1. Giới thiệu.
1.1. Hệ thống lưu trữ truyền thống.
Trong hệ thống lưu trữ truyền thống, dữ liệu được lưu trong các mảng thiết bị lưu trữ (storage arrays) và được điều khiển bởi các ứng dụng điều khiển dữ liệu trên các server. Những server kết nối với nhau trên một mạng LAN.
Với sự phát triển nhanh chóng trong ngành truyền hình thì việc lưu trữ đang là vấn đề cấp bách hiện nay. Nhiều ứng dụng chuyên về xử lý dữ liệu đòi hỏi tiếp tục tăng thêm dung lượng lưu trữ. Những ứng dụng như: tổ chức lưu trữ dữ liệu (data warehousing), khai thác dữ liệu (data mining), xử lý giao tác trực tuyến và các ứng dụng đa phương tiện khác trên Internet và Intranet.
1.2. Vấn đề giới hạn việc tăng vọt dữ liệu.
Với sự tăng vọt về số lượng người sử dụng mạng, về các ứng dụng tính toán tập trung, cũng như các ứng dụng truyền thông, sự tập trung dữ liệu trở thành 1 nhu cầu cấp thiết. Đây lại là một thách thức lớn đối với giải pháp lưu trữ Server – Storage truyền thống. Sự phát triển này yêu cầu tăng thêm dung lượng lưu trữ, phục vụ nhiều users và sao lưu (back-up) nhiều dữ liệu trở nên rất cần thiết. Trải qua 2 thập niên tồn tại, bus SCSI rất tiện cho việc kết nối lưu trữ server với các server trong mạng LAN nhưng đối với mạng lưu trữ thì đây là một hạn chế. Nếu được tận dụng thì nó chỉ có thể được dùng như kết nối cho server lưu trữ dự phòng trong LAN. Để giảm bớt giới hạn này, những người quản lý mạng phải giải quyết các khía cạnh về tính có hiệu lực, độ tin cậy và tính hiệu quả của hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, 1 cơ sở hạ tầng mới cho kết nối Server – Storage, mà có thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại và tương lai, là 1 yêu cầu rất cấp thiết hiện nay.
1.3. Những hạn chế của kiểu kết nối mạng Server hiện tại.
• Độ rộng băng thông để đáp ứng nhiều client và để giữ dữ liệu luôn sẵn sàng,
• Khả năng mở rộng,
• Tính linh hoạt để cân bằng khả năng lưu trữ và server một cách tối ưu,
• Dễ dàng cài đặt, bảo dưỡng.
2. SAN là gì?
SAN (Storage Aera Networking) hay còn gọi là mạng lưu trữ là một mạng chuyên dụng, hoàn toàn tách biệt với các mạng LAN và WAN. Nói chung mạng SAN sẽ nối kết tất cả các tài nguyên liên quan đến lưu trữ trong mạng lại với nhau. Đặc điểm nổi bật trong cấu trúc SAN là nó thường cho tốc độ kết nối dữ liệu cao (Gigabit/sec) giữa các thiết bị lưu trữ ngoại vi, đồng thời cho khả năng mở rộng cao. Mặc dù thường được đề cập đến phần cứng nhiều hơn, SAN còn bao gồm những phần mềm chuyên biệt dùng cho quản lý, giám sát và cấu hình mạng.
SANs cung cấp nhiều lợi điểm. Quản lí và khai thác thiết bị lưu trữ ở dạng tập trung là một trong những mục tiêu phát triển chính của SAN. Đối với quản trị viên thì việc quản lý tất cả các nguồn tài nguyên lưu trữ trong môi trường luôn phát triển và đòi hỏi cao là một việc không dễ dàng, chi phí đắt. Còn đối với SANs thì chi phí quản lý cũng như độ phức tạp được giảm đáng kể trong khi vẫn cung cấp đầy đủ các tính năng kỹ thuật quan trọng.
SANs có thể dựa trên vài loại giao diện kết nối tốc độ cao. Thât ra, nhiều mạng SAN ngày nay sử dụng phối hợp nhiều giao diện khác nhau. Và hiện nay giao diện FC (Fibre Channel) được xem như là một chuẩn (không chính thức) cho hầu hết các SAN. FC là một kết nối theo chuẩn công nghiệp và là một giao thức I/O nối tiếp hiệu năng cao. Ngoài giao diện này, SCSI cũng thường được sử dụng như là giao diện phụ giữa các thành phần bên trong SAN, chẳng hạn như giữa các ổ đĩa lưu trữ dữ liệu thô với bộ điều khiển RAID.
3. SAN – FIBRE CHANNEL.
3.1. Kiến trúc Fibre Channel.
Ngày nay Fibre Channel (FC) trở thành kiến trúc cho hầu hết các mạng SAN. Fibre Channel là một chuẩn kỹ thuật cho phép dữ liệu được truyền từ một nút mạng đến các nút mạng khác với tốc độ rất cao 100, 200, 400MB/sec. Điều này khiến cáp quang không cần thiết mà có thể dùng cáp đồng. Một số người xem kiến trúc Fibre Channel như một phiên bản khác của SCSI. Fibre Channel là một kiến trúc được sử dụng để mang lưu lượng IPI, IP, FICON, FCP (SCSI) và các lưu lượng có khả năng sử dụng cho các giao thức khác, tất cả tại mức truyền tải FC chuẩn. Tương tự chuẩn Ethernet, ở đây IP, NetBOIS và SNA tất cả được sử dụng đồng thời trên một bộ thích ứng Ethernet, vì tất cả các giao thức này đều ánh xạ đến Ethernet. Tương tự có nhiều giao thức ánh xạ lên FC. FICON được mong đợi trở thành giao thức chuẩn đối với S/390 và FCP trở thành chuẩn cho các hệ thống non-S/390, cả hai sử dụng kiến trúc Fibre Channel để mang lưu lượng. Dưới đây sẽ giới thiệu các khái niệm cơ bản về Fibre Channel.
3.1.1. Lớp vật lý (Physical Layer).
Kiến trúc Fibre Channel gồm các lớp độc lập như các giao thức mạng khác, và được chia thành 5 lớp đánh số từ 0 đến 4 (lớp 0 là lớp thấp nhất). Lớp vật lý là lớp 0 đến lớp 2:
• FC-0: định nghĩa tốc độ truyền và phương tiện vật lý gồm cáp, bộ kết nối, ổ đĩa, các bộ phát và thu.
• FC-1: định nghĩa sơ đồ mã hóa, dùng để đồng bộ dữ liệu khi truyền.
• FC-2: định nghĩa giao thức framing và điều khiển dòng.
Giao thức này tự động cấu hình và hỗ trợ kết nối điểm-điểm, vòng tùy ý (arbitrated loop) và topo chuyển mạch (switched topologies)
3.1.2. Các lớp trên (Upper Layers).
Fibre Channel là một dịch vụ vận chuyển di chuyển dữ liệu giữa các node nhanh và tin cậy. Hai lớp trên này tăng tính hoạt động của Fibre Channel và cung cấp sự thực hiện chung cho các thao tác giữa các phần.
• FC-3: định nghĩa các dịch vụ chung cho các node. Một dịch vụ đã được định nghĩa là multicast, một nơi phát đến nhiều nơi.
• FC-4: định nghĩa sự ánh xạ giao thức lớp trên cùng. Các giao thức như: FCP (SCSI), FICON và IP có thể được ánh xạ đến dịch vụ truyền tải Fibre Channel.
3.1.3. Topologies (Cấu trúc liên kết).
Fibre Channel kết nối các nodes với nhau thông qua 3 kiểu kết nối:
• point-to-point: cấu trúc point-to-point là một kết nối đơn giữa hai node. Tất cả băng thông chỉ dành cho hai node này.
• Loop: băng thông được chia sẽ giữa các nodes kết nối trong loop. Loop có thể mắc node-to-node; tuy nhiên nếu một node bị lỗi hoặc không được cấp nguồn thì cả loop sẽ không hoạt động. Hub là một cách khắc phục. Hub mở loop khi một node mới được nối vào và đóng khi một node tách ra khỏi loop.
• Switched: một switch cho phép kết nối đồng thời giữa các nodes với nhau. Có hai loại switch: circuit switches và frame switches. Circuit switches thiết lập một đường nối dành riêng giữa hai node, trong khi đó frame switches định tuyến các frames giữa các nodes và chỉ thiết lập kết nối khi cần thiết. Một switch có thể sử dụng tất cả các giao thức khi nó không loop tại Layer FC-4 của Fibre Channel.
3.1.4. Các lớp dịch vụ.
FC cung cấp một hệ thống kết nối logic gọi là các lớp dịch vụ. Mỗi lớp dịch vụ được phân biệt bởi các giao thức Login khác nhau. Có 5 lớp dịch vụ:
• Lớp 1: Dịch vụ kết nối có báo nhận: là kết nối dành riêng, ví dụ như: một đường cáp thuê bao, phân phối frame có báo nhận đúng như thứ tự nó được truyền.
• Lớp 2: Dịch vụ không kết nối có báo nhận: người ta trộn nhiều frame từ nhiều nguồn khác nhau rồi truyền đi có báo nhận. Thứ tự frame không được bảo đảm.
• Lớp 3: Dịch vụ không kết nối không có báo nhận: giống loại 2 nhưng không có báo nhận. Việc điều khiển luồng được thực hiện tại mức đệm (buffer)
• Lớp 4: Dịch vụ định hướng kết nối một phần băng thông: giống như loại 1, nhưng chỉ một lượng tối thiểu băng thông được bảo vệ. Nếu băng thông đủ thì loại 2 và 3 frames sẽ chia sẻ kết nối.
• Lớp 6: Dịch vụ kết nối đơn giản: giống như loại 1 nhưng cung cấp multicast và quyền ưu tiên.
4. Các thành phần phần cứng của mạng SAN.
Mạng SANs được tạo thành từ những thành phần phần cứng độc lập. Những thành phần này được kết nối với nhau hình thành nên mạng SAN và thường gồm những loại thiết bị như: hệ thống lưu trữ RAID, hub, switch, bridge, server, thiết bị dự phòng (backup device), card giao diện và cabling. Tất cả được kết nối với nhau để hình thành nên một hệ thống lưu trữ nhằm cung cấp tài nguyên với sự áp đặt các chính sách bảo mật một cách dễ dàng.
