شبکه ذخیره سازی SAN چیست؟ 

شبکه ذخیره سازی SAN چیست؟ 

شبکه ذخیره‌سازی (SAN) یک شبکه یا زیرشبکه پرسرعت اختصاصی است که مجموعه‌های مشترک دستگاه‌های ذخیره‌سازی را به چندین سرور متصل و ارائه می‌کند.

دسترسی و در دسترس بودن ذخیره‌سازی نگرانی‌های حیاتی برای محاسبات سازمانی هستند. استقرارهای سنتی دیسک‌های متصل مستقیم در داخل سرورهای منفرد می‌توانند یک گزینه ساده و ارزان برای بسیاری از برنامه‌های سازمانی باشند، اما دیسک‌ها – و داده‌های حیاتی که این دیسک‌ها در خود جای داده‌اند – از طریق یک رابط اختصاصی مانند SAS به سرور فیزیکی متصل هستند. محاسبات سازمانی مدرن اغلب به سطح بسیار بالاتری از سازماندهی، انعطاف‌پذیری و کنترل نیاز دارد. این نیازها باعث تکامل شبکه ناحیه ذخیره‌سازی (SAN) شد.

فناوری SAN با ارائه یک شبکه جداگانه، اختصاصی، بسیار مقیاس‌پذیر و با کارایی بالا که برای اتصال متقابل تعداد زیادی سرور به آرایه‌ای از دستگاه‌های ذخیره‌سازی طراحی شده است، به تقاضاهای پیشرفته ذخیره‌سازی سازمانی پاسخ می‌دهد. سپس می‌توان ذخیره‌سازی را به عنوان مجموعه‌های منسجم یا لایه‌ها سازماندهی و مدیریت کرد. یک SAN سازمان را قادر می‌سازد تا با ذخیره‌سازی به عنوان یک منبع جمعی واحد رفتار کند که همچنین می‌تواند به صورت مرکزی تکثیر و محافظت شود، در حالی که فناوری‌های اضافی مانند حذف داده‌های تکراری و RAID می‌توانند ظرفیت ذخیره‌سازی را بهینه کرده و انعطاف‌پذیری ذخیره‌سازی را در مقایسه با ذخیره‌سازی متصل مستقیم سنتی (DAS) به طور چشمگیری بهبود بخشند.

شبکه‌ SAN  برای چه مواردی استفاده می‌شوند؟

به زبان ساده، SAN شبکه‌ای از دیسک‌ها است که توسط شبکه‌ای از سرورها به آن دسترسی پیدا می‌شود. چندین کاربرد رایج برای SAN در محاسبات سازمانی وجود دارد. یک SAN معمولاً برای تجمیع ذخیره‌سازی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، معمول است که یک سیستم کامپیوتری، مانند یک سرور، شامل یک یا چند دستگاه ذخیره‌سازی محلی باشد. اما یک مرکز داده را با صدها سرور در نظر بگیرید که هر کدام ماشین‌های مجازی را اجرا می‌کنند که می‌توانند در صورت تمایل بین سرورها مستقر و منتقل شوند. اگر داده‌های یک بار کاری در آن ذخیره‌سازی محلی ذخیره شده باشد، در صورت مهاجرت بار کاری به سرور دیگر یا در صورت خرابی سرور، ممکن است لازم باشد داده‌ها نیز منتقل یا بازیابی شوند. به جای تلاش برای سازماندهی، ردیابی و استفاده از دیسک‌های فیزیکی واقع در سرورهای منفرد در سراسر مرکز داده، یک کسب‌وکار ممکن است تصمیم بگیرد که ذخیره‌سازی را به یک زیرسیستم ذخیره‌سازی اختصاصی، مانند یک آرایه ذخیره‌سازی، منتقل کند، جایی که ذخیره‌سازی می‌تواند به طور جمعی تهیه، مدیریت و محافظت شود.

