Co to jest Storage Area Network (SAN)?

Zrozumieć Storage Area Networks (SAN)

Co to jest SAN i jak działa?

Storage Area Network (SAN) to specjalistyczna, szybka sieć, która łączy serwery (zwane również hostami) ze współdzielonymi pulami urządzeń pamięci masowej do usług cloud computingu. Należy traktować ją jako oddzielną sieć istniejącą obok lokalnej sieci komputerowej (LAN), ale jej jedynym celem jest obsługa ruchu związanego z przestrzenią dyskową.

Kluczową cechą rozwiązania SAN i jego urządzeń jest zapewnienie dostępu do przestrzeni dyskowej na poziomie blokowym. W systemie operacyjnym serwera podłączonego do sieci SAN, przestrzeń dyskowa pojawia się tak, jakby była przypisana lokalnie do dysku twardego, nawet jeśli fizycznie znajduje się on w innym miejscu sieci.

• Odłączona przestrzeń dyskowa: Zamiast posiadania przez każdy serwer dedykowanej przestrzeni dyskowej, SAN centralizuje zasoby pamięci masowej.
   
• Żądające danych: W przypadku gdy serwer musi odczytywać lub zapisywać dane, jego system operacyjny wysyła żądanie dostępu oparte na bloku. To żądanie jest pakowane przez kartę HBA (Host Bus Adapter) na serwerze.
   
• Sieć szkieletowa SAN: Zapytanie jest przesyłane przez sieć szkieletową SAN, która składa się z dedykowanych przełączników i (często) okablowania światłowodowego (chociaż istnieją również urządzenia SAN iSCSI oparte na sieci Ethernet). Te przełączniki kierują zapytanie do odpowiedniego urządzenia pamięci masowej.
   
• Dostęp do przestrzeni dyskowej: System pamięci masowej (np. macierz dyskowa lub flash) odbiera zapytanie, przetwarza je i uzyskuje dostęp do określonych bloków danych.
   
• Zwrot danych: System pamięci masowej wysyła dane (w przypadku zapytania odczytanego) lub potwierdzenie (w przypadku zapytania zapisu) z powrotem przez sieć szkieletową SAN do serwera.
   
• Jednostki LUN (numery jednostek logicznych): Urządzenia macierzy pamięci masowej zazwyczaj prezentują serwerom pamięć masową w postaci jednostek LUN. Jednostka LUN to zasadniczo dysk logiczny wyodrębniony ze współdzielonej puli przestrzeni dyskowej. Następnie serwery będą mogły formatować i używać tych jednostek LUN tak, jakby były dyskami lokalnymi.
   
• Strefy i maskowanie: Aby kontrolować, które serwery mają dostęp do określonych jednostek LUN, sieci SAN używają technik, takich jak dzielenie na strefy (skonfigurowane na przełącznikach SAN w celu tworzenia określonych ścieżek między urządzeniami) i maskowanie jednostek LUN (skonfigurowane na macierzy pamięci masowej w taki sposób, aby jednostki LUN były widoczne tylko dla określonych serwerów). W ten sposób zyskujesz gwarancję bezpieczeństwa i integralności danych.

Pozwala to na stworzenie wydajnego systemu, w którym wiele serwerów dedykowanych ma dostęp do zasobów współdzielonej przestrzeni dyskowej. System ten upraszcza zarządzanie, pozwala na ulepszenie wykorzystania zasobów i zapewnia zaawansowane funkcje przestrzeni dyskowej.

Podstawowe elementy sieci pamięci masowej

Działająca sieć SAN opiera się na kilku kluczowych, wspólnie działających komponentach sprzętu i zdefiniowanej programowo przestrzeni dyskowej:

• Karty HBA (Host Bus Adapters): Są to karty interfejsu zainstalowane na serwerach, które łączą je z siecią szkieletową SAN. W przypadku sieci SAN Fibre Channel są to karty HBA Fibre Channel. W przypadku sieci SAN iSCSI często można korzystać ze standardowych kart interfejsu sieciowego (NIC).
   
• Przełączniki SAN: Podobnie jak przełączniki Ethernet w sieci LAN, przełączniki SAN stanowią szkielet sieci dyskowej. Łączą one serwery (poprzez karty HBA) i systemy pamięci masowej, tworząc "szkielet" protokołu SAN.
   
• Macierze dyskowe: Są to urządzenia, które przechowują dane. Oferują one zarówno tradycyjne macierze dyskowe (wykorzystujące dyski twarde, często skonfigurowane z RAID w celu zapewnienia wydajności i redundancji), jak i nowoczesne macierze all-flash (wykorzystujące dyski półprzewodnikowe w celu uzyskania znacznie wyższej wydajności).
   