Để chọn phần cứng cho SAN ta cần xem xét thật kỹ và cẩn thận. Để những thiết bị của SAN có thể hoạt động chung với nhau, rất nhiều chuẩn được đưa ra. Nhưng không phải tất cả các chuẩn này được chấp nhận bởi các nhà sản xuất thiết bị phần cứng. Điều này gây khó khăn trong việc liên kết hoạt động các thiết bị từ các nhà sản xuất cũng như các nhà cung ứng khác nhau. Vì sự hoạt động đúng của SAN phụ thuộc nhiều vào phần mềm nên một điều rất quan trọng ở đây là bảo mật thông tin về phần mềm (lẫn cả firmware), và vấn đề về khả năng tương thích.
4.1. Hệ thống RAID.
Hầu hết các SAN hiện tại đều dùng hệ thống RAID như là thiết bị lưu trữ chính. Những hệ thống này cung cấp một nền tảng lưu trữ lý tưởng cho các mạng lưu trữ SAN hiện đại. Trước hết, hệ thống SAN cung cấp sự bảo vệ dữ liệu hay còn gọi là kháng lỗi trong trường hợp những thành phần lưu trữ hoặc đường dẫn nhập xuất I/O có sự cố. Thậm chí ngay cả khi những thành phần cơ bản nhất, như đĩa cứng, bị hư hỏng. Những đặc tính tin cậy khác vẫn có giá trị trong các hệ thống RAID hiện đại bao gồm các hệ thống làm mát, nguồn cung cấp, bộ điều khiển và thậm chí mạch giám sát. Đặc điểm này cho phép dữ liệu lúc nào cũng sẳn sàng trong SAN. Những hệ thống RAID hiện đại cho phép kết nối trực tiếp đến các thiết bị lưu dự phòng. Dưới đây là các mức RAID:
• RAID 0: nhanh nhất và hiệu quả nhất nhưng không có dữ liệu dự phòng và kháng lỗi.
• RAID 1: là một kỹ thuật được lựa chọn khi ta cần cả hiệu năng của hệ thống lẫn kháng lỗi và là sự lựa chọn duy nhất cho việc kháng lỗi nếu không có nhiều hơn 2 ổ đĩa.
• RAID 3: là một lựa chọn phổ biến cho những ứng dụng cần truy cập nhiều dữ liệu. Tuy nhiên nó không cho phép nhiều hoạt động I/O xảy ra đồng thời
• RAID 4: giống như RAID 5 nhưng không cho phép ghi đồng thời.
• RAID 5: là lựa chọn tốt nhất cho môi trường đa người dùng. RAID 5 cần ít nhất là 3 và thông thường là 5 ổ đĩa (driver)
Nhiều hệ thống RAID hiện nay kết hợp với chuẩn giao diện nối tiếp mới gọi là Fibre Channel-Arbitrated Loop (FC-AL). Nó là giao diện tùy chọn cho hệ thống RAID, và hiện nay là một giao diện rất phổ biến. FC-AL có khả năng cung cấp thông lượng dữ liệu lên đến MBps (trong cấu hình dual-loop) trong khi cho phép hệ thống RAID hoặc những thiết bị ngoại vi khác nằm cách Host 10 km. Giao diện cũng hỗ trợ kết nối lên đến 126 ổ đĩa hoặc thiết bị khác trên một bộ điều khiển đơn (SCSI chuẩn thường là 7 hoặc 15 ổ đĩa) FC-AL có thể họat động ở cấu hình single hoặc dual-loop. Kiến trúc dual-loop cung cấp dự phòng I/O bằng cách hỗ trợ hai kênh I/O riêng biệt cho mỗi thiết bị.
4.2. Switches, Hubs và Bridges.
Thiết kế và thực hiện hệ thống SAN bao gồm nhiều thiết bị đặc biệt. Các thiết bị này là Fibre Channel Hubs, Switches và Bridges.
Những phần cứng này thông thường chịu trách nhiệm về việc liên kết các thiết bị ngoại vi lưu trữ dữ liệu như hệ thống RAID, tape backup, và các server trong mạng SAN.
Những thiết bị này hoạt động giống như một mạng LAN. Chúng thực thi những chức năng như tìm đường đi cho các frame, chuyển đổi giao diện và phương tiện truyền dẫn (ví dụ như cáp đồng qua cáp quang, Fibre Channel qua SCSI), mở rộng mạng, tăng băng thông và phân đọan mạng.
4.2.1. Các hub trong Fibre Channel (Fibre Channel Hubs).
Giống như chức năng hub của Ethernet và Token Ring, hub trong Arbitrated Loop là một bộ tập trung việc nối dây. Các hubs được bố trí để đáp lại những vấn đề xảy ra khi Arbitrated Loops được xây dựng bởi việc kết nối đơn giản giữa các đường phát (trasmit lines) đến các đường thu (receive lines) giữa nhiều thiết bị.
Việc kết nối phát/thu giữa ba hoặc nhiều hơn ba thiết bị sẽ cho phép đường và vòng (loop) dữ liệu được tạo ra, nhưng đưa ra các vấn đề đặc biệt như xử lý có, thêm hoặc loại (remove) các thiết bị. Chẳng hạn như muốn thêm một thiết bị mới thì toàn bộ loop phải đưa xuống khi các đường kết nối mới được thêm vào. Nếu đường cáp quang bị ngưng hoặc lỗi máy thu phát (transceiver) thì tất cả cáp và bộ kết nối (connectors) giữa các thiết bị phải được thực thi để xác định đường bị lỗi.
Các Hub giải quyết vấn đề này bằng cách đưa cấu trúc liên kết vòng (Loop topology) thành cấu trúc hình sao (star). Vì mỗi thiết bị đều được kết nối đến một hub trung tâm, và hub này trở thành điểm mục tiêu cho việc thêm/di chuyển hoặc thay đổi trong mạng. Arbitrated Loop Hubs cung cấp cổng mạch vòng (port bypass circuitry) mà tự động cấu hình lại loop khi một thiết bị loại bỏ, hoặc thêm, hoặc bị trục trặc. Trước khi một thiết bị được thêm vào loop thì hub sẽ kiểm tra và xác nhận tính hợp lệ chất lượng tín hiệu của chúng. Các thiết bị với chất lượng tín hiệu kém hoặc tốc độ clock không thích hợp sẽ được bỏ đi nhờ chế độ vòng (mode bypass) và cho phép các thiết bị khác vào loop để tiếp tục hoạt động mà không bị phá vỡ. Thường các Hub cung cấp các đèn LED cho các cổng để cho biết trạng thái đang chèn là bypass hay là bad-link. Các đặc điểm này cho phép trong nhiều môi trường động mà ở đó các vấn đề có thể được nhận dạng dễ dàng, nói chung vì các thiết bị có thể hot-plugged hoặc remove không có phá vỡ lớp vật lý.
Cổng của hub được thiết kế sao cho chấp nhận cả đường I/O điện và cáp. Khả năng này rất hữu ích trong việc thiết kế một mạng hoặc định cấu hình nó. Chẳng hạn như muốn xác định khoảng cách từ hub đến server , một kết nối quang (sóng dài hoặc sóng ngắn) có thể được sử dụng giữa server và hub trong khi kết nối đồng có thể được sử dụng giữa hub và bộ điều khiển cục bộ. Các Hub có thể được xếp tầng để cung cấp thêm các port cho việc kết nối nhiều hơn.
4.2.2. Fibre Channel Switches.
Cơ cấu Fibre Channel Switches phức tạp hơn nhiều cơ cấu loop hubs trong cả thiết kế lẫn vận hành. Trong khi hub chỉ đơn giản là một bộ tập trung tất cả các thiết bị trong cùng một segment và cùng chia sẻ một băng thông là 100MB/sec, thì Switch cung cấp một môi trường có tốc độ hơn hẳn: 100MB/sec cho mỗi port. Ngoài chức năng quản lý thông thường, hubs không có khả năng thao tác trên Fibre Channel tại lớp giao thức (layer protocol). Ngược với hubs, switch có được khả năng này, ở cả hai khía cạnh là cung cấp dịch vụ (log-in, Simple Name Server, v.v..) và giám sát lưu lượng frames giữa nguồn và đích (buffer-to-buffer credit, hỗ trợ loop) tại mỗi port. Khả năng cung cấp các dịch vụ, khả năng truyền 100MB/sec của từng port làm cho giá của switch thế hệ đầu khá cao. Thế hệ thứ hai dựa trên ASIC-(Application Specific Integrated Circuit) đã giảm giá thành tính theo port xuống còn phân nửa. Điều này làm cho Fibre Channel switch có thể được sử dụng trong các mạng từ vừa cho đến lớn.
FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loops) là giao diện nối tiếp, nối điểm đến điểm (point-to-point) giữa các port với số máy thu phát tối thiểu và không cần chức năng switch tập trung. Vì vậy FC-AL cung cấp một giải pháp tiết kiệm nhất. Tuy nhiên toàn bộ băng thông của FC-AL bị chia sẻ cho tất cả port nằm trên loop này. Thêm vào đó chỉ có một cặp port trên loop là có thể giao tiếp tại một thời điểm, trong khi đó các port khác trên loop hoạt động như bộ lặp (repeater).
4.2.3. Cầu nối FC với SCSI (Fibre Channel to SCSI Bridges).
Cầu nối Channel với SCSI cung cấp sự chuyển đổi giữa hai giao diện khác nhau và vì vậy cho phép người quản trị mạng tiếp tục đầu tư cho những thiết bị lưu trữ SCSI hiện tại trong khi vẫn có được những lợi ích của kỹ thuật Fibre Channel. Thông thường các thiết bị này được sử dụng để kết nối đến các thiết bị ngoại vi SCSI đã có sẵn như là các hệ thống sao lưu băng từ (tape backup).
5. Phần mềm SAN (SAN software).
Hơn bao giờ hết, phần mềm đóng một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển thành công các mạng SAN. Nhiều kỹ thuật cũng như nhiều đặc điểm SAN hỗ trợ trên thực tế được tích hợp vào trong phần mềm của nó. Từ việc quản lý volume đến việc sao chép (backup) không trực tiếp trên server, việc chọn và định cấu hình trong các thành phần phần mềm là rất quan trọng và cần làm cẩn thận.
Nhiều công ty cung cấp các sản phẩm và các giải pháp phần mềm khác nhau được thiết kế để tăng khả năng thực hiện cũng như tính có thể điều khiển và tính sẵn sàng dữ liệu trong các mạng SAN. Một vài giải pháp được phát triển bởi các công ty cho các hệ thống lưu trữ dữ liệu. Một đề nghị khác chung hơn hoặc “mở” hơn và nhắm vào thiết bị và các yêu cầu khách hàng rộng hơn.
