Hálózatos adattárolás

Az adattárolás témaköre fokozott figyelmet kap napjaink informatikai világában, melynek oka az elektronikus formában birtokunkban lévô információk fontossága, mennyiségének folyamatos növekedése. Ezek kezelése egyre nagyobb kihívást, feladatot jelent, és talán éppen emiatt az informatika egyik jelentôsen fejlôdô ágazata az adattároló rendszerek témaköre.

Ez érzékelhetô a soros ATA (SATA) merevlemezek megjelenésén, mely a Raid rendszerek piacán is jelentôs változást eredményezett, vagy a 2,5 inches, nagy teljesítményû meghajtók piacra kerülésén, illetve a hálózatos adattárolás megvalósítását biztosító FibreChannel, iSCSI technológiák térhódításán. Ezek összességében megváltoztathatják a megszokott adattárolási koncepciót.

Hagyományos adattárolási megoldás

Ezt a módszert használják ma még a legtöbb helyen, kialakítását az ábra szemlélteti. A rendszerben minden erôforrás (szerver) saját belsô vagy külsô RAID rendszerrel van felépítve, mely általában a párhuzamos SCSI kommunikációt használja tömbön belül és hoszt oldalon egyaránt. A tároló tömbök egy PCI alapú raid vezérlôre épülnek, melyhez az egyes diszkek SCSI felületen csatlakoznak. A közelmúltban megjelent SATA diszkek ezt annyiban változtatták meg, hogy bizonyos alkalmazások esetén átvették a SCSI diszkek szerepét. Ezen megoldások elônye a nagy kapacitás és a kedvezô ár, hátránya a kisebb terhelhetôség.

Az adattárolással szemben támasztott követelmény napjainkban már nem csak a nagy kapacitások könnyû kezelhetôsége, hanem a nagy sebesség, a magas rendelkezésre állás, az adatbiztonság és a nagy távolságok áthidalása is. Ezekre a Fibre Channel (FC) alapú SAN (Storage Area Network) tároló hálózatok nyújtanak megoldást. A rendszer alapja a FC-soros kommunikáció, mely egyesíti a jól bevált párhuzamos SCSI, és a hálózati technológiát.

Az így létrejött megoldás nagy sebességû, hálózatos elrendezésû, pont-pont összeköttetést tesz lehetôvé az adatforgalomban résztvevô elemek között. Az elsô FC verzió 1, a jelenleg használt második generáció 2Gb-es adatátvitelre képes, de fejlesztés alatt van már a 10Gb-es változat is. A FC kapcsolat létrejöhet réz vagy optikai kábelen egyaránt, az elôbbi kisebb távolságok áthidalását teszi lehetôvé (maximum 25-30 méter), míg optikai szálon egy 2Gb-es link akár 10 kilométer távolságig is elvihetô.

Topológiák

Pont-pont összeköttetés
A legegyszerûbb elrendezés, mely két FC porttal rendelkezô elemet köt össze. (ábra)

Hurok topológia
A hurok topológia alkalmazása költség hatékony módon osztja meg az FC kapcsolatot több eszköz között. Az így kialakított hálózat (SAN) teljesítménye a hurokban szereplô node-ok számával csökken, ezért alkalmazása olyan esetekben ajánlott, ahol ez nem kritikus tényezô, vagy csak kis számú node kapcsolatáról van szó. Egy hurok maximum 126 darab eszköz kezelésére képes, és kialakításának alapvetôen két különbözô módja van. Az egyik, amikor FC Hub-ot vagy loop switch-et alkalmazunk, ebben az esetben a logikai hurok elrendezés csillagpontos fizikai kialakítással párosul (ábra). A másik az úgynevezett daisychained eljárás (ábra)

Fabric topológia
A legmagasabb teljesítményt biztosító SAN forma. A rendszer tartalmaz egy vagy több fabric FC switchet, melyek porton vagy portokon keresztül csatlakoznak egymáshoz. Ezek jelenleg 8, 16, 32 és 64 portos kivitelben is elérhetôk.

Amíg egy loop elrendezés teljesítménye a node-ok számának növelésével csökken, addig ez a fabric elrendezés kialakítása esetén pontosan fordítva igaz. Vagyis egy fabric SAN összteljesítménye annál nagyobb, minél több tagja van. A másik nagy elônye az, hogy a 24 bites címzésnek köszönhetô- en elméletileg egy fabric SANon belül 16 millió node kezelése lehetséges. Az igazsághoz az is hozzá tartozik, hogy ezen elônyök élvezete költséges szórakozás, hiszen egy fabric elrendezés portszámra vetített költsége közel kétszer akkora, mint a loop elrendezés esetén. Az ábra a fabric elrendezést szemlélteti.

