В традиционной схеме организации локальных сетей, которую используют многие современные предприятия, информация обычно записывается на жесткие диски, подключенные напрямую к серверам через соответствующие интерфейсы. Архитектура SAN существенно увеличивает быстродействие и производительность ЛВС, так как позволяет любому компьютеру получить доступ к любому хранилищу, не нагружая рабочие каналы. Кроме того, за счет применения специальной топологии и организации единого пула корпоративных ресурсов значительно повышается эффективность, а также отказоустойчивость системы.
Как хранятся данные в сетях SAN
Доступ к пользовательскому контенту организован следующим образом:
- На физическом уровне в качестве устройств хранения используются жесткие диски и (или) твердотельные накопители. Для удобства и повышения надежности их можно объединять в RAID-массивы.
- На программном уровне каждой единице оборудования (физической или виртуальной) присваивается уникальный идентификатор (LUN), аналогичный по смыслу буквенному обозначению логического диска.
Серверы могут подключаться к любым логическим дискам, форматировать и разбивать их на разделы, а пользователи получают доступ к высокопроизводительным ресурсам, на которых они могут хранить свои данные, а также считывать, записывать и передавать их далее без каких-либо задержек. Важно отметить, что трафик, передаваемый через SAN, не конкурирует за ресурсы ЛВС с IP-трафиком и не создает помех для работы критически важных приложений, потому что перенаправляется на выделенные каналы.
Пользовательский контент хранится в виде одинаковых по размеру областей — блоков. Таким образом обеспечивается высокая скорость доступа при максимальной степени безопасности и конфиденциальности на всех уровнях архитектуры сети.
Топология сетей SAN
Сети хранения данных (СХД) обычно имеют распределенную структуру и состоят из множества физических объектов. Чаще всего они строятся на основе технологии Fibre Channel (FC), которая позволяет без потери скорости подключать устройства, расположенные на расстоянии до 10 км друг от друга, и обеспечивает оптимальное качество обслуживания каждого клиента при маршрутизации нескольких одновременных запросов к одним и тем же хранилищам.
Основные протоколы, которые используются для передачи данных
Современные СХД можно строить на любом из четырех специальных транспортных протоколов:
- FCP. Реализует механизм передачи команд SCSI по гигабитным каналам Fibre Channel. Использование высокоскоростных интерфейсов и универсальной технологии позволяет передавать и получать пакеты без каких-либо потерь по пути.
- iSCSI. Более дешевый вариант, который работает c блочным хранилищем через стандартный протокол TCP/IP. Каждое десятое предприятие при проектировании архитектуры своей вычислительной среды останавливается именно на нем.
- FCoE (Fibre Channel over Ethernet). Уже по названию видно, что в операционную модель заложена инкапсуляция FCP в Ethernet. За счет этого значительно снижается стоимость развертывания системы и упрощается ее администрирование (меньше кабелей, адаптеров и дополнительного оборудования), но уменьшается производительность, поскольку устраняется одно из главных преимуществ SAN на FCP — разделение ЛВС и СХД.
- FC-NVMe. Протокол Non-Volatile Memory Express оптимизирован для многопоточных запросов при использовании flash-памяти (например, твердотельных накопителей, подключенных по интерфейсу PCI Express). Если стандартная архитектура AHCI поддерживает лишь одну очередь команд, то FC-NVMe может параллельно работать с 65536 запросами, в каждый из которых можно поместить до 65536 команд. Скорость обмена информацией и производительность оборудования возрастают соответственно.
SAN и NAS. В чем отличие?
И то и другое — технологии организации хранилищ цифрового контента и взаимодействия с ним пользователей в локальной сети. Но реализованы они по-разному:
- SAN — это выделенная инфраструктура, где данные хранятся отдельными блоками одинаковой длины, потому она больше подходит для структурированной информации (СУБД, библиотеки и т. д.). Может работать через FCP или через Ethernet;
- NAS оперирует файлами, которые лежат в папках на дисках. Обычно в таких файлах содержатся документы или медиаконтент. Работает под управлением отдельного сервера и только через Ethernet.
Обе технологии можно использовать в рамках одного дата-центра, поскольку каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. У NAS это недорогая установка и простое управление, у SAN — скорость, производительность и масштабируемость.
Протоколы и типы оборудования
Для реализации системы SAN, работающей по одному из четырех созданных для этого протоколов, требуется специальное оборудование: устройства хранения с интерфейсом FC, серверы с возможностью подключения к двум подсетям, сетевая инфраструктура на базе коммутаторов, специальные адаптеры. Адаптеры обычно используются для связи узлов друг с другом, преобразования интерфейсов или перехода к конвергентным структурам, что в ряде случаев позволяет снизить нагрузку со стороны хостов.