Ngày nay SAN trở nên phức tạp hơn trong cả thiết kế lẫn hiện thực. Thêm vào đó là vấn đề liên quan đến cấu hình, cấp phát và giám sát tài nguyên hệ thống. Tất cả đều cho thấy rằng nhu cầu quản lý SAN, quản lý các servers client và quản lý sự phối hợp các tài nguyên là cần thiết. Vì vậy các phần mềm cần phải được phát triển hơn nữa để thực hiện những chức năng phức tạp hơn. Việc phát triển phần mềm SAN dựa trên các ý tưởng, chức năng và các lợi ích của mạng LAN và WAN.
Phần mềm SAN lý tưởng sẽ phù hợp với bất kỳ mạng SAN nào. Nhưng ngày nay trong môi trường vật lý và các thiết bị phần cứng của SAN thì phần mềm quản lý này thường là độc quyền hoặc cho các nhà sản xuất và các đại lý thuê. Giờ đây điều này đã bắt đầu thay đổi, nhưng khi chọn phần mềm quản lý cho SAN ta vẫn phải quan tâm nhiều đến hãng cung cấp thiết bị, hệ điều hành, firmware, phần mềm điều khiển HBA, ứng dụng,…, và cũng phải xem xét đến những phần mềm nào sẽ chạy trên SAN. Cho đến nay phần mềm quản lý SAN trở nên phổ biến và rất quan trọng, nó rất thân thiện cho những nhà cung cấp sản phẩm nhằm đạt được kết quả tốt nhất trong mục đích cũng như lợi ích của quản lý mạng SAN. Có rất nhiều câu hỏi được đưa ra khi chọn phần mềm quản lý SAN. Đó là các vấn đề liên quan đến việc hệ điều hành nào được hỗ trợ, khả năng tương thích với các loại thiết bị khác, các mức kết hợp trong SAN và những đặc điểm hạn chế có thể xảy ra trong hệ thống.
5.1. Quản lý SAN là gì?
Từ quản lý mang ý nghĩa khác nhau đối với những người khác nhau. Chẳng hạn như với người quản trị mạng thì từ quản lý liên quan đến việc truyền dữ liệu, hoặc di chuyển thông tin từ điểm này đến điểm khác. Vì vậy một người quản lý mạng thì liên quan đến việc quản lý sử dụng băng thông, cung cấp các đường dư thừa trong lưới topology để bảo vệ các đường dữ liệu xen nhau, hỗ trợ nhiều giao thức, phát hiện lỗi tự do (error-free) v.v… Nói tóm lại, người quản trị mạng quan tâm đến việc lấy dữ liệu từ nơi A đến nơi B, nhưng sẽ không biết được cái gì xảy ra cho dữ liệu tại đích đến.
Còn người quản lý lưu trữ thì ít liên quan đến vấn đề truyền dữ liệu hơn là vấn đề tổ chức và sắp xếp dữ liệu tại đích đến. Các mức RAID, tính nguyên vẹn file, backup băng, sử dụng đĩa v.v… là mối bận tâm thường ngày của người quản lý lưu trữ. Việc quản lý lưu trữ có trách nhiệm làm thế nào để dữ liệu đến được ghi lên đĩa và băng đúng như dữ liệu gốc gởi đến.
Công việc quản lý trong SAN bao gồm cả quản lý truyền dữ liệu lẫn tổ chức sắp xếp dữ liệu. Nhờ kiểu nối mạng giữa các servers và storage, SAN đã buộc kiểu quản lí lưu trữ truyền thống phải mở rộng phạm vi của mình bao gồm việc quản trị mạng và cũng thúc đẩy cách quản lý lưu trữ truyền thống mở rộng khả năng tổ chức và sắp xếp dữ liệu. Do đó, cơ cấu quản lý mạng như CA UnicenterTM, TivoliTM và HP OpenViewTM là những cơ cấu quản lý lưu trữ chặt chẽ rất hữu ích cho SAN, trong khi đó những nhà cung cấp phần mềm lưu trữ như VERITAS TM và LegatoTM bao gồm các modules để giám sát việc truyền tải mạng Fibre Channel.
Việc tích hợp các chức năng quản lý lưu trữ và quản lý mạng là mục đích chính của sự phát triển mạng SAN và cũng cho thấy rằng việc chuyển từ mô hình máy tính tập trung kiểu server sang mô hình dữ liệu tập trung là một bước đột phá.
5.2. Khi nào thì việc quản lý mạng SAN là cần thiết?
Một cách lý tưởng thì việc quyết định phát triển một mạng SAN có quản lý hay không sẽ được xác định bởi từng ứng dụng cụ thể. Phần lớn việc cài đặt hệ thống SAN là do thiếu sản phẩm quản lý hoặc do giả định rằng các mạng SAN nhỏ sẽ không yêu cầu quản lý, tuy nhiên cấu hình SAN không có quản lý thường được cài mặc định. Trên thị trường một vài hệ thống được cài đặt sao cho vẫn tiếp tục chạy các ứng dụng giới hạn nhiệm vụ (mission-critical) và cố gởi việc thiếu sự quản lý bằng cách cung cấp các đường dữ liệu dư thừa. Tuy nhiên, giải pháp này không thay thế cho quản lý SAN. Nếu không có sự quản lý thì lỗi đường dự phòng có thể bị bỏ qua, kết quả là hệ thống bị lỗi nếu đường cơ sở bị rớt.
Mạng xí nghiệp và mạng thông tin thường có sự truy cập thông tin liên tục. Thậm chí sự backup cũng làm cho mạng chậm hẳn đi. Thường trong 1 mạng nhỏ, thời gian để xác định và sửa chữa 1 lỗi dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng rất lớn đến người dùng cuối.
Phần mềm quản lý SAN phải phát hiện ra lỗi khi nó vừa xảy ra. Nếu không có công cụ để nhanh chóng phát hiện và sửa lỗi, thời gian trung bình để sửa lỗi sẽ rất lớn vì ta phải dò cáp, bộ thu phát, bộ tương thích mạng, ứng dụng,… từng cái một để tìm lỗi. Và đây rõ ràng không phải là cách quản lý tốt.
6. Lợi ích của SAN.
6.1. Fibre Channel: giải pháp SAN mở.
Hơn một năm trước đây, FC-AL là một lựa chọn tốt cho kết nối tốc độ cao giữa server và thiết bị lưu trữ. Với việc hơn 70 công ty, bao gồm các công ty hàng đầu về ổ đĩa (disk drive), disk array, máy chủ và thiết bị mạng hỗ trợ FC-AL, nó đã trở thành một chuẩn mở được chấp nhận rộng rãi trong môi trường SAN. Điều này là nhờ FC-AL không những hỗ trợ băng thông cao, khả năng mở rộng cao mà còn ở khả năng hỗ trợ nhiều giao thức như SCSI, IP thông qua chỉ một kết nối vật lý, cho phép kiến trúc SAN có thể được dùng để kết nối giữa các sever hoặc giữa server và các thiết bị lưu trữ.
6.2. Băng thông cao.
Xét về tính hiệu quả thì FC-AL cung cấp băng thông tăng gấp 2.5 đến 10 lần so với giao diện lưu trữ SCSI truyền thống. Thêm vào đó FC-AL cung cấp khả năng mở rộng trong tương lai. Trong khi chuẩn FC-AL hiện tại là 1 Gigabaud, kế họach để tăng lên 2 hay 4 Gigabaud cho phép FC-AL giải quyết được về vấn đề băng thông.
* Dựa vào các chuẩn giao diện Ultra SCSI khác nhau.
** Mã hóa của FC-AL là 8b/10b.
*** Trong một mạng SAN thì khả năng lưu trữ trên ổ đĩa (disk drives) là 9.1 GB và 1 mạng đĩa (drive disk array) thường có từ 1 đến 8 ổ đĩa tại một node.
6.3. Mở rộng server và thiết bị lưu trữ.
Khả năng mở rộng theo mođun của FC-AL là yếu tố chính để xây dựng được một nền tảng cho phép phát triển lâu dài và có thể quản lý được. Bus SCSI truyền thống chỉ có thể kết nối từ 7 đến 15 thiết bị lưu trữ. Trong tương lai, khi băng thông của bus SCSI tăng lên, số thiết bị trên bus vẫn bị hạn chế. Ngược lại, FC-AL hỗ trợ đến 126 nodes/vòng, và thông thường các nodes này có thể là server hoặc là thiết bị lưu trữ. Bằng cách mở rộng thêm vòng, khả năng mở rộng của mạng là không giới hạn. Khả năng mở rộng về quản lý và cân bằng là sự khác biệt quan trọng giữa FC-AL và SCSI. Phần lớn do sự giới hạn chiều dài cáp vật lý nên việc kết nối lưu trữ song song của SCSI yêu cầu phải gần với hệ thống máy chủ của nó, điển hình là server. Điều này sẽ tạo thành một mô hình tích hợp server và lưu trữ (server-storage).
Mô hình trên làm cho khả năng của server và khả năng lưu trữ không linh họat và cũng không hiệu quả. Sự kết hợp này chỉ khoảng từ 4 đến 10 ổ đĩa. Muốn mở rộng khả năng lưu trữ thì việc thêm nhiều server-storage là cần thiết. Nó bao gồm chi phí cho board của bộ xử lý server và các thiết bị ngoại vi. Sự phụ thuộc lẫn nhau giữa khả năng của server và lưu trữ trong mô hình này làm cho hệ thống họat động không hiệu quả và quá đắt.
Với giới hạn chiều dài cáp ít nghiêm ngặt hơn, FC-AL cho phép kết nối mạng lưu trữ và server trong môi trường SAN là độc lập nhau.
Khả năng mở rộng này cung cấp tính linh hoạt hơn và chi phí hiệu quả hơn, giúp cho khả năng lưu trữ cũng như thực hiện trên server được độc lập mà ở đây mỗi phần có thể mở rộng để cân bằng việc lưu trữ tốt nhất.
6.4. Kết nối theo modular.
Để tăng tính mềm dẻo trong khả năng xử lý server và khả năng lưu trữ dữ liệu, mạng FC-AL đưa ra khả năng mở rộng kết nối chưa được giới thiệu trong những kiến trúc trước đây. Do sử dụng các thiết bị theo modul trong mạng như hub, switch, bridge và router, các kiểu kết nối SAN cải tiến có thể mở rộng băng thông, nâng cao tính khả dụng cũng như cho phép mở rộng các ứng dụng SAN nâng cao trong việc quản lý lưu trữ và cân bằng tải.