یک SAN همچنین می‌تواند در دسترس بودن ذخیره‌سازی را بهبود بخشد. از آنجا که SAN اساساً یک ساختار شبکه از رایانه‌ها و دستگاه‌های ذخیره‌سازی متصل به هم است، اختلال در یک مسیر شبکه معمولاً با فعال کردن یک مسیر جایگزین از طریق ساختار SAN قابل رفع است. بنابراین، خرابی یک کابل یا دستگاه، ذخیره‌سازی را برای بارهای کاری سازمانی غیرقابل دسترس نمی‌گذارد. همچنین، توانایی رفتار با ذخیره‌سازی به عنوان یک منبع جمعی می‌تواند با از بین بردن دیسک‌های “فراموش شده” در سرورهای کم استفاده، استفاده از ذخیره‌سازی را بهبود بخشد. در عوض، SAN یک مکان مرکزی برای تمام ذخیره‌سازی ارائه می‌دهد و مدیران را قادر می‌سازد تا دستگاه‌های ذخیره‌سازی را به طور جمعی مدیریت کنند.

همه این موارد استفاده می‌توانند با بهبود توانایی IT در پشتیبانی از بارهای کاری سازمانی، انطباق نظارتی، بازیابی پس از فاجعه (DR) و تداوم کسب‌وکار (BC) سازمان را افزایش دهند. اما برای درک ارزش فناوری SAN، مهم است که بدانیم چگونه یک SAN با DAS سنتی متفاوت است. با DAS، یک یا چند دیسک مستقیماً از طریق یک رابط ذخیره‌سازی اختصاصی مانند SATA یا SAS به یک رایانه خاص متصل می‌شوند. دیسک‌ها اغلب برای نگهداری برنامه‌ها و داده‌هایی استفاده می‌شوند که قرار است روی آن سرور خاص اجرا شوند. اگرچه دستگاه‌های DAS روی یک سرور می‌توانند از سرورهای دیگر قابل دسترسی باشند، اما ارتباط از طریق شبکه IP مشترک – LAN – در کنار سایر ترافیک برنامه‌ها انجام می‌شود. دسترسی و جابجایی مقادیر زیادی داده از طریق شبکه IP روزمره می‌تواند زمان‌بر باشد و تقاضای پهنای باند ناشی از جابجایی‌های بزرگ داده می‌تواند بر عملکرد برنامه‌ها در سرور تأثیر بگذارد.

یک SAN به روشی کاملاً متفاوت عمل می‌کند. SAN تمام دیسک‌ها را به یک شبکه ناحیه ذخیره‌سازی اختصاصی متصل می‌کند. این شبکه اختصاصی جدا از LAN مشترک وجود دارد. این رویکرد هر یک از سرورهای متصل به SAN را قادر می‌سازد تا به هر یک از دیسک‌های متصل به SAN دسترسی پیدا کند و به طور مؤثر با ذخیره‌سازی به عنوان یک منبع جمعی واحد رفتار کند. هیچ یک از داده‌های ذخیره‌سازی SAN نیازی به عبور از LAN ندارند – نیازهای پهنای باند LAN را کاهش داده و عملکرد LAN را حفظ می‌کنند. از آنجا که SAN یک شبکه اختصاصی جداگانه است، این شبکه می‌تواند برای تأکید بر عملکرد و انعطاف‌پذیری طراحی شود، که برای برنامه‌های سازمانی مفید است. یک SAN می‌تواند از تعداد بسیار زیادی دستگاه ذخیره‌سازی پشتیبانی کند، و آرایه‌های ذخیره‌سازی – زیرسیستم‌های ذخیره‌سازی ویژه طراحی شده – که از SAN پشتیبانی می‌کنند، می‌توانند تا صدها یا حتی هزاران دیسک را در خود جای دهند. به طور مشابه، هر سروری با یک رابط SAN مناسب می‌تواند به SAN و پتانسیل ذخیره‌سازی عظیم آن دسترسی پیدا کند، و یک SAN می‌تواند از بسیاری از سرورها پشتیبانی کند.