• Okablowanie i połączenia: Fizyczne łącza łączące komponenty. W sieciach SAN Fibre Channel zazwyczaj realizowane są za pomocą kabli światłowodowych i urządzeń nadawczo-odbiorczych (takich jak SFP) umożliwiających szybkie przesyłanie danych. W przypadku sieci SAN iSCSI stosowane są standardowe okablowanie sieciowe (np. Cat 6 lub wyższe) oraz nadajniki/odbiorniki Ethernet, często wyposażone w dedykowaną infrastrukturę sieciową w celu zapewnienia wydajności.
   
• Oprogramowanie do zarządzania: Oprogramowanie to jest niezbędne do konfiguracji, zarządzania, monitorowania i przydzielania protokołu SAN. Umożliwia administratorom tworzenie jednostek LUN, tworzenie stref i maskowania jednostek LUN, monitorowanie wydajności, zarządzanie pojemnością i rozwiązywanie problemów w środowisku SAN. Oprogramowanie to może być zainstalowane na dedykowanym serwerze administracyjnym lub zintegrowane z macierzami dyskowymi lub przełącznikami.

Przykłady zastosowania Storage Area Networks

Sieci pamięci masowej (SAN) są uniwersalne i wydajne, dzięki czemu nadają się do obsługi wielu wymagających środowisk IT. Ich główne atuty to centralizacja, wydajność i zaawansowane funkcje zarządzania danymi, które odpowiadają na krytyczne potrzeby różnych aplikacji biznesowych.

Wspieranie ciągłości działania i awaryjnego odzyskiwania danych

Sieci SAN odgrywają kluczową rolę w opracowaniu solidnych strategii ciągłości działania i awaryjnego odzyskiwania danych (BCDR). Dzięki centralizacji danych procesy tworzenia kopii zapasowych stają się znacznie bardziej wydajne i łatwiejsze w zarządzaniu, co pozwala na spójną ochronę danych na wielu serwerach.

Zaawansowane funkcje sieci SAN, takie jak snapshoty, umożliwiają niemal natychmiastowe kopie danych w celu szybkiego przywracania działania po błędach logicznych lub uszkodzeniu danych.

Optymalizacja infrastruktury IT przedsiębiorstwa

Przedsiębiorstwa wykorzystują protokół SAN do optymalizacji swojej infrastruktury IT, usprawniając korzystanie z urządzeń pamięci masowej, upraszczając działania edycyjne i zarządzanie oraz zwiększając ogólną wydajność systemu.

Łącząc zasoby pamięci masowej, macierze SAN eliminują częsty problem nieciągłej i niewykorzystanej pojemności, który często występuje w środowiskach pamięci masowej dołączanej bezpośrednio (DAS). Skutkuje to lepszą alokacją zasobów i zmniejszeniem TCO pamięci masowej.

Integracja z chmurą i środowiskami wirtualnymi

Sieci SAN są fundamentalną technologią wykorzystywaną przez nowoczesne, zwirtualizowane centra danych i integrację z chmurą.

Platformy wirtualizacji w dużej mierze opierają się na współdzielonej przestrzeni dyskowej, co umożliwia korzystanie z zaawansowanych funkcji, takich jak migracja na żywo wirtualnych maszyn (VM) między fizycznymi hostami bez przerwy w działaniu (np. vMotion, Live Migration), automatyczne przełączanie awaryjne o wysokiej dostępności (HA) i odporność na błędy. Macierz SAN zapewnia niezbędną solidną, wydajną i skalowalną przestrzeń dyskową do przechowywania danych, której potrzebują dynamiczne wirtualne obciążenia.

SAN vs NAS: Zrozumieć różnice

Chociaż zarówno sieci pamięci masowej (SAN), jak i sieciowa pamięć masowa (NAS) zapewniają rozwiązania sieciowej pamięci masowej, działają one na fundamentalnie różnych zasadach i są odpowiednie do różnych zastosowań. Zrozumienie tych różnic jest kluczowe dla wyboru architektury przestrzeni dyskowej dostosowanej do Twoich potrzeb

Porównanie Technologii Przechowywania

Główna różnica między SAN i NAS polega na tym, że przedstawiają one serwerom przestrzeni dyskowej do odczytu i zapisu oraz protokoły, których używają.

• SAN (Storage Area Network): Sieć SAN umożliwia dostęp do przestrzeni dyskowej na poziomie bloku. Oznacza to, że serwery podłączone do sieci SAN widzą przestrzeń dyskową tak, jakby była lokalnie podłączona do wolumenów dyskowych (LUN). Następnie serwery będą mogły formatować te jednostki LUN za pomocą własnych systemów plików. Sieci SAN zazwyczaj korzystają z protokołów o wysokiej prędkości, takich jak Fibre Channel (FC) lub iSCSI (które działają w sieci Ethernet), i działają w dedykowanej sieci, zapewniając wysoką wydajność i małe opóźnienia, odizolowane od regularnego ruchu w sieciach LAN.
   