6.5. Tính khả dụng và khả năng chịu lỗi cao.
Việc sử dụng cấu hình RAID trong lưu trữ cho khả năng chịu lỗi cao. Thực ra để tăng tính khả dụng của RAID, bên trong các ổ đĩa FC-AL được thiết kế sẵn mạch logic XOR cho khả năng RAID cấp 5. Chính vì thế khả năng chịu lỗi được cải thiện đồng thời giãm nhu cầu các bộ điều khiển RAID phức tạp, đắt tiền.
6.6. Tính dễ điều khiển.
Sự quản lý đến mức nhìn thấy node và mức thiết bị giúp dễ dàng cài đặt, triển khai và bảo trì trong bất kỳ mạng nào. Nhờ thay đổi cách tiếp cận mạng truyền thống, những thiết bị kết nối trong SAN như Hub và Switch đã tích hợp những khả năng quản lí có tính tiến hóa cao so với LAN và WAN. Một nền tảng SAN được quản lí hoàn chỉnh có khả năng theo dõi, kiểm soát từng node, vòng, thiết bị lưu trữ hay những thiết bị kết nối khác.
Các nền tảng chuẩn mở cho quản lí SAN:
• Tập lệnh SCSI
• Kỹ thuật tự báo cáo và theo dõi SCSI
• Nghi thức quản lí mạng đơn
• Quản lí cấp cao dựa trên Web.
6.7. Dễ tích hợp.
Khả năng tích hợp các giải pháp SAN vào mạng hiện có ý nghĩa to lớn. Kể từ khi xuất hiện khái niệm SAN, kiểu kết nối LAN_Server có thể là phương tiện liên thông giữa LAN và SAN, cho phép tận dụng các server đã có. Tùy chọn mở rộng cáp nối được FC_AL hỗ trợ cũng cho phép sự có mặt của SAN trong các trường đại học. Việc có nhiều loại cáp (xoắn đôi, đồng trục, quang) cũng làm khoảng cách kết nối SAN mở rộng đến 10km. Bên cạnh đó khả năng Plug_play, tự cấu hình cũng là đặc điểm quan trọng trong các thiết bị kết nối của SAN.
6.8. Khả năng ứng dụng nâng cao.
Như một sự thay thế cho kiểu giao tiếp lưu trữ SCSI cũ, băng thông và khả năng mở rộng của FC_AL đã mang lại nhiều thuận lợi. Tuy nhiên những thế mạnh của FC-AL vẫn chưa đủ để đem lại lợi thế cạnh tranh cho SAN. Những đặc tính nổi trội như khoảng cách kết nối được mở rộng, có hỗ trợ IP, sử dụng hub, bridge, switch và router cho các kiểu kết nối phức tạp, cấu trúc SAN mở ra một số khả năng mới bao gồm quản lí lưu trữ nâng cao và kỹ thuật clustering cho server-storage.
Clustering là một công nghệ máy chủ với khả năng chịu lỗi cao cung cấp những tính năng như: tính sẵn sàng và khả năng mở rộng. Công nghệ này nhóm các server và tài nguyên chung thành một hệ thống đơn có khả năng miễn dịch lỗi và tăng hiệu năng hoạt động. Các máy trạm tương tác với nhóm các server như thể nhóm các server này là một hệ thống đơn. Nếu một server trong nhóm bi hư, các server khác sẽ đảm trách phần việc của nó. Công nghệ Clustering có thể làm tăng hiệu quả hơn so với hệ thống các server đa xử lý vì có khả năng xử lý I/O tốt hơn với một số lượng lớn các Client.
6.8.1 Quản lí lưu trữ nâng cao.
Vấn đề: Áp lực từ việc gia tăng lượng dữ liệu lưu trữ, trong khi vẫn duy trì cách kháng lỗi, khả năng bảo mật một cách kịp thời.
Giải pháp: băng thông cao và kiểu kết nối linh họat sẽ làm tăng tốc tiến trình khôi phục dữ liệu, tạo thuận lợi cho khôi phục từ xa hay thiết bị lưu trữ dạng phân cấp.
Có lẽ thách thức lớn nhất mà quản lí lưu trữ đang đối mặt là nhu cầu cung cấp khả năng truy cập dữ liệu tức thời, bảo mật và hiệu quả. Muốn vượt qua thách thức này, một số vấn đề cần được làm rõ:
Giới hạn kết nối và băng thông là vấn đề chính của kiểu kết nối SCSI, server_LAN. Còn đối với SAN thì ngược lại, đây là môi trường duy nhất mở ra khả năng rộng lớn cho quản lí lưu trữ trong đó bao gồm backup, tạo bản sao và quản lí lưu trữ phân tán phân cấp dùng những thiết bị lưu trữ có tốc độ “trực tuyến” hay gần như trực tuyến.
6.8.2. Kỹ thuật Clustering cho Server-Storage.
Vấn đề: Tính kháng lỗi không đi đôi với tính kinh tế của hệ thống
Giải pháp: Dùng kỹ thuật Clustering Server-Storage, SAN dễ dàng đáp ứng tính khả dụng cao và khả năng kháng lỗi nhờ sử dụng hệ thống con về lưu trữ, server rất kinh tế.
Khi được xem là một giải pháp xử lí phân tán phía server, kỹ thuật Clustering cho Server-Storage nhanh chóng trở thành xu thế tiếp cận chính trên thị trường.
Một Cluster có nhiều server được dùng để bảo đảm khả năng chịu lỗi cũng như tăng hiệu năng hoạt động của hệ thống server sẽ được thêm vào nhóm khi nhu cầu xử lý tăng.
7. Kết luận.
Với sự phát triển của các hệ thống mạng phức tạp và các giải pháp toàn cục, người ta cần một kỹ thuật lưu trữ dễ quản lý và có hiệu năng cao. Đó là FC-AL và SAN, chúng hứa hẹn một sự phát triển mạnh về mạng lưu trữ trung tâm (network-centric).
Giải pháp và sản phẩm SAN mở hiện nay đã bắt đầu được cung cấp từ các nhà sản xuất hàng đầu, các nhà tích hợp hệ thống và các công ty bán hàng. Kèm theo đó là các bộ tương thích FC-AL, các Hub thông minh, các ổ đĩa và disk array.
Hỏi
Khái niệm này là gì vậy? Đọc qua về nó nhưng không được tường minh lắm. Bạn nào giúp mình.
Trả lời:
SAN là hệ thống mạng lưu trữ, thường được sử dụng ở những nơi lưu trữ nhiều dữ liệu như ngân hàng, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông,...các dữ liệu này cần độ an toàn, dự phòng rất cao và có thể truy xuất nhanh. SAN giúp việc sử dụng tài nguyên lưu trữ hiệu quả hơn, dễ dàng hơn trong công việc quản trị, quản lý tập trung các thao tác tăng độ an toàn, sao lưu, khôi phục khi có sự cố. SAN cũng giống như bạn đem cái hard disk trong PC lên bỏ trên Internet để có thể truy cập được vào hard disk này lấy tài liệu cho dù bạn đang ở xa nhà hay công ty. SAN có thể lưu ở ISP hoặc các nhà dịch vụ mạng. Việc này còn tuỳ ở bạn có an tâm để người khác giữ dùm tài liệu riêng của mình hay không ?
Trong hệ thống SAN có 3 thành phần chính:
- Thiết bị lưu trữ: là các tủ đĩa có dung lương lớn, khả năng truy xuất nhanh, có hỗ trợ các chức năng RAID, local Replica,...tủ đĩa này là nơi chứa dữ liệu chung cho toàn bộ hệ thống.
- Thiết bị chuyển mạch SAN: đó là các SAN switch thực hiện việc kết nối các máy chủ đến tủ đĩa.
- Các máy chủ hoặc máy trạm cần lưu trữ, được kết nối đến SAN switch bằng cáp quang thông qua HBA card.
Một trong những kỹ thuật SAN sử dụng hiện nay là Fibre Channel (FC). Kỹ thuật này đã dược chuẩn hóa bởi ANSI. Kỹ thuật Gigabit Ethernet được ra đời cũng dựa trên kỹ thuật này. Tốc độ hiện nay của Fibre Channel là 2Gbps. Ngoài ra Cisco cũng có đưa ra nhiều kỹ thuật khác cho SAN nhưng chưa được sử dụng rộng rãi: SCSI over IP, FC over Ethernet. Bây giờ ít ai dùng Fibre Channel SAN vì nó mắc hơn, và không có nhiều uyển chuyển bằng iSCSI SAN. Tuy FC SAN có hiệu suất cao hơn nhưng còn tùy hãng cần những gì.
Mỗi máy chủ cần kết nối phải được trang bị tối thiểu một HBA card, các SAN switch thông thường có 16, 24 hay 32 port. Lựa chọn tủ đĩa lưu trữ và hệ thống sao lưu dự phòng thì hơi phức tạp vì hiện nay có rất nhiều thiết bị của nhiều hãng khác nhau, đa số các hệ thống này rất mắc tiền. Khi lựa chọn tủ đĩa lưu trữ, bạn cần phải chú ý đến dung lượng cần thiết, khả năng lưu trữ tối đa, cache, IOP, khả năng remote replica,...Ngoài ra, bạn còn phải lựa chọn các phần mềm quản lý SAN, các phần mềm sao lưu,.. Các tiêu chí để chọn phần cứng lưu trữ:
- Số lượng máy chủ:==> số HBA, loại SAN switch, dung lượng thiết bị lưu trữ
-Tốc độ backup, restore,...==>performance cần thiết của SAN
- Cần bao nhiêu không gian lưu trữ và phải tính cả khả năng phát triển dự phòng vào đó nữa
Phần mềm lưu trữ: tùy kiểu backup, loại lưu trữ, loại dữ liệu cần lưu trữ mà ta sẽ chọn. Ví dụ: Veritas(Symantec), Networker (EMC)...Nói chung là hệ thống SAN giá thường rất cao, chỉ những cty lớn, nơi có nhiều dữ liệu, dữ liệu tăng lên hàng ngày rất nhiều mới cần dùng.
Hiện nay co nhiều hãng tham gia vào thị trường SAN. Nổi tiếng có những hãng: EMC, HP, SUN. Về giải pháp của IBM có thể tham khảo IBM SAN DS4800.
