheter som finns i en viss SAN-zon.

Nätverksprotokoll

Ett mappningslager till andra protokoll används för att bilda ett nätverk:

Lagringsnätverk kan också byggas med hjälp av Serial Attached SCSI (SAS) och Serial ATA (SATA) teknologier. SAS utvecklades från SCSI direktansluten lagring. SATA utvecklades från Parallel ATA direktansluten lagring. SAS- och SATA-enheter kan kopplas ihop med SAS Expanders .

Exempel på staplade protokoll som använder SCSI
Applikationer
SCSI Layer
FCP FCP FCP FCP iSCSI iSER SRP
FCIP iFCP
TCP RDMA Transport
FCoE IP IP eller InfiniBand nätverk
FC Ethernet Ethernet eller InfiniBand Link

programvara

Storage Networking Industry Association (SNIA) definierar ett SAN som "ett nätverk vars primära syfte är överföring av data mellan datorsystem och lagringselement". Men ett SAN består inte bara av en kommunikationsinfrastruktur, det har också ett mjukvaruhanteringslager . Denna programvara organiserar servrarna, lagringsenheterna och nätverket så att data kan överföras och lagras. Eftersom ett SAN inte använder direktansluten lagring (DAS), ägs och hanteras inte lagringsenheterna i SAN av en server. Ett SAN tillåter en server att få tillgång till en stor datalagringskapacitet och denna lagringskapacitet kan också vara tillgänglig för andra servrar. Dessutom måste SAN-programvara säkerställa att data flyttas direkt mellan lagringsenheter inom SAN, med minimal serverintervention.

SAN-hanteringsprogramvara är installerad på en eller flera servrar och hanteringsklienter på lagringsenheterna. Två tillvägagångssätt har utvecklats i SAN-hanteringsprogramvara: hantering inom band och utanför band. In-band innebär att hanteringsdata mellan server och lagringsenheter överförs på samma nätverk som lagringsdata. Medan out-of-band betyder att hanteringsdata överförs över dedikerade länkar. SAN-hanteringsprogramvara kommer att samla in hanteringsdata från alla lagringsenheter i lagringslagret. Detta inkluderar information om läs- och skrivfel, flaskhalsar i lagringskapacitet och fel på lagringsenheter. SAN-hanteringsprogramvara kan integreras med SNMP ( Simple Network Management Protocol) .

1999 introducerades Common Information Model (CIM), en öppen standard, för hantering av lagringsenheter och för att tillhandahålla interoperabilitet. Den webbaserade versionen av CIM kallas Web-Based Enterprise Management (WBEM) och definierar SAN-lagringsenhetsobjekt och processtransaktioner . Användning av dessa protokoll involverar en CIM-objekthanterare (CIMOM), för att hantera objekt och interaktioner, och möjliggör central hantering av SAN-lagringsenheter. Grundläggande enhetshantering för SAN kan också uppnås genom Storage Management Interface Specification (SMI-S), där CIM-objekt och processer är registrerade i en katalog. Programvaruapplikationer och delsystem kan sedan dra på denna katalog. Hanteringsmjukvaruapplikationer finns också tillgängliga för att konfigurera SAN-lagringsenheter, vilket tillåter t.ex. konfigurering av zoner och LUN.

I slutändan finns SAN-nätverk och lagringsenheter tillgängliga från många leverantörer och varje SAN-leverantör har sin egen hanterings- och konfigurationsprogramvara. Gemensam hantering i SAN som inkluderar enheter från olika leverantörer är endast möjlig om leverantörer gör applikationsprogrammeringsgränssnittet ( API ) för sina enheter tillgängligt för andra leverantörer. I sådana fall kan överordnade SAN-hanteringsprogram hantera SAN-enheter från andra leverantörer.

Stöd för filsystem

I ett SAN överförs, lagras och nås data på blocknivå. Som sådan tillhandahåller ett SAN inte datafilabstraktion , bara lagring och operationer på blocknivå . Serveroperativsystem upprätthåller sina egna filsystem på sina egna dedikerade, icke-delade LUN på SAN, som om de var lokala för sig själva. Om flera system helt enkelt skulle försöka dela ett LUN, skulle dessa störa varandra och snabbt korrumpera data. All planerad delning av data på olika datorer inom ett LUN kräver programvara. Filsystem har utvecklats för att fungera med SAN-programvara för att ge åtkomst på filnivå. Dessa är kända som filsystem med delad disk .