• NAS (Network Attached Storage): Urządzenie NAS umożliwia natomiast dostęp do przestrzeni dyskowej na poziomie plików. Jest to w zasadzie serwer dedykowany. Użytkownicy i serwery mają dostęp do danych na serwerze NAS jako plików i folderów za pośrednictwem standardowych protokołów sieciowych do udostępniania plików, takich jak NFS (Network File System) dla systemów Unix/Linux lub SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System) dla Windows.

SAN można porównać do dysku twardego w trybie odczytu i zapisu na serwerze (jednak w sieci), co daje serwerowi pełną kontrolę nad systemem plików. Usługa NAS to jak dostęp do wstępnie sformatowanego współdzielonego katalogu na innym komputerze w sieci.

Kiedy wybrać SAN dla NAS

Wybór sieci SAN dla usługi NAS zależy zazwyczaj od wydajności odczytu i zapisu, wymagań dotyczących aplikacji oraz infrastruktury. SAN jest na ogół rozwiązaniem preferowanym w następujących przypadkach:

• Aplikacje o wysokiej wydajności i niewielkich opóźnieniach: Jeśli uruchamiasz aplikacje, takie jak duże bazy danych transakcyjne (np. SQL Server, Oracle), systemy planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP), takie jak serwer SAP, lub zaawansowane narzędzia do edycji wideo, które wymagają wyjątkowo szybkiego dostępu do bloków pamięci masowej z krótkim czasem odpowiedzi, architektura sieci SAN jest bardziej odpowiednia. Dostęp do sieci na poziomie bloku oraz dedykowana sieć minimalizują narzut i zapewniają wysoką wydajność I/O.
   
• Wymagające wdrożenia wirtualizacji: W przypadku szeroko zakrojonej wirtualizacji serwerów z wykorzystaniem platform, sieć SAN zapewnia solidną, wysoko przepustową przestrzeń dyskową do współdzielenia, niezbędną do realizacji zaawansowanych funkcji, takich jak migracja wirtualnych maszyn na żywo (vMotion/Live Migration), wysoka dostępność (HA) i odporność na błędy (Fault Tolerance). Funkcje te zależą od tego, czy wszystkie hosty mają jednoczesny dostęp do plików dysków maszyny wirtualnej na poziomie blokowym.
   
• Uruchamianie serwerów z współdzielonej przestrzeni dyskowej (Boot from SAN): Sieci SAN umożliwiają serwerom uruchamianie systemów operacyjnych bezpośrednio z sieciowej pamięci masowej. Jest to doskonałe rozwiązanie w przypadku infrastruktury wirtualnych pulpitów (VDI). Pozwala to tworzyć serwery bezdyskowe, upraszczać działanie sprzętu serwerowego, przyspieszać przydzielanie zasobów i poprawiać przywracanie systemu po awarii.

Podsumowując, jeśli Twoim podstawowym wymogiem jest szybki dostęp do krytycznych aplikacji na poziomie blokowym oraz rozbudowana wirtualizacja, a także dysponujesz budżetem i doświadczeniem w zakresie tworzenia bardziej złożonej infrastruktury, wybierz rozwiązanie SAN, dzięki któremu nie będziesz musiał wprowadzać zmian w swoim rozwiązaniu.

NAS pozwala na prostsze współdzielenie plików, przechowywanie danych i korzystanie z aplikacji mniej wymagających w zakresie operacji I/O. Jest to jednak rozwiązanie znacznie bardziej ekonomiczne i łatwiejsze w zarządzaniu.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Co oznacza skrót SAN?

SAN to skrót od Storage Area Network. Jest to dedykowana sieć o wysokiej prędkości zaprojektowana do łączenia serwerów ze współdzielonymi pulami urządzeń pamięci masowej, które można w razie potrzeby modyfikować.

Czym SAN różni się od NAS?

Sieć SAN zapewnia nowy dostęp do pamięci masowej na poziomie bloku, co sprawia, że jest widoczna jako dyski lokalne dla serwerów i zazwyczaj korzysta z protokołów, takich jak Fibre Channel lub iSCSI. Natomiast NAS (Network Attached Storage) umożliwia dostęp na poziomie plików za pomocą protokołów, takich jak NFS lub SMB/CIFS, przez standardową sieć LAN.

Jakie są zalety rozwiązania SAN?

Kluczowe zalety sieci SAN to wysoka wydajność dla wymagających aplikacji, wysoka skalowalność w przypadku wzrostu danych, scentralizowane zarządzanie pamięcią masową oraz zwiększona ochrona danych i możliwość awaryjnego odzyskiwania danych. Ulepsza również wykorzystanie przestrzeni dyskowej i obsługuje funkcje, takie jak klaster serwerów.

Jak działa SAN?

Sieć SAN polega na utworzeniu specjalistycznej sieci umożliwiającej wielu serwerom dostęp do skonsolidowanych macierzy dyskowych w taki sposób, jakby przestrzeń dyskowa była przyłączona lokalnie. Serwery używają kart HBA (Host Bus Adapters) do wysyłania żądań danych na poziomie blokowym za pośrednictwem przełączników SAN do systemów pamięci masowej.