1.1. Hệ thống lưu trữ truyền thống.
Trong hệ thống lưu trữ truyền thống, dữ liệu được lưu trong các mảng thiết bị lưu trữ (storage arrays) và được điều khiển bởi các ứng dụng điều khiển dữ liệu trên các server. Những server kết nối với nhau trên một mạng LAN.
Với sự phát triển nhanh chóng trong ngành truyền hình thì việc lưu trữ đang là vấn đề cấp bách hiện nay. Nhiều ứng dụng chuyên về xử lý dữ liệu đòi hỏi tiếp tục tăng thêm dung lượng lưu trữ. Những ứng dụng như: tổ chức lưu trữ dữ liệu (data warehousing), khai thác dữ liệu (data mining), xử lý giao tác trực tuyến và các ứng dụng đa phương tiện khác trên Internet và Intranet.
1.2. Vấn đề giới hạn việc tăng vọt dữ liệu.
Với sự tăng vọt về số lượng người sử dụng mạng, về các ứng dụng tính toán tập trung, cũng như các ứng dụng truyền thông, sự tập trung dữ liệu trở thành 1 nhu cầu cấp thiết. Đây lại là một thách thức lớn đối với giải pháp lưu trữ Server – Storage truyền thống. Sự phát triển này yêu cầu tăng thêm dung lượng lưu trữ, phục vụ nhiều users và sao lưu (back-up) nhiều dữ liệu trở nên rất cần thiết. Trải qua 2 thập niên tồn tại, bus SCSI rất tiện cho việc kết nối lưu trữ server với các server trong mạng LAN nhưng đối với mạng lưu trữ thì đây là một hạn chế. Nếu được tận dụng thì nó chỉ có thể được dùng như kết nối cho server lưu trữ dự phòng trong LAN. Để giảm bớt giới hạn này, những người quản lý mạng phải giải quyết các khía cạnh về tính có hiệu lực, độ tin cậy và tính hiệu quả của hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, 1 cơ sở hạ tầng mới cho kết nối Server – Storage, mà có thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại và tương lai, là 1 yêu cầu rất cấp thiết hiện nay.
1.3. Những hạn chế của kiểu kết nối mạng Server hiện tại.
• Độ rộng băng thông để đáp ứng nhiều client và để giữ dữ liệu luôn sẵn sàng,
• Khả năng mở rộng,
• Tính linh hoạt để cân bằng khả năng lưu trữ và server một cách tối ưu,
• Dễ dàng cài đặt, bảo dưỡng.
2. SAN là gì?
SAN (Storage Aera Networking) hay còn gọi là mạng lưu trữ là một mạng chuyên dụng, hoàn toàn tách biệt với các mạng LAN và WAN. Nói chung mạng SAN sẽ nối kết tất cả các tài nguyên liên quan đến lưu trữ trong mạng lại với nhau. Đặc điểm nổi bật trong cấu trúc SAN là nó thường cho tốc độ kết nối dữ liệu cao (Gigabit/sec) giữa các thiết bị lưu trữ ngoại vi, đồng thời cho khả năng mở rộng cao. Mặc dù thường được đề cập đến phần cứng nhiều hơn, SAN còn bao gồm những phần mềm chuyên biệt dùng cho quản lý, giám sát và cấu hình mạng.
SANs cung cấp nhiều lợi điểm. Quản lí và khai thác thiết bị lưu trữ ở dạng tập trung là một trong những mục tiêu phát triển chính của SAN. Đối với quản trị viên thì việc quản lý tất cả các nguồn tài nguyên lưu trữ trong môi trường luôn phát triển và đòi hỏi cao là một việc không dễ dàng, chi phí đắt. Còn đối với SANs thì chi phí quản lý cũng như độ phức tạp được giảm đáng kể trong khi vẫn cung cấp đầy đủ các tính năng kỹ thuật quan trọng.
SANs có thể dựa trên vài loại giao diện kết nối tốc độ cao. Thât ra, nhiều mạng SAN ngày nay sử dụng phối hợp nhiều giao diện khác nhau. Và hiện nay giao diện FC (Fibre Channel) được xem như là một chuẩn (không chính thức) cho hầu hết các SAN. FC là một kết nối theo chuẩn công nghiệp và là một giao thức I/O nối tiếp hiệu năng cao. Ngoài giao diện này, SCSI cũng thường được sử dụng như là giao diện phụ giữa các thành phần bên trong SAN, chẳng hạn như giữa các ổ đĩa lưu trữ dữ liệu thô với bộ điều khiển RAID.
3. SAN – FIBRE CHANNEL.
3.1. Kiến trúc Fibre Channel.
Ngày nay Fibre Channel (FC) trở thành kiến trúc cho hầu hết các mạng SAN. Fibre Channel là một chuẩn kỹ thuật cho phép dữ liệu được truyền từ một nút mạng đến các nút mạng khác với tốc độ rất cao 100, 200, 400MB/sec. Điều này khiến cáp quang không cần thiết mà có thể dùng cáp đồng. Một số người xem kiến trúc Fibre Channel như một phiên bản khác của SCSI. Fibre Channel là một kiến trúc được sử dụng để mang lưu lượng IPI, IP, FICON, FCP (SCSI) và các lưu lượng có khả năng sử dụng cho các giao thức khác, tất cả tại mức truyền tải FC chuẩn. Tương tự chuẩn Ethernet, ở đây IP, NetBOIS và SNA tất cả được sử dụng đồng thời trên một bộ thích ứng Ethernet, vì tất cả các giao thức này đều ánh xạ đến Ethernet. Tương tự có nhiều giao thức ánh xạ lên FC. FICON được mong đợi trở thành giao thức chuẩn đối với S/390 và FCP trở thành chuẩn cho các hệ thống non-S/390, cả hai sử dụng kiến trúc Fibre Channel để mang lưu lượng. Dưới đây sẽ giới thiệu các khái niệm cơ bản về Fibre Channel.
3.1.1. Lớp vật lý (Physical Layer).
Kiến trúc Fibre Channel gồm các lớp độc lập như các giao thức mạng khác, và được chia thành 5 lớp đánh số từ 0 đến 4 (lớp 0 là lớp thấp nhất). Lớp vật lý là lớp 0 đến lớp 2:
• FC-0: định nghĩa tốc độ truyền và phương tiện vật lý gồm cáp, bộ kết nối, ổ đĩa, các bộ phát và thu.
• FC-1: định nghĩa sơ đồ mã hóa, dùng để đồng bộ dữ liệu khi truyền.
• FC-2: định nghĩa giao thức framing và điều khiển dòng.
Giao thức này tự động cấu hình và hỗ trợ kết nối điểm-điểm, vòng tùy ý (arbitrated loop) và topo chuyển mạch (switched topologies)
3.1.2. Các lớp trên (Upper Layers).
Fibre Channel là một dịch vụ vận chuyển di chuyển dữ liệu giữa các node nhanh và tin cậy. Hai lớp trên này tăng tính hoạt động của Fibre Channel và cung cấp sự thực hiện chung cho các thao tác giữa các phần.
• FC-3: định nghĩa các dịch vụ chung cho các node. Một dịch vụ đã được định nghĩa là multicast, một nơi phát đến nhiều nơi.
• FC-4: định nghĩa sự ánh xạ giao thức lớp trên cùng. Các giao thức như: FCP (SCSI), FICON và IP có thể được ánh xạ đến dịch vụ truyền tải Fibre Channel.
3.1.3. Topologies (Cấu trúc liên kết).
Fibre Channel kết nối các nodes với nhau thông qua 3 kiểu kết nối:
• point-to-point: cấu trúc point-to-point là một kết nối đơn giữa hai node. Tất cả băng thông chỉ dành cho hai node này.
• Loop: băng thông được chia sẽ giữa các nodes kết nối trong loop. Loop có thể mắc node-to-node; tuy nhiên nếu một node bị lỗi hoặc không được cấp nguồn thì cả loop sẽ không hoạt động. Hub là một cách khắc phục. Hub mở loop khi một node mới được nối vào và đóng khi một node tách ra khỏi loop.
• Switched: một switch cho phép kết nối đồng thời giữa các nodes với nhau. Có hai loại switch: circuit switches và frame switches. Circuit switches thiết lập một đường nối dành riêng giữa hai node, trong khi đó frame switches định tuyến các frames giữa các nodes và chỉ thiết lập kết nối khi cần thiết. Một switch có thể sử dụng tất cả các giao thức khi nó không loop tại Layer FC-4 của Fibre Channel.
3.1.4. Các lớp dịch vụ.
FC cung cấp một hệ thống kết nối logic gọi là các lớp dịch vụ. Mỗi lớp dịch vụ được phân biệt bởi các giao thức Login khác nhau. Có 5 lớp dịch vụ:
• Lớp 1: Dịch vụ kết nối có báo nhận: là kết nối dành riêng, ví dụ như: một đường cáp thuê bao, phân phối frame có báo nhận đúng như thứ tự nó được truyền.
• Lớp 2: Dịch vụ không kết nối có báo nhận: người ta trộn nhiều frame từ nhiều nguồn khác nhau rồi truyền đi có báo nhận. Thứ tự frame không được bảo đảm.
• Lớp 3: Dịch vụ không kết nối không có báo nhận: giống loại 2 nhưng không có báo nhận. Việc điều khiển luồng được thực hiện tại mức đệm (buffer)
• Lớp 4: Dịch vụ định hướng kết nối một phần băng thông: giống như loại 1, nhưng chỉ một lượng tối thiểu băng thông được bảo vệ. Nếu băng thông đủ thì loại 2 và 3 frames sẽ chia sẻ kết nối.
• Lớp 6: Dịch vụ kết nối đơn giản: giống như loại 1 nhưng cung cấp multicast và quyền ưu tiên.
4. Các thành phần phần cứng của mạng SAN.
Mạng SANs được tạo thành từ những thành phần phần cứng độc lập. Những thành phần này được kết nối với nhau hình thành nên mạng SAN và thường gồm những loại thiết bị như: hệ thống lưu trữ RAID, hub, switch, bridge, server, thiết bị dự phòng (backup device), card giao diện và cabling. Tất cả được kết nối với nhau để hình thành nên một hệ thống lưu trữ nhằm cung cấp tài nguyên với sự áp đặt các chính sách bảo mật một cách dễ dàng.