دو نوع اصلی فناوری و رابط شبکه برای SAN استفاده می‌شود:

کانال فیبر (Fibre Channel): FC یک شبکه پرسرعت است که به دلیل توان عملیاتی بالا و تأخیر کم شناخته شده است و هنگام استفاده از کابل‌کشی و رابط‌های فیبر نوری، نرخ داده تا 128 گیگابیت بر ثانیه را در فواصل شهری – تا حدود 6 مایل یا 10 کیلومتر – ارائه می‌دهد. این نوع شبکه اختصاصی به طور بالقوه امکان تجمیع ذخیره‌سازی در سطح بلوک را در یک مکان فراهم می‌کند، در حالی که سرورها می‌توانند در سراسر ساختمان‌های دانشگاه یا یک شهر توزیع شوند. کابل‌کشی مسی سنتی و رابط‌های FC مربوطه نیز در صورت وجود ذخیره‌سازی و سرورها در یک مکان و عدم تجاوز از فواصل 100 فوت (10 متر) قابل استفاده هستند. اخیراً، نامگذاری و تعیین توان عملیاتی FC به Gigabit FC تغییر یافته است و آخرین تکرارهای رابط، به ترتیب 128 و 256 GFC را وعده می‌دهند. به عنوان یک رابط شبکه، FC از چندین توپولوژی از جمله نقطه به نقطه، حلقه داوری شده و ساختار سوئیچ شده، مانند اترنت مدرن، پشتیبانی می‌کند. FC با استقرار آداپتورهای گذرگاه میزبان FC (HBA) در هر سرور، دستگاه ذخیره‌سازی یا سوئیچ‌های شبکه FC یا سایر دستگاه‌های شبکه پیاده‌سازی می‌شود. هر HBA شامل یک یا چند پورت است که در آن داده‌ها مبادله می‌شوند. پورت‌ها می‌توانند مجازی یا فیزیکی باشند و پورت‌های فیزیکی از طریق کابل‌هایی به هم متصل می‌شوند که به HBAها و سوئیچ‌ها اجازه می‌دهند یک ساختار شبکه را تشکیل دهند.

iSCSI: iSCSI نوع دیگری از شبکه است که برای اتصال محاسبات با ذخیره‌سازی مشترک در نظر گرفته شده است. این شبکه می‌تواند با سرعت‌های تا 100 گیگابیت بر ثانیه کار کند اما چندین ساده‌سازی برای اپراتورهای مرکز داده ارائه می‌دهد. در حالی که FC یک طراحی شبکه منحصر به فرد و بسیار تخصصی ارائه می‌دهد، iSCSI بسته‌های داده و دستورات بلوک SCSI سنتی را با فناوری شبکه اترنت و TCP/IP رایج ادغام می‌کند. این امر شبکه‌های ذخیره‌سازی iSCSI را قادر می‌سازد تا از همان کابل‌کشی، آداپتورهای شبکه، سوئیچ‌ها و سایر اجزای شبکه مورد استفاده در هر شبکه اترنت استفاده کنند. در بسیاری از موارد، iSCSI می‌تواند روی همان LAN اترنت – بدون LAN جداگانه – کار کند و می‌تواند داده‌ها را در سراسر LAN، WAN و حتی اینترنت مبادله کند. سیستم عامل هر سرور دسترسی به داده‌های iSCSI را به عنوان یک دیسک SCSI متصل محلی دیگر می‌بیند. iSCSI با استفاده از مفاهیم آغازگر و هدف عمل می‌کند. یک آغازگر معمولاً یک سرور است که در SAN iSCSI شرکت می‌کند و دستورات SCSI را از طریق یک شبکه IP ارسال می‌کند. آغازگرها می‌توانند مبتنی بر نرم‌افزار، مانند یک سیستم عامل، یا مبتنی بر سخت‌افزار، مانند یک آرایه ذخیره‌سازی، باشند. یک هدف اغلب یک منبع ذخیره‌سازی – مانند یک دستگاه ذخیره‌سازی هارد دیسک متصل به شبکه اختصاصی – است، اما می‌تواند یک رایانه دیگر نیز باشد.

نحوه عملکرد SAN  

SAN اساساً شبکه‌ای است که برای اتصال سرورها با ذخیره‌سازی در نظر گرفته شده است. هدف هر SAN این است که ذخیره‌سازی را از سرورهای منفرد خارج کرده و ذخیره‌سازی را به طور جمعی در جایی قرار دهد که منابع ذخیره‌سازی بتوانند به صورت مرکزی مدیریت و محافظت شوند. چنین تمرکزی می‌تواند به صورت فیزیکی، مانند قرار دادن دیسک‌ها در یک زیرسیستم ذخیره‌سازی اختصاصی مانند یک آرایه ذخیره‌سازی، انجام شود. اما تمرکز به طور فزاینده‌ای می‌تواند به صورت منطقی از طریق نرم‌افزار – مانند VMware vSAN – که برای یافتن و جمع‌آوری ذخیره‌سازی موجود به مجازی‌سازی متکی است، انجام شود.