SAN kialakításához szükséges elemek

FC hoszt csatoló
Az FC csatolók kapcsolatot teremtenek egy szerver vagy munkaállomás belsô PCI busza, és a SAN hálózat között. A legtöbb FC kártya rendelkezik meghajtó szoftverrel számos operációs rendszerhez, mely lehet Windows, Unix, Mac OS X, Linux, Netware vagy Solaris. Általában egy FC kapcsolattal rendelkeznek, de kettô vagy négy portos kártyák is léteznek. Az utóbbi változatok egyrészt a nagyobb teljesítmény elérését, másrészt a redundancia növelését biztosítják.

FC Raid
A Raid betüszó a “Redundant Array of Independent Disks”-bôl ered, és nem jelent mást, mint hogy több merevlemezt (diszket) valamilyen algoritmus szerint, egy logikai egységbe rendezünk annak érdekében, hogy redundanciát és/vagy olyan teljesítményt kapjunk, mely meghaladja egy darab diszk teljesítményét. Az algoritmus megvalósítására a kontroller hivatott, mely FC megoldásoknál jellemzôen a diszkeket befogadó házban (enclosure) helyezkedik el. Ez általában rack-szekrénybe szerelhetô, magassága három egység és 12-16 darab diszket képes fogadni, melyek lehetnek FC, SCSI vagy SATA felületûek. Az ilyen külsô raid rendszerek alkotóelemei (kontroller, tápegység, hûtôventilátor stb.) általában redundánsak és mûködés közben cserélhetôk, szolgálva ezáltal a magas fokú rendelkezésre állást.

FC Hub-ok
A FibreChannel Hub-ok biztosítják a legolcsóbb megoldást SAN kialakításához. Alkalmazásuk lehetôvé teszi egy FibreChannel hurok megosztását több eszköz között, fizikai csillagpontos elrendezésben. A legnagyobb hátránya ezen megoldásnak az, hogy a megosztott hurokban szereplô eszközök között a sávszélesség megoszlik. Ez azt jelenti, hogy a 2Gb/s sávszélesség, öt darab eszköz hubbal való összekapcsolása esetén megoszlik, így ez eszközönként 0,4Gb/s. A piacon megtalálható FC HUB-ok általában 6-12 darab FC porttal rendelkeznek, melyek vagy fix felületûek, vagy úgynevezett GBIC-ek segítségével csatlakoztathatunk optikai illetve réz kábeleket hozzájuk. Hubok alkalmazása abban az esetben ajánlott, amikor nincs szükség nagy sávszélességre.

FC Switch-ek
A fabric switch-ek alkalmazása a legnagyobb teljesítményt és rugalmasságot biztosítja SAN-ok kialakításához. Képesek az adatforgalom biztosítására két FC port között, illetve továbbítani tudnak adatokat egy másik switchen keresztül is. A vásárolható legkisebb portszámú fabric swich 8 portos, de a nagyvállalati környezetek számára rendelkezésre állnak a 64 csatlakozási ponttal rendelkezô modellek is. Ez azonban tovább növelhetô kaszkádolással, mely történhet több port felhasználásával is, ily módon létrehozható akár több száz node-ot tartalmazó SAN is.

FC Bridge
Általános jellemzôje a SAN rendszereknek az FC Bridge-ek alkalmazása. Lévén, hogy a tároló hálózatok egyik nagyon fontos elônye a szerver nélküli mentés lehetôsége, és hogy a mentôeszközök nagy többsége párhuzamos SCSI felülettel rendelkezik, ezért integrálásukat FC-SCSI bridge-ek segítségével oldják meg. Hasonló módon elképzelhetô, hogy egy szervezet meglévô SCSI diszk alrendszere (RAID) is elme legyen egy tároló hálózatnak, ezáltal a hálózatos adattárolásra való áttérés költségei csökkenthetôk.

Ezek az eszközök lehetôséget biztosítanak tehát minden IT vezetô számára, hogy a rövid távú megoldások helyett egy olyan technológiát válasszanak, mely hosszú idôre leveszi vállukról az adattárolás megoldásának terhét. Ez nem más mint a hálózatos adattárolási forma (SAN), mely képes nagy mennyiségû információt, magas teljesítmény mellett, nagy biztonsággal tárolni. Mindez költség hatékony módon alkalmazható már 2-3 szerveres környezetben is, illetve 200-300 GB hasznos kapacitás esetén. SAN hálózat néhány tipikus alkalmazási területe: Nyomdai elôkészítés, Broadcast video rendszerek, HD video rendszerek, CAD/CAM alkalmazások, Egészségügyi alkalmazások, Webes alkalmazások, Disk to Disk mentések, katasztrófatûrô megoldások.

Samarjai Zsolt
L-Sys