آشنایی با مفاهیم ذخیره سازی اطلاعات ( +Storage ) – بخش یکم

در دنیا امروز دیتا و نحوه نگهداری آن از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. لذا تکنولوژی های مختلفی به این منظور گسترش یافته است و این روند همچنان رو به گسترش است. نظر اهمیت این موضوع و آشنایی بیشتر خوانندگان گرامی با آن، برآن شدم تا طی سلسله مقالاتی، تکنولوژی های ذخیره سازی اطلاعات را بر پایه کورس +Storage ، معرفی کنم. طبعا” گستردگی موضوع سبب خواهد تا قادر به پوشش تمامی زوایای آن نباشم اما تلاش میکنم تا مفاهیم پایه ای را تبیین نمایم.

دوره + Storage، توسط شرکت CompTIA و SNIA طراحی گردیده است که از بزرگترین شرکت هایی هستند که در زمینه Data Storage فعالیت میکند.

دیوایس های گوناگونی برای ذخیره سازی دیتا مورد استفاده قرار می گیرند که مشهورترین آنها SAN است. SAN مخفف عبارت storage area network است. با توجه به مفهوم این عبارت می توان گفت : ” SAN در واقع یک Device نیست بلکه یک Network است که در پس زمینه سرور قرار می گیرد (A network behind the server ) “

سیستم‌های ذخیره سازی از نظر نحوه عملکرد به دو دسته تقسیم می شوند :

الف- Primary Storage : که در واقع RAM سیستم است و برنامه ها برای اجرا در آن load می شوند.
ب- Secondary Storage: دیسک سخت سیستم است که دیتا را نگهداری می کند.

باید توجه داشت که در اکثر موارد آنچه در مورد سرعت یک سیستم، گلوگاه می شود، Secondary Storage است.

DAS چیست ؟

DAS یک نوع Secondary Storage است و مخفف عبارت directly attached storage می باشد و به هر نوع Storage گفته می شود که مستقیما” به سرور متصل شده باشد.

Enclosure چیست ؟

یک Device است که چندین هارد دیسک را نگهداری می کند، Power آنها را فراهم می کند و با مکانیسم خاصی اجازه ارتباط همزمان آنها را با Device های دیگر می دهد. مانند :

HP D2700 Disk enclosure

همچنین Enclosure امکانی را فراهم می کند که بتوان چندین دیسک را با یک Controller مدیریت کرد. با اتصال مستقیم یک Enclosure به سرور، یک DAS ایجاد می گردد.
نکته ای در مورد Enclosure باید به آن دقت کرد آن است کهHard Disk هایی که برای یک Enclosure خریداری می شود باید در ACL کمپانی آن Enclosure وجود داشته باشد. همچنین در صورت ساپرت ، می توان از سه نوع هارد دیسک از نوع SATA,SAS یا SSD با مقادیر مختلف بر روی یک Enclosure استفاده کرد. ولی بهتر است نوع و سایزH.D.D های استفاده شده بر روی یک Enclosure یکسان باشند.

مزایا و معایب DAS :

هزینه پایینی دارد ، تنظیمات آن ساده و Web Based است.hard disk های آن را میتوان RAID نمود. Decentralized Storage System است و در نتیجه مدیریت مرکزی آن ممکن نیست و اگر تعداد سرورها زیاد بشود ، مدیریت آن مشکل می شود. چند disk enclosure را نمی توان با هم HA نمود. همچنین Performance پایینی دارد.
مسئله مهم این است که هر مشکلی که برای سروری که DAS به آن متصل می شود، پیش بیاید و از دسترس خارج شود، دیتای قرار گرفته برروی آن DAS نیز دیگر قابل دسترسی نخواهد بود.

NAS چیست ؟

NAS نوع دیگری از Secondary Storage است و مخفف عبارت Network attached storage میباشد NAS یک نوع Device است که عملکردی مشابه File Server دارد. OS آن معمولا لینوکسی است . البته NAS با OS ویندوز نیز وجود دارد. سیستم عامل ارائه شده توسط مایکروسافت برای این موضوع windows storage server نام دارد که بصورت OEMs (Original equipment manufacturers) عرضه شده است . Storage ، NASخود را در اختیار کاربران شبکه قرار می دهد.

NAS وابستگی به سرورهای خاصی ندارد ، هم NFS و هم CIFSرا پشتیبانی میکند یعنی هم با سیستم های ویندوزی و هم با سیستم های لینوکسی کار می کنند و به Network متصل می شود.

SAN چیست ؟

همانگونه که در ابتدا آمد، SAN مخفف عبارت storage area network است. SAN نیز مانند NAS Storage خود را در اختیار کاربران شبکه قرار می دهد اما تفاوت های عمده ای میان آنها وجود دارد که در ذیل به آنها اشاره می شود:
۱- NAS بصورت file based عمل می کند بدین معنا که storage خود را با یک فایل سیستم مانند NFS فرمت می کند، دیتا بر روی این storage فرمت شده قرار می گیرد واین دیتا است که در اختیار سیستم های مختلف قرار می گیرد اما Storage ، SAN خود را به صورت RAW (خام) در اختیار یک سیستم قرار می دهد و این سیستم می تواند این Storage را با فایل سیستم مورد نظر خود ، فرمت کند.