Để chọn phần cứng cho SAN ta cần xem xét thật kỹ và cẩn thận. Để những thiết bị của SAN có thể hoạt động chung với nhau, rất nhiều chuẩn được đưa ra. Nhưng không phải tất cả các chuẩn này được chấp nhận bởi các nhà sản xuất thiết bị phần cứng. Điều này gây khó khăn trong việc liên kết hoạt động các thiết bị từ các nhà sản xuất cũng như các nhà cung ứng khác nhau. Vì sự hoạt động đúng của SAN phụ thuộc nhiều vào phần mềm nên một điều rất quan trọng ở đây là bảo mật thông tin về phần mềm (lẫn cả firmware), và vấn đề về khả năng tương thích.
4.1. Hệ thống RAID.
Hầu hết các SAN hiện tại đều dùng hệ thống RAID như là thiết bị lưu trữ chính. Những hệ thống này cung cấp một nền tảng lưu trữ lý tưởng cho các mạng lưu trữ SAN hiện đại. Trước hết, hệ thống SAN cung cấp sự bảo vệ dữ liệu hay còn gọi là kháng lỗi trong trường hợp những thành phần lưu trữ hoặc đường dẫn nhập xuất I/O có sự cố. Thậm chí ngay cả khi những thành phần cơ bản nhất, như đĩa cứng, bị hư hỏng. Những đặc tính tin cậy khác vẫn có giá trị trong các hệ thống RAID hiện đại bao gồm các hệ thống làm mát, nguồn cung cấp, bộ điều khiển và thậm chí mạch giám sát. Đặc điểm này cho phép dữ liệu lúc nào cũng sẳn sàng trong SAN. Những hệ thống RAID hiện đại cho phép kết nối trực tiếp đến các thiết bị lưu dự phòng. Dưới đây là các mức RAID:
• RAID 0: nhanh nhất và hiệu quả nhất nhưng không có dữ liệu dự phòng và kháng lỗi.
• RAID 1: là một kỹ thuật được lựa chọn khi ta cần cả hiệu năng của hệ thống lẫn kháng lỗi và là sự lựa chọn duy nhất cho việc kháng lỗi nếu không có nhiều hơn 2 ổ đĩa.
• RAID 3: là một lựa chọn phổ biến cho những ứng dụng cần truy cập nhiều dữ liệu. Tuy nhiên nó không cho phép nhiều hoạt động I/O xảy ra đồng thời
• RAID 4: giống như RAID 5 nhưng không cho phép ghi đồng thời.
• RAID 5: là lựa chọn tốt nhất cho môi trường đa người dùng. RAID 5 cần ít nhất là 3 và thông thường là 5 ổ đĩa (driver)
Nhiều hệ thống RAID hiện nay kết hợp với chuẩn giao diện nối tiếp mới gọi là Fibre Channel-Arbitrated Loop (FC-AL). Nó là giao diện tùy chọn cho hệ thống RAID, và hiện nay là một giao diện rất phổ biến. FC-AL có khả năng cung cấp thông lượng dữ liệu lên đến MBps (trong cấu hình dual-loop) trong khi cho phép hệ thống RAID hoặc những thiết bị ngoại vi khác nằm cách Host 10 km. Giao diện cũng hỗ trợ kết nối lên đến 126 ổ đĩa hoặc thiết bị khác trên một bộ điều khiển đơn (SCSI chuẩn thường là 7 hoặc 15 ổ đĩa) FC-AL có thể họat động ở cấu hình single hoặc dual-loop. Kiến trúc dual-loop cung cấp dự phòng I/O bằng cách hỗ trợ hai kênh I/O riêng biệt cho mỗi thiết bị.
4.2. Switches, Hubs và Bridges.
Thiết kế và thực hiện hệ thống SAN bao gồm nhiều thiết bị đặc biệt. Các thiết bị này là Fibre Channel Hubs, Switches và Bridges.
Những phần cứng này thông thường chịu trách nhiệm về việc liên kết các thiết bị ngoại vi lưu trữ dữ liệu như hệ thống RAID, tape backup, và các server trong mạng SAN.
Những thiết bị này hoạt động giống như một mạng LAN. Chúng thực thi những chức năng như tìm đường đi cho các frame, chuyển đổi giao diện và phương tiện truyền dẫn (ví dụ như cáp đồng qua cáp quang, Fibre Channel qua SCSI), mở rộng mạng, tăng băng thông và phân đọan mạng.
4.2.1. Các hub trong Fibre Channel (Fibre Channel Hubs).
Giống như chức năng hub của Ethernet và Token Ring, hub trong Arbitrated Loop là một bộ tập trung việc nối dây. Các hubs được bố trí để đáp lại những vấn đề xảy ra khi Arbitrated Loops được xây dựng bởi việc kết nối đơn giản giữa các đường phát (trasmit lines) đến các đường thu (receive lines) giữa nhiều thiết bị.
Việc kết nối phát/thu giữa ba hoặc nhiều hơn ba thiết bị sẽ cho phép đường và vòng (loop) dữ liệu được tạo ra, nhưng đưa ra các vấn đề đặc biệt như xử lý có, thêm hoặc loại (remove) các thiết bị. Chẳng hạn như muốn thêm một thiết bị mới thì toàn bộ loop phải đưa xuống khi các đường kết nối mới được thêm vào. Nếu đường cáp quang bị ngưng hoặc lỗi máy thu phát (transceiver) thì tất cả cáp và bộ kết nối (connectors) giữa các thiết bị phải được thực thi để xác định đường bị lỗi.
Các Hub giải quyết vấn đề này bằng cách đưa cấu trúc liên kết vòng (Loop topology) thành cấu trúc hình sao (star). Vì mỗi thiết bị đều được kết nối đến một hub trung tâm, và hub này trở thành điểm mục tiêu cho việc thêm/di chuyển hoặc thay đổi trong mạng. Arbitrated Loop Hubs cung cấp cổng mạch vòng (port bypass circuitry) mà tự động cấu hình lại loop khi một thiết bị loại bỏ, hoặc thêm, hoặc bị trục trặc. Trước khi một thiết bị được thêm vào loop thì hub sẽ kiểm tra và xác nhận tính hợp lệ chất lượng tín hiệu của chúng. Các thiết bị với chất lượng tín hiệu kém hoặc tốc độ clock không thích hợp sẽ được bỏ đi nhờ chế độ vòng (mode bypass) và cho phép các thiết bị khác vào loop để tiếp tục hoạt động mà không bị phá vỡ. Thường các Hub cung cấp các đèn LED cho các cổng để cho biết trạng thái đang chèn là bypass hay là bad-link. Các đặc điểm này cho phép trong nhiều môi trường động mà ở đó các vấn đề có thể được nhận dạng dễ dàng, nói chung vì các thiết bị có thể hot-plugged hoặc remove không có phá vỡ lớp vật lý.
Cổng của hub được thiết kế sao cho chấp nhận cả đường I/O điện và cáp. Khả năng này rất hữu ích trong việc thiết kế một mạng hoặc định cấu hình nó. Chẳng hạn như muốn xác định khoảng cách từ hub đến server , một kết nối quang (sóng dài hoặc sóng ngắn) có thể được sử dụng giữa server và hub trong khi kết nối đồng có thể được sử dụng giữa hub và bộ điều khiển cục bộ. Các Hub có thể được xếp tầng để cung cấp thêm các port cho việc kết nối nhiều hơn.
4.2.2. Fibre Channel Switches.
Cơ cấu Fibre Channel Switches phức tạp hơn nhiều cơ cấu loop hubs trong cả thiết kế lẫn vận hành. Trong khi hub chỉ đơn giản là một bộ tập trung tất cả các thiết bị trong cùng một segment và cùng chia sẻ một băng thông là 100MB/sec, thì Switch cung cấp một môi trường có tốc độ hơn hẳn: 100MB/sec cho mỗi port. Ngoài chức năng quản lý thông thường, hubs không có khả năng thao tác trên Fibre Channel tại lớp giao thức (layer protocol). Ngược với hubs, switch có được khả năng này, ở cả hai khía cạnh là cung cấp dịch vụ (log-in, Simple Name Server, v.v..) và giám sát lưu lượng frames giữa nguồn và đích (buffer-to-buffer credit, hỗ trợ loop) tại mỗi port. Khả năng cung cấp các dịch vụ, khả năng truyền 100MB/sec của từng port làm cho giá của switch thế hệ đầu khá cao. Thế hệ thứ hai dựa trên ASIC-(Application Specific Integrated Circuit) đã giảm giá thành tính theo port xuống còn phân nửa. Điều này làm cho Fibre Channel switch có thể được sử dụng trong các mạng từ vừa cho đến lớn.
FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loops) là giao diện nối tiếp, nối điểm đến điểm (point-to-point) giữa các port với số máy thu phát tối thiểu và không cần chức năng switch tập trung. Vì vậy FC-AL cung cấp một giải pháp tiết kiệm nhất. Tuy nhiên toàn bộ băng thông của FC-AL bị chia sẻ cho tất cả port nằm trên loop này. Thêm vào đó chỉ có một cặp port trên loop là có thể giao tiếp tại một thời điểm, trong khi đó các port khác trên loop hoạt động như bộ lặp (repeater).
4.2.3. Cầu nối FC với SCSI (Fibre Channel to SCSI Bridges).
Cầu nối Channel với SCSI cung cấp sự chuyển đổi giữa hai giao diện khác nhau và vì vậy cho phép người quản trị mạng tiếp tục đầu tư cho những thiết bị lưu trữ SCSI hiện tại trong khi vẫn có được những lợi ích của kỹ thuật Fibre Channel. Thông thường các thiết bị này được sử dụng để kết nối đến các thiết bị ngoại vi SCSI đã có sẵn như là các hệ thống sao lưu băng từ (tape backup).
5. Phần mềm SAN (SAN software).
Hơn bao giờ hết, phần mềm đóng một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển thành công các mạng SAN. Nhiều kỹ thuật cũng như nhiều đặc điểm SAN hỗ trợ trên thực tế được tích hợp vào trong phần mềm của nó. Từ việc quản lý volume đến việc sao chép (backup) không trực tiếp trên server, việc chọn và định cấu hình trong các thành phần phần mềm là rất quan trọng và cần làm cẩn thận.
Nhiều công ty cung cấp các sản phẩm và các giải pháp phần mềm khác nhau được thiết kế để tăng khả năng thực hiện cũng như tính có thể điều khiển và tính sẵn sàng dữ liệu trong các mạng SAN. Một vài giải pháp được phát triển bởi các công ty cho các hệ thống lưu trữ dữ liệu. Một đề nghị khác chung hơn hoặc “mở” hơn và nhắm vào thiết bị và các yêu cầu khách hàng rộng hơn.