Inom media och underhållning

Videoredigeringssystem kräver mycket höga dataöverföringshastigheter och mycket låg latens. SAN i media och underhållning kallas ofta serverlösa på grund av konfigurationens karaktär som placerar skrivbordsklienterna för videoarbetsflödet (intag, redigering, uppspelning) direkt på SAN istället för att ansluta till servrar. Kontroll av dataflödet hanteras av ett distribuerat filsystem. Kontroll av bandbreddsanvändning per nod, ibland kallad Quality of Service (QoS), är särskilt viktigt vid videoredigering eftersom det säkerställer rättvis och prioriterad bandbreddsanvändning över nätverket.

Service kvalitet

SAN Storage QoS gör det möjligt att beräkna och underhålla önskad lagringsprestanda för nätverkskunder som kommer åt enheten. Några faktorer som påverkar SAN QoS är:

  • Bandbredd – Hastigheten för datagenomströmning som är tillgänglig i systemet.
  • Latency – Tidsfördröjningen för en läs-/skrivoperation att exekvera.
  • Ködjup – Antalet utestående operationer som väntar på att köras på de underliggande diskarna (traditionella eller solid-state-enheter) .

Alternativt kan överprovisionering användas för att tillhandahålla ytterligare kapacitet för att kompensera för toppbelastningar i nätverkstrafiken. Men där nätverksbelastningar inte är förutsägbara kan överprovisionering så småningom göra att all bandbredd förbrukas fullt ut och latensen ökar avsevärt, vilket resulterar i försämring av SAN-prestanda.

Lagringsvirtualisering

Storagevirtualisering är processen att abstrahera logisk lagring från fysisk lagring. De fysiska lagringsresurserna aggregeras till lagringspooler, från vilka den logiska lagringen skapas. Det ger användaren ett logiskt utrymme för datalagring och hanterar på ett transparent sätt processen att mappa den till den fysiska platsen, ett koncept som kallas platstransparens . Detta är implementerat i moderna diskarrayer, ofta med hjälp av leverantörsskyddad teknik. Men målet med lagringsvirtualisering är att gruppera flera diskarrayer från olika leverantörer, utspridda över ett nätverk, till en enda lagringsenhet. Den enda lagringsenheten kan sedan hanteras enhetligt.

Se även

  1. ^ "Water Panther Expanse SAN-serien | Enterprise Data Center-hårddiskar och SSD-enheter" . Vattenpantern . Arkiverad från originalet den 18 juli 2022 . Hämtad 18 juli 2022 .
  2. ^ a b c d e f g h i Jon Tate, Pall Beck, Hector Hugo Ibarra, Shanmuganathan Kumaravel & Libor Miklas (2017). "Introduktion till lagringsområdesnätverk" (PDF) . Red Books, IBM. Arkiverad (PDF) från originalet den 1 januari 2020 . Hämtad 15 september 2011 . {{ citera webben }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )
  3. ^ a b c d e f g h i   NIIT (2002). Specialutgåva: Använda lagringsområdesnätverk . Que Publishing. ISBN 9780789725745 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m   Christopher Poelker; Alex Nikitin, red. (2009). Storage Area Networks for Dummies . John Wiley & Sons. ISBN 9780470471340 .
  5. ^   Richard Barker & Paul Massiglia (2002). Storage Area Network Essentials: En komplett guide till att förstå och implementera SAN . John Wiley & Sons. sid. 198 . ISBN 9780471267119 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: använder författarens parameter ( länk )
  6. ^ "TechEncyclopedia: IP-lagring" . Arkiverad från originalet den 9 april 2009 . Hämtad 9 december 2007 .
  7. ^ "TechEncyclopedia: SANoIP" . Arkiverad från originalet den 9 april 2009 . Hämtad 9 december 2007 .
  8. ^ PC Magazine. "Virtuell lagring" . PC Magazine Encyclopedia . Arkiverad från originalet den 30 augusti 2019 . Hämtad 17 oktober 2017 .

externa länkar


Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Storage_area_network&oldid=1142455670 "