NAS-хранилища, напротив, используют те же протоколы, что и стандартные Windows- и Unix-серверы: CIFS/SMB и NFS. Администрировать их намного проще, причем в сети можно применять уже имеющееся у конечных пользователей оборудование.
Реализация на примере продукции HPE
Если приводить конкретные примеры, то лучше всего ориентироваться на предложения зарекомендовавших себя брендов. Так, например, компания HPE разрабатывает комплексные решения по миграции на современную IT-инфраструктуру для предприятий различного масштаба.
Одно из них — гибридная флеш-система HPE MSA 2052 SAN, созданная для оптимизации компьютерных сетей в небольших компаниях, имеющих удаленные офисы. Она строится на базе недорогого универсального оборудования, которое обеспечивает необходимые требования по уровню обслуживания важных приложений в любых сферах бизнеса.
Помимо самих систем хранения компания предлагает потенциальным потребителям целый пакет решений, который позволяет комплексно подойти к созданию сети SAN с практически минимум человеко-ресурсных вложений.
Речь о узкоспециализированном программном обеспечении Network Orchestrator, который служит для настройки, мониторинга и управления сетью, а также коммутаторах HPE StoreFabric, которые собственно и предлагается задействовать для объединения устройств в сеть. HPE показывает отличный пример прагматичного и всеобъемлющего подхода для проектирования SAN, на который стоит ориентироваться, выбирая вендора для закупки оборудования.
Примеры применения SAN-сетей в бизнес-процессах компаний из различных отраслей
СХД успешно применяются в разных сферах человеческой деятельности: от банковского обслуживания и телекоммуникаций до образовательных услуг и электронных СМИ. Но наиболее активно они внедряются в сегменте разработки программного обеспечения, в информационных и мультимедийных сервисах, а также в здравоохранении.
Разработка компьютерного ПО
Крупные IT-компании одновременно работают с большим количеством проектов, каждый из которых необходимо постоянно модернизировать и тестировать, поэтому они вынуждены хранить десятки и сотни версий одного и того же продукта.
При разработке современных компьютерных приложений часто бывает необходимо создавать специальные мультиоблачные структуры, запускать ресурсоемкие виртуальные машины, обрабатывать большие данные. Производительность СХД и возможность высокоскоростного доступа к глобальным массивам информации упрощают решение этих задач.
Обслуживание потребителей
В отраслях, которые ориентированы на максимально качественное удовлетворение потребностей клиентов, огромную роль играет скорость обработки их запросов. Это очень важно в телекоммуникационных сервисах, при выполнении банковских транзакций, в розничной торговле.
Компании, предоставляющие эти услуги, используют мощные CRM-системы, рассчитанные на одновременную работу сотен пользователей, в том числе с поддержкой технологий виртуализации рабочих мест. То есть система хранения данных должна обеспечивать выполнение тысяч параллельных запросов практически с нулевой задержкой. Решения на базе технологии разделения трафика отлично справляются с такой нагрузкой.
СМИ
Средства массовой информации предоставляют интерактивный контент тысячам пользователей. Зачастую это огромные видеофайлы, которые перед загрузкой на сервер редактируют сотрудники, находящиеся в разных частях земного шара. Очевидно, что для этого необходимы значительные емкости хранения информации и высокая скорость коммуникаций между ними.
Наука и медицинские исследования
Для борьбы с новыми заболеваниями, представляющими серьезную угрозу для всего человечества, такими как рак, COVID-19 или ВИЧ, необходимы новые разработки, использующие современные методы моделирования и анализа. Успешное продвижение в этой области также невозможно без использования высокопроизводительной вычислительной инфраструктуры.
Заключение
Система хранения данных — неотъемлемая часть современной информационной сети предприятия. Высокопроизводительную технологию SAN выбирают компании из самых разных отраслей: банки, провайдеры, крупные магазины, образовательные учреждения и т. д. Требования к объему хранилищ и скорости доступа к ним постоянно растут, поэтому сложность и емкость соответствующего оборудования также увеличиваются.
Интернет-магазин «Маркет.Марвел» предлагает широкий ассортимент решений для цифровой трансформации бизнеса любого масштаба. Обращайтесь к нашим специалистам с любыми вопросами по выбору и конфигурированию СХД под ваши бизнес-задачи. Мы поможем внедрить необходимую ИТ-среду с наименьшими затратами.