Ngày nay SAN trở nên phức tạp hơn trong cả thiết kế lẫn hiện thực. Thêm vào đó là vấn đề liên quan đến cấu hình, cấp phát và giám sát tài nguyên hệ thống. Tất cả đều cho thấy rằng nhu cầu quản lý SAN, quản lý các servers client và quản lý sự phối hợp các tài nguyên là cần thiết. Vì vậy các phần mềm cần phải được phát triển hơn nữa để thực hiện những chức năng phức tạp hơn. Việc phát triển phần mềm SAN dựa trên các ý tưởng, chức năng và các lợi ích của mạng LAN và WAN.
Phần mềm SAN lý tưởng sẽ phù hợp với bất kỳ mạng SAN nào. Nhưng ngày nay trong môi trường vật lý và các thiết bị phần cứng của SAN thì phần mềm quản lý này thường là độc quyền hoặc cho các nhà sản xuất và các đại lý thuê. Giờ đây điều này đã bắt đầu thay đổi, nhưng khi chọn phần mềm quản lý cho SAN ta vẫn phải quan tâm nhiều đến hãng cung cấp thiết bị, hệ điều hành, firmware, phần mềm điều khiển HBA, ứng dụng,…, và cũng phải xem xét đến những phần mềm nào sẽ chạy trên SAN. Cho đến nay phần mềm quản lý SAN trở nên phổ biến và rất quan trọng, nó rất thân thiện cho những nhà cung cấp sản phẩm nhằm đạt được kết quả tốt nhất trong mục đích cũng như lợi ích của quản lý mạng SAN. Có rất nhiều câu hỏi được đưa ra khi chọn phần mềm quản lý SAN. Đó là các vấn đề liên quan đến việc hệ điều hành nào được hỗ trợ, khả năng tương thích với các loại thiết bị khác, các mức kết hợp trong SAN và những đặc điểm hạn chế có thể xảy ra trong hệ thống.
5.1. Quản lý SAN là gì?
Từ quản lý mang ý nghĩa khác nhau đối với những người khác nhau. Chẳng hạn như với người quản trị mạng thì từ quản lý liên quan đến việc truyền dữ liệu, hoặc di chuyển thông tin từ điểm này đến điểm khác. Vì vậy một người quản lý mạng thì liên quan đến việc quản lý sử dụng băng thông, cung cấp các đường dư thừa trong lưới topology để bảo vệ các đường dữ liệu xen nhau, hỗ trợ nhiều giao thức, phát hiện lỗi tự do (error-free) v.v… Nói tóm lại, người quản trị mạng quan tâm đến việc lấy dữ liệu từ nơi A đến nơi B, nhưng sẽ không biết được cái gì xảy ra cho dữ liệu tại đích đến.
Còn người quản lý lưu trữ thì ít liên quan đến vấn đề truyền dữ liệu hơn là vấn đề tổ chức và sắp xếp dữ liệu tại đích đến. Các mức RAID, tính nguyên vẹn file, backup băng, sử dụng đĩa v.v… là mối bận tâm thường ngày của người quản lý lưu trữ. Việc quản lý lưu trữ có trách nhiệm làm thế nào để dữ liệu đến được ghi lên đĩa và băng đúng như dữ liệu gốc gởi đến.
Công việc quản lý trong SAN bao gồm cả quản lý truyền dữ liệu lẫn tổ chức sắp xếp dữ liệu. Nhờ kiểu nối mạng giữa các servers và storage, SAN đã buộc kiểu quản lí lưu trữ truyền thống phải mở rộng phạm vi của mình bao gồm việc quản trị mạng và cũng thúc đẩy cách quản lý lưu trữ truyền thống mở rộng khả năng tổ chức và sắp xếp dữ liệu. Do đó, cơ cấu quản lý mạng như CA UnicenterTM, TivoliTM và HP OpenViewTM là những cơ cấu quản lý lưu trữ chặt chẽ rất hữu ích cho SAN, trong khi đó những nhà cung cấp phần mềm lưu trữ như VERITAS TM và LegatoTM bao gồm các modules để giám sát việc truyền tải mạng Fibre Channel.
Việc tích hợp các chức năng quản lý lưu trữ và quản lý mạng là mục đích chính của sự phát triển mạng SAN và cũng cho thấy rằng việc chuyển từ mô hình máy tính tập trung kiểu server sang mô hình dữ liệu tập trung là một bước đột phá.
5.2. Khi nào thì việc quản lý mạng SAN là cần thiết?
Một cách lý tưởng thì việc quyết định phát triển một mạng SAN có quản lý hay không sẽ được xác định bởi từng ứng dụng cụ thể. Phần lớn việc cài đặt hệ thống SAN là do thiếu sản phẩm quản lý hoặc do giả định rằng các mạng SAN nhỏ sẽ không yêu cầu quản lý, tuy nhiên cấu hình SAN không có quản lý thường được cài mặc định. Trên thị trường một vài hệ thống được cài đặt sao cho vẫn tiếp tục chạy các ứng dụng giới hạn nhiệm vụ (mission-critical) và cố gởi việc thiếu sự quản lý bằng cách cung cấp các đường dữ liệu dư thừa. Tuy nhiên, giải pháp này không thay thế cho quản lý SAN. Nếu không có sự quản lý thì lỗi đường dự phòng có thể bị bỏ qua, kết quả là hệ thống bị lỗi nếu đường cơ sở bị rớt.
Mạng xí nghiệp và mạng thông tin thường có sự truy cập thông tin liên tục. Thậm chí sự backup cũng làm cho mạng chậm hẳn đi. Thường trong 1 mạng nhỏ, thời gian để xác định và sửa chữa 1 lỗi dù nhỏ cũng làm ảnh hưởng rất lớn đến người dùng cuối.
Phần mềm quản lý SAN phải phát hiện ra lỗi khi nó vừa xảy ra. Nếu không có công cụ để nhanh chóng phát hiện và sửa lỗi, thời gian trung bình để sửa lỗi sẽ rất lớn vì ta phải dò cáp, bộ thu phát, bộ tương thích mạng, ứng dụng,… từng cái một để tìm lỗi. Và đây rõ ràng không phải là cách quản lý tốt.
6. Lợi ích của SAN.
6.1. Fibre Channel: giải pháp SAN mở.
Hơn một năm trước đây, FC-AL là một lựa chọn tốt cho kết nối tốc độ cao giữa server và thiết bị lưu trữ. Với việc hơn 70 công ty, bao gồm các công ty hàng đầu về ổ đĩa (disk drive), disk array, máy chủ và thiết bị mạng hỗ trợ FC-AL, nó đã trở thành một chuẩn mở được chấp nhận rộng rãi trong môi trường SAN. Điều này là nhờ FC-AL không những hỗ trợ băng thông cao, khả năng mở rộng cao mà còn ở khả năng hỗ trợ nhiều giao thức như SCSI, IP thông qua chỉ một kết nối vật lý, cho phép kiến trúc SAN có thể được dùng để kết nối giữa các sever hoặc giữa server và các thiết bị lưu trữ.
6.2. Băng thông cao.
Xét về tính hiệu quả thì FC-AL cung cấp băng thông tăng gấp 2.5 đến 10 lần so với giao diện lưu trữ SCSI truyền thống. Thêm vào đó FC-AL cung cấp khả năng mở rộng trong tương lai. Trong khi chuẩn FC-AL hiện tại là 1 Gigabaud, kế họach để tăng lên 2 hay 4 Gigabaud cho phép FC-AL giải quyết được về vấn đề băng thông.
* Dựa vào các chuẩn giao diện Ultra SCSI khác nhau.
** Mã hóa của FC-AL là 8b/10b.
*** Trong một mạng SAN thì khả năng lưu trữ trên ổ đĩa (disk drives) là 9.1 GB và 1 mạng đĩa (drive disk array) thường có từ 1 đến 8 ổ đĩa tại một node.
6.3. Mở rộng server và thiết bị lưu trữ.
Khả năng mở rộng theo mođun của FC-AL là yếu tố chính để xây dựng được một nền tảng cho phép phát triển lâu dài và có thể quản lý được. Bus SCSI truyền thống chỉ có thể kết nối từ 7 đến 15 thiết bị lưu trữ. Trong tương lai, khi băng thông của bus SCSI tăng lên, số thiết bị trên bus vẫn bị hạn chế. Ngược lại, FC-AL hỗ trợ đến 126 nodes/vòng, và thông thường các nodes này có thể là server hoặc là thiết bị lưu trữ. Bằng cách mở rộng thêm vòng, khả năng mở rộng của mạng là không giới hạn. Khả năng mở rộng về quản lý và cân bằng là sự khác biệt quan trọng giữa FC-AL và SCSI. Phần lớn do sự giới hạn chiều dài cáp vật lý nên việc kết nối lưu trữ song song của SCSI yêu cầu phải gần với hệ thống máy chủ của nó, điển hình là server. Điều này sẽ tạo thành một mô hình tích hợp server và lưu trữ (server-storage).
Mô hình trên làm cho khả năng của server và khả năng lưu trữ không linh họat và cũng không hiệu quả. Sự kết hợp này chỉ khoảng từ 4 đến 10 ổ đĩa. Muốn mở rộng khả năng lưu trữ thì việc thêm nhiều server-storage là cần thiết. Nó bao gồm chi phí cho board của bộ xử lý server và các thiết bị ngoại vi. Sự phụ thuộc lẫn nhau giữa khả năng của server và lưu trữ trong mô hình này làm cho hệ thống họat động không hiệu quả và quá đắt.
Với giới hạn chiều dài cáp ít nghiêm ngặt hơn, FC-AL cho phép kết nối mạng lưu trữ và server trong môi trường SAN là độc lập nhau.
Khả năng mở rộng này cung cấp tính linh hoạt hơn và chi phí hiệu quả hơn, giúp cho khả năng lưu trữ cũng như thực hiện trên server được độc lập mà ở đây mỗi phần có thể mở rộng để cân bằng việc lưu trữ tốt nhất.
6.4. Kết nối theo modular.
Để tăng tính mềm dẻo trong khả năng xử lý server và khả năng lưu trữ dữ liệu, mạng FC-AL đưa ra khả năng mở rộng kết nối chưa được giới thiệu trong những kiến trúc trước đây. Do sử dụng các thiết bị theo modul trong mạng như hub, switch, bridge và router, các kiểu kết nối SAN cải tiến có thể mở rộng băng thông, nâng cao tính khả dụng cũng như cho phép mở rộng các ứng dụng SAN nâng cao trong việc quản lý lưu trữ và cân bằng tải.