۲- Disk controller ها در SAN ، دارای feature هایی هستند که در NAS وجود ندارد.

البته باید دانست که برخی از مدل های SAN می توانند NAS هم باشند.

HP-MSA-2040 SAN Storage

همانگونه که قبلا” نیز ذکر شد، SAN یک Network است که کار اصلی آن جا به جا کردن دیتا میان سرورها و نیز storage element ها نظیر Tapeمیباشد.

SANها معمولا از یک Dedicated network استفاده می کنند که در این Network یا از یک fabric switch و یا از یک Ethernet switchاستفاده می شود. اگر پروتکل مورد استفاده در Fibre Channel، SANباشد، سوئیچ مورد استفاده Fabric Switch و اگر این پروتکل ISCSI باشد، سوئیچ مورد استفاده Ethernet ( مثلا ۳۷۵۰ Cisco ) خواهد بود.

نکته یک : دو مدیای اصلی انتقال دیتا، Copper (مس) و Fiber Optic (فیبر نوری) است. همچنین همانگونه که در بالا ذکر شد پروتکلی بنام Fibre Channel وجود دارد. برای آنکه بین این پروتکل و فیبرنوری تمایز قائل شودند و نشان دهند که بستر پروتکل Fibre Channel الزاما” نباید فیبرنوری باشد، نگارش این پروتکل را به صورت “Fibre Channel” انجام می دهند.

نکته دو : امروزه امکان انتقال Packetهایی با پروتکل ISCSI بر روی WIFI نیز پدید آمده است. این بدان معناست که SANهایی پدید آمده اند که دارای کارت شبکه Wireless هستند.

امکان اتصال مستقیم یک SAN به سرورها، به طوری که هیچ شبکه ای میان آنها وجود نداشته باشد، وجود دارد. به اینگونه اتصال SAN که بر اساس DAS Topology انجام می شود، DAS Based می گویند.

SAN Router:

SAN Routerها Device هایی هستند که از یک طرف تکنولوژی Fibre channelو از طرف دیگر تکنولوژی های IP based را ساپرت می کنند. از San Routerها هنگامی استفاده می شود که تکنولوژی انتقال در مبدا با تکنولوژی انتقال در شبکه میانه و یا در شبکه مقصد متفاوت باشد بطور مثال در شبکه مبدا از تکنولوژی Fibre channelو در شبکه واسط از تکنولوژی MPLS یا در شبکه مقصد از تکنولوژی IP based(Ethernet) استفاده شده باشد.

یکی از مهمترین مزایای استفاده از SAN، مفهوم Consolidation است. بدین معنا که Storage تمامی سرورها، متمرکز می گردد. لذا مدیریت آن و Backup از آن، ساده تر خواهد بود. اما با وجود یک SAN مشکل Single Point Failure پدید خواهد آمد. لذا برای حل این مشکل باید از وجود دو SAN استفاده شود و این SANها باید توانایی انجام Replication به صورت Controller Based را داشته باشند.

در SANهای سری EVA شرکت Device ،  HPهای Controller و Enclosure جداگانه هستند و Controller با کابل های SAS بهEnclosure ها متصل می گردد اما در برخی از سری ها مانند MSA P2000 ، یک Device واحد را تشکیل می دهند.

تعداد Enclosureهایی که یک Controllerمی تواند ساپرت کند، بسته به مدلSAN متفاوت است. تمامی دستورات Read و Write و بطور کلی دستورات عملیاتی را Controller صادر می کند. نرم افزار Controller برخی از SAN ها، Replication را ساپرت می کنند. در این صورت می گوییم آن SAN بصورت Controller Based توانایی انجام Replication را دارد.

Replication می تواند به دو فرم Sync و Async انجام شود. در فرم Data، Sync به صورت همزمان که توسط یک Write، Controller می شود، با Controller دوم Replicate می شود و در Enclosure دوم Write می شود. در فرم Async، در زمان های Schedule شده، یکSnapshot ازLUN واقع بر روی Enclosure اول گرفته می شود و با Controller دوم Replicate می شود تا توسط Controller دوم بر روی Enclosure دوم، Write شود.

MSA P2000 G3 به صورت Async، عملیات Replication را انجام می دهد.

اگر یک SAN ، بصورت Controller Based قادر به Replication نباشد، این امکان وجود دارد که از یک Deviceحد واسط میان دو SAN استفاده شود تا این Deviceعملیات Replication میان دو SAN را انجام دهد.

در سیستم های قدیمی همراه با Controller، یک سرور بنام SAN Server وجود داشت که نرم افزار مدیریتی SAN بر روی آن نصب میشد. در سیستم های جدید نرم افزار مدیریتی بر روی خود Controller نصب است و نیازی به SAN server نیست و حذف شده است.