با اتصال ذخیره‌سازی جمعی به سرورها از طریق یک شبکه جداگانه – جدا از LAN سنتی – عملکرد ترافیک ذخیره‌سازی می‌تواند بهینه و تسریع شود زیرا ترافیک ذخیره‌سازی دیگر نیازی به رقابت برای پهنای باند LAN مورد نیاز سرورها و بارهای کاری آنها ندارد. بنابراین، بارهای کاری سازمانی به طور بالقوه می‌توانند دسترسی سریع‌تری به حجم شگفت‌انگیزی از ذخیره‌سازی داشته باشند. یک SAN عموماً به عنوان مجموعه‌ای از سه لایه متمایز در نظر گرفته می‌شود: لایه میزبان، لایه ساختار و لایه ذخیره‌سازی. هر لایه دارای اجزا و ویژگی‌های خاص خود است.

لایه میزبان. لایه میزبان نشان دهنده سرورهایی است که به SAN متصل هستند. در بیشتر موارد، میزبان‌ها – سرورها – بارهای کاری سازمانی مانند پایگاه‌های داده را اجرا می‌کنند که به دسترسی به ذخیره‌سازی نیاز دارند. میزبان‌ها معمولاً از اجزای LAN سنتی – اترنت – برای فعال کردن ارتباط سرور و بار کاری آن با سایر سرورها و همچنین کاربران استفاده می‌کنند. با این حال، میزبان‌های SAN همچنین شامل یک آداپتور شبکه جداگانه هستند که به دسترسی SAN اختصاص داده شده است. آداپتور شبکه مورد استفاده برای بیشتر SANهای FC، آداپتور گذرگاه میزبان (HBA) نامیده می‌شود. مانند بیشتر آداپتورهای شبکه، HBA FC از سیستم عامل HBA و همچنین یک درایور دستگاه که HBA را به سیستم عامل سرور متصل می‌کند، استفاده می‌کند. این پیکربندی به بار کاری اجازه می‌دهد تا دستورات و داده‌های ذخیره‌سازی را از طریق سیستم عامل به SAN و منابع ذخیره‌سازی آن منتقل کند. FC یکی از محبوب‌ترین و قدرتمندترین فناوری‌های SAN موجود است، اما سایر فناوری‌های SAN که به طور گسترده پذیرفته شده‌اند شامل InfiniBand و iSCSI هستند. هر فناوری مجموعه هزینه‌ها و مصالحه‌های خاص خود را دارد، بنابراین سازمان باید هنگام انتخاب فناوری SAN، نیازهای بار کاری و ذخیره‌سازی خود را به دقت در نظر بگیرد. در نهایت، لایه‌های میزبان، ساختار و ذخیره‌سازی باید از یک فناوری SAN یکسان استفاده کنند.

لایه ساختار. لایه ساختار نشان دهنده کابل‌کشی و دستگاه‌های شبکه است که ساختار شبکه‌ای را تشکیل می‌دهند که میزبان‌های SAN و ذخیره‌سازی SAN را به هم متصل می‌کند. دستگاه‌های شبکه SAN در لایه ساختار می‌توانند شامل سوئیچ‌های SAN، دروازه‌ها، روترها و پل‌های پروتکل باشند. کابل‌کشی و پورت‌های مربوطه دستگاه‌های ساختار SAN می‌توانند از اتصالات فیبر نوری – برای ارتباطات شبکه دوربرد – یا کابل‌های مبتنی بر مس سنتی برای ارتباطات شبکه محلی برد کوتاه استفاده کنند. تفاوت بین یک شبکه و یک ساختار، افزونگی است: در دسترس بودن چندین مسیر جایگزین از میزبان‌ها به ذخیره‌سازی در سراسر ساختار. هنگام ساخت یک ساختار SAN، معمولاً چندین اتصال برای فراهم کردن چندین مسیر پیاده‌سازی می‌شود. اگر یک مسیر آسیب ببیند یا مختل شود، ارتباط SAN از یک مسیر جایگزین استفاده خواهد کرد.

