СХД SAN: как безопасно хранить большие объемы данных

Совокупный объем всех данных, хранящихся в мире, удваивается каждые два года. Неудивительно, что с этим постоянно растущим объемом данных меняются и требования ИТ-компаний. Если раньше было целесообразно хранить данные на независимых устройствах хранения, то новые технологические требования, такие как виртуализация, избыточность данных и высокая доступность, требуют более глобального подхода к управлению хранением. Сеть хранения данных (SAN) представляет собой особенно элегантное решение для централизованного управления объемом дискового пространства и сетями серверов. Подобные системы хранения доступны для компаний, которые сталкиваются с большими объемами данных, которые необходимо надежно хранить и управлять ими. SAN-системы хранения позволяют повысить эффективность приложений, интенсивно использующих данные.

Как следует из названия, сеть хранения данных (SAN) — это разновидность сети, которая функционирует как соединение системы жестких дисков с серверными сетями. В SAN вся емкость хранилища, то есть такие устройства хранения, как жесткие диски, твердотельные накопители, дисковые массивы и ленточные библиотеки, объединяются в виртуальную единицу хранения, которой можно централизованно управлять. Серверы, настроенные в соответствии с этой структурой, служат основой для доступа к SAN. Сеть хранения работает наряду с локальной сетью (LAN) и предоставляет ей всю объемную память. Поэтому SAN можно рассматривать как своего рода вторичную сеть, предназначенную исключительно для передачи данных в целях хранения.

Для работы SAN не обязательно располагать в одном месте с сервером. Кроме того, они работают независимо от операционной системы компьютера, к которому осуществляется доступ; это делает их особенно идеальными для кросс-платформенных вариантов. SAN были разработаны с целью помочь решить проблемы управления, которые часто возникают при использовании выделенных серверов с жесткими дисками. Благодаря разделяемому виртуальному пространству хранения, сети хранения данных обеспечивают заметно более эффективные и гибкие решения для работы с большими объемами данных. В отличие от простых сетевых решений для хранения данных, таких как сетевые хранилища (NAS), SAN предотвращают перегрузку локальных сетей.

Из-за сложной системной архитектуры, которая отчасти требует очень дорогого оборудования, создание сети хранения данных может оказаться сложным и дорогостоящим мероприятием. Не считая кабелей и других базовых элементов, для настройки сервера SAN необходимы следующие основы:

• Ткань волоконного канала: в мире ИТ термин «ткань» охватывает сеть кабельных линий и коммутаторов, которые могут похвастаться высокой избыточностью благодаря многочисленным перекрестным соединениям. Помимо обеспечения огромной пропускной способности данных, такая структура обеспечивает высокую пропускную способность, а также повышенную надежность. Ткань, состоящая из коммутаторов волоконно-оптических каналов и оптоволоконных кабелей, составляет ядро сетей хранения данных. При этом все устройства, использующие SAN, подключаются к коммутатору волоконного канала, обеспечивая тем самым необходимые соединения, необходимые для доступа к данным в режиме реального времени между отправителями и получателями. В качестве стандартных интерфейсов для сетей хранения данных оптоволоконные каналы предназначены для обеспечения стабильной высокоскоростной передачи данных, достигающей 16 Гбит/с.

• Элементы хранения: дисковые массивы, как правило, являются основными устройствами хранения, используемыми для SAN. Именно здесь в игру вступают устройства с несколькими жесткими дисками (HDD или SSD), предназначенными для массового хранения данных. Чтобы обеспечить легкий доступ к хранимым данным, современные дисковые массивы оснащаются контроллерами, которые обеспечивают как избыточное хранение данных, так и распределение нагрузки при передаче данных. Это делает данные более безопасными и дополнительно увеличивает скорость передачи. Реализация избыточного процесса хранения данных обычно осуществляется с помощью системы RAID (избыточный массив независимых дисков), которая объединяет отдельные физические жесткие диски дискового массива в логический диск. В качестве альтернативы в SAN могут быть импортированы ленточные библиотеки или отдельные жесткие диски.

• Серверы SAN: SAN требуют специально настроенных серверов для оптимального управления доступом к данным. Это позволяет им служить связующим звеном между сетью хранения данных и оконечными устройствами, подключенными к локальной сети. Для этого к коммутатору оптоволоконного канала подключаются специальные аппаратные интерфейсы (адаптеры шины хоста, или HBA).

Сеть хранения данных специально создается для обеспечения высокой доступности. Несмотря на возможные поломки отдельных аппаратных компонентов, возможности этой компьютерной системы позволяют бесперебойно выполнять бизнес-приложения.

Циклы резервного хранения данных

Если хранилище SAN работает на дисковых массивах, то необходимая избыточность для виртуальных единиц хранения обычно обеспечивается за счет реализации RAID-массивов. Это связано с тем, что данные в полноценных системах RAID обычно зеркалируются на двух разных физических устройствах хранения. Более того, повышение доступности и снижение риска сбоев для единиц хранения может быть достигнуто путем внедрения двух RAID-контроллеров. Сценариев катастроф также можно избежать, если хранить идентичные наборы данных в двух разных местах. Создание избыточной сети хранения данных также подразумевает включение в систему надлежащей системы электропитания. Поэтому компаниям следует убедиться, что адаптеры питания оснащены резервными вентиляторами и охлаждающими элементами.

Те, кто эксплуатирует SAN, получают выгоду от объединенных возможностей различных хранилищ данных. Способность сети хранения данных объединять различные физические емкости хранения данных в надежную основу хранения является особенно привлекательной для операторов серверов. Этот вариант предоставляет пользователям серверы, которые являются одновременно независимыми от платформы и гибкими. Отделение устройств хранения от серверов позволяет легко управлять емкостью хранения и масштабировать ее по мере необходимости; кроме того, снимается излишняя нагрузка с локальной сети. Сети хранения данных на основе оптоволоконной технологии поддерживают высокую скорость передачи данных благодаря стандартному интерфейсу оптоволоконного канала.

Многопутевые и перекрестные соединения на основе ткани оптоволоконного канала предотвращают перегрузку и обеспечивают постоянную доступность данных, хранящихся в SAN. Доступ между пулами данных и пользователями может осуществляться по нескольким маршрутам. Резервное распределение данных по нескольким физическим системам гарантирует высокую безопасность сохраненных данных. Кроме того, сокращаются задержки при одновременном доступе к данным. Благодаря эффективному управлению хранением данных SAN часто используется в качестве платформы для виртуальных серверов, которые предлагаются клиентам в виде облачной инфраструктуры IaaS (инфраструктура как услуга).