6.5. Tính khả dụng và khả năng chịu lỗi cao.
Việc sử dụng cấu hình RAID trong lưu trữ cho khả năng chịu lỗi cao. Thực ra để tăng tính khả dụng của RAID, bên trong các ổ đĩa FC-AL được thiết kế sẵn mạch logic XOR cho khả năng RAID cấp 5. Chính vì thế khả năng chịu lỗi được cải thiện đồng thời giãm nhu cầu các bộ điều khiển RAID phức tạp, đắt tiền.
6.6. Tính dễ điều khiển.
Sự quản lý đến mức nhìn thấy node và mức thiết bị giúp dễ dàng cài đặt, triển khai và bảo trì trong bất kỳ mạng nào. Nhờ thay đổi cách tiếp cận mạng truyền thống, những thiết bị kết nối trong SAN như Hub và Switch đã tích hợp những khả năng quản lí có tính tiến hóa cao so với LAN và WAN. Một nền tảng SAN được quản lí hoàn chỉnh có khả năng theo dõi, kiểm soát từng node, vòng, thiết bị lưu trữ hay những thiết bị kết nối khác.
Các nền tảng chuẩn mở cho quản lí SAN:
• Tập lệnh SCSI
• Kỹ thuật tự báo cáo và theo dõi SCSI
• Nghi thức quản lí mạng đơn
• Quản lí cấp cao dựa trên Web.
6.7. Dễ tích hợp.
Khả năng tích hợp các giải pháp SAN vào mạng hiện có ý nghĩa to lớn. Kể từ khi xuất hiện khái niệm SAN, kiểu kết nối LAN_Server có thể là phương tiện liên thông giữa LAN và SAN, cho phép tận dụng các server đã có. Tùy chọn mở rộng cáp nối được FC_AL hỗ trợ cũng cho phép sự có mặt của SAN trong các trường đại học. Việc có nhiều loại cáp (xoắn đôi, đồng trục, quang) cũng làm khoảng cách kết nối SAN mở rộng đến 10km. Bên cạnh đó khả năng Plug_play, tự cấu hình cũng là đặc điểm quan trọng trong các thiết bị kết nối của SAN.
6.8. Khả năng ứng dụng nâng cao.
Như một sự thay thế cho kiểu giao tiếp lưu trữ SCSI cũ, băng thông và khả năng mở rộng của FC_AL đã mang lại nhiều thuận lợi. Tuy nhiên những thế mạnh của FC-AL vẫn chưa đủ để đem lại lợi thế cạnh tranh cho SAN. Những đặc tính nổi trội như khoảng cách kết nối được mở rộng, có hỗ trợ IP, sử dụng hub, bridge, switch và router cho các kiểu kết nối phức tạp, cấu trúc SAN mở ra một số khả năng mới bao gồm quản lí lưu trữ nâng cao và kỹ thuật clustering cho server-storage.
Clustering là một công nghệ máy chủ với khả năng chịu lỗi cao cung cấp những tính năng như: tính sẵn sàng và khả năng mở rộng. Công nghệ này nhóm các server và tài nguyên chung thành một hệ thống đơn có khả năng miễn dịch lỗi và tăng hiệu năng hoạt động. Các máy trạm tương tác với nhóm các server như thể nhóm các server này là một hệ thống đơn. Nếu một server trong nhóm bi hư, các server khác sẽ đảm trách phần việc của nó. Công nghệ Clustering có thể làm tăng hiệu quả hơn so với hệ thống các server đa xử lý vì có khả năng xử lý I/O tốt hơn với một số lượng lớn các Client.
6.8.1 Quản lí lưu trữ nâng cao.
Vấn đề: Áp lực từ việc gia tăng lượng dữ liệu lưu trữ, trong khi vẫn duy trì cách kháng lỗi, khả năng bảo mật một cách kịp thời.
Giải pháp: băng thông cao và kiểu kết nối linh họat sẽ làm tăng tốc tiến trình khôi phục dữ liệu, tạo thuận lợi cho khôi phục từ xa hay thiết bị lưu trữ dạng phân cấp.
Có lẽ thách thức lớn nhất mà quản lí lưu trữ đang đối mặt là nhu cầu cung cấp khả năng truy cập dữ liệu tức thời, bảo mật và hiệu quả. Muốn vượt qua thách thức này, một số vấn đề cần được làm rõ:
Giới hạn kết nối và băng thông là vấn đề chính của kiểu kết nối SCSI, server_LAN. Còn đối với SAN thì ngược lại, đây là môi trường duy nhất mở ra khả năng rộng lớn cho quản lí lưu trữ trong đó bao gồm backup, tạo bản sao và quản lí lưu trữ phân tán phân cấp dùng những thiết bị lưu trữ có tốc độ “trực tuyến” hay gần như trực tuyến.
6.8.2. Kỹ thuật Clustering cho Server-Storage.
Vấn đề: Tính kháng lỗi không đi đôi với tính kinh tế của hệ thống
Giải pháp: Dùng kỹ thuật Clustering Server-Storage, SAN dễ dàng đáp ứng tính khả dụng cao và khả năng kháng lỗi nhờ sử dụng hệ thống con về lưu trữ, server rất kinh tế.
Khi được xem là một giải pháp xử lí phân tán phía server, kỹ thuật Clustering cho Server-Storage nhanh chóng trở thành xu thế tiếp cận chính trên thị trường.
Một Cluster có nhiều server được dùng để bảo đảm khả năng chịu lỗi cũng như tăng hiệu năng hoạt động của hệ thống server sẽ được thêm vào nhóm khi nhu cầu xử lý tăng.
7. Kết luận.
Với sự phát triển của các hệ thống mạng phức tạp và các giải pháp toàn cục, người ta cần một kỹ thuật lưu trữ dễ quản lý và có hiệu năng cao. Đó là FC-AL và SAN, chúng hứa hẹn một sự phát triển mạnh về mạng lưu trữ trung tâm (network-centric).
Giải pháp và sản phẩm SAN mở hiện nay đã bắt đầu được cung cấp từ các nhà sản xuất hàng đầu, các nhà tích hợp hệ thống và các công ty bán hàng. Kèm theo đó là các bộ tương thích FC-AL, các Hub thông minh, các ổ đĩa và disk array.
Hỏi
Khái niệm này là gì vậy? Đọc qua về nó nhưng không được tường minh lắm. Bạn nào giúp mình.
Trả lời:
SAN là hệ thống mạng lưu trữ, thường được sử dụng ở những nơi lưu trữ nhiều dữ liệu như ngân hàng, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông,...các dữ liệu này cần độ an toàn, dự phòng rất cao và có thể truy xuất nhanh. SAN giúp việc sử dụng tài nguyên lưu trữ hiệu quả hơn, dễ dàng hơn trong công việc quản trị, quản lý tập trung các thao tác tăng độ an toàn, sao lưu, khôi phục khi có sự cố. SAN cũng giống như bạn đem cái hard disk trong PC lên bỏ trên Internet để có thể truy cập được vào hard disk này lấy tài liệu cho dù bạn đang ở xa nhà hay công ty. SAN có thể lưu ở ISP hoặc các nhà dịch vụ mạng. Việc này còn tuỳ ở bạn có an tâm để người khác giữ dùm tài liệu riêng của mình hay không ?
Trong hệ thống SAN có 3 thành phần chính:
- Thiết bị lưu trữ: là các tủ đĩa có dung lương lớn, khả năng truy xuất nhanh, có hỗ trợ các chức năng RAID, local Replica,...tủ đĩa này là nơi chứa dữ liệu chung cho toàn bộ hệ thống.
- Thiết bị chuyển mạch SAN: đó là các SAN switch thực hiện việc kết nối các máy chủ đến tủ đĩa.
- Các máy chủ hoặc máy trạm cần lưu trữ, được kết nối đến SAN switch bằng cáp quang thông qua HBA card.
Một trong những kỹ thuật SAN sử dụng hiện nay là Fibre Channel (FC). Kỹ thuật này đã dược chuẩn hóa bởi ANSI. Kỹ thuật Gigabit Ethernet được ra đời cũng dựa trên kỹ thuật này. Tốc độ hiện nay của Fibre Channel là 2Gbps. Ngoài ra Cisco cũng có đưa ra nhiều kỹ thuật khác cho SAN nhưng chưa được sử dụng rộng rãi: SCSI over IP, FC over Ethernet. Bây giờ ít ai dùng Fibre Channel SAN vì nó mắc hơn, và không có nhiều uyển chuyển bằng iSCSI SAN. Tuy FC SAN có hiệu suất cao hơn nhưng còn tùy hãng cần những gì.
Mỗi máy chủ cần kết nối phải được trang bị tối thiểu một HBA card, các SAN switch thông thường có 16, 24 hay 32 port. Lựa chọn tủ đĩa lưu trữ và hệ thống sao lưu dự phòng thì hơi phức tạp vì hiện nay có rất nhiều thiết bị của nhiều hãng khác nhau, đa số các hệ thống này rất mắc tiền. Khi lựa chọn tủ đĩa lưu trữ, bạn cần phải chú ý đến dung lượng cần thiết, khả năng lưu trữ tối đa, cache, IOP, khả năng remote replica,...Ngoài ra, bạn còn phải lựa chọn các phần mềm quản lý SAN, các phần mềm sao lưu,.. Các tiêu chí để chọn phần cứng lưu trữ:
- Số lượng máy chủ:==> số HBA, loại SAN switch, dung lượng thiết bị lưu trữ
-Tốc độ backup, restore,...==>performance cần thiết của SAN
- Cần bao nhiêu không gian lưu trữ và phải tính cả khả năng phát triển dự phòng vào đó nữa
Phần mềm lưu trữ: tùy kiểu backup, loại lưu trữ, loại dữ liệu cần lưu trữ mà ta sẽ chọn. Ví dụ: Veritas(Symantec), Networker (EMC)...Nói chung là hệ thống SAN giá thường rất cao, chỉ những cty lớn, nơi có nhiều dữ liệu, dữ liệu tăng lên hàng ngày rất nhiều mới cần dùng.
Hiện nay co nhiều hãng tham gia vào thị trường SAN. Nổi tiếng có những hãng: EMC, HP, SUN. Về giải pháp của IBM có thể tham khảo IBM SAN DS4800.