لایه ذخیره‌سازی. لایه ذخیره‌سازی از دستگاه‌های ذخیره‌سازی مختلف تشکیل شده است که در مجموعه‌های ذخیره‌سازی، لایه‌ها یا انواع مختلف جمع‌آوری شده‌اند. ذخیره‌سازی معمولاً شامل HDDهای مغناطیسی سنتی است اما می‌تواند شامل SSDها به همراه دستگاه‌های رسانه نوری مانند درایوهای CD و DVD و درایوهای نوار نیز باشد. بیشتر دستگاه‌های ذخیره‌سازی در یک SAN در گروه‌های RAID فیزیکی سازماندهی می‌شوند که می‌توان از آنها برای افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی، بهبود قابلیت اطمینان دستگاه ذخیره‌سازی یا هر دو استفاده کرد. موجودیت‌های ذخیره‌سازی منطقی، مانند گروه‌های RAID یا حتی پارتیشن‌های دیسک، هر کدام یک LUN منحصر به فرد به آنها اختصاص داده می‌شود که همان هدف اساسی یک حرف درایو دیسک، مانند C یا D را دارد. بنابراین، هر میزبان SAN به طور بالقوه می‌تواند به هر LUN SAN در سراسر ساختار SAN دسترسی پیدا کند. با سازماندهی منابع ذخیره‌سازی و تعیین موجودیت‌های ذخیره‌سازی به این روش، یک سازمان می‌تواند تعیین کند که کدام میزبان می‌تواند به LUNهای خاص دسترسی داشته باشد، و به کسب‌وکار اجازه می‌دهد تا کنترل دقیق بر دارایی‌های ذخیره‌سازی سازمان اعمال کند. دو روش اساسی برای کنترل مجوزهای SAN وجود دارد: پوشاندن LUN و منطقه‌بندی. پوشاندن اساساً فهرستی از LUNهایی است که برای یک میزبان SAN غیرقابل دسترس هستند یا نباید توسط آن دسترسی پیدا کنند. در مقایسه، منطقه‌بندی دسترسی میزبان به LUNها را با پیکربندی خود ساختار کنترل می‌کند و دسترسی میزبان به LUNهای ذخیره‌سازی را که در یک منطقه SAN تأیید شده – مجاز – هستند، محدود می‌کند. یک SAN همچنین از مجموعه‌ای از پروتکل‌ها استفاده می‌کند که نرم‌افزار را قادر می‌سازد تا با ذخیره‌سازی ارتباط برقرار کند یا داده‌ها را برای ذخیره‌سازی آماده کند. رایج‌ترین پروتکل، پروتکل کانال فیبر (FCP) است که دستورات SCSI را بر روی فناوری FC نگاشت می‌کند. SANهای iSCSI از پروتکل iSCSI استفاده می‌کنند که دستورات SCSI را بر روی TCP/IP نگاشت می‌کند. اما ترکیبات پروتکل دیگری نیز وجود دارد، مانند ATA over Ethernet، که دستورات ذخیره‌سازی ATA را بر روی اترنت نگاشت می‌کند، و همچنین Fibre Channel over Ethernet (FCoE) و سایر پروتکل‌های کمتر استفاده شده – از جمله iFCP، که FCP را بر روی IP نگاشت می‌کند، و iSCSI Extensions for RDMA، که iSCSI را بر روی InfiniBand نگاشت می‌کند. فناوری‌های SAN اغلب از چندین پروتکل پشتیبانی می‌کنند و به اطمینان از اینکه همه لایه‌ها، سیستم عامل‌ها و برنامه‌ها می‌توانند به طور مؤثر ارتباط برقرار کنند، کمک می‌کنند.  

مدیریت SAN

یک SAN چالش‌های مدیریتی جدی ایجاد می‌کند. شبکه فیزیکی می‌تواند پیچیده باشد و نیاز به نظارت مداوم دارد. علاوه بر این، پیکربندی منطقی شبکه – مانند پوشاندن LUN، منطقه‌بندی و عملکردهای خاص SAN، مانند تکثیر و حذف داده‌های تکراری – می‌تواند تغییر کند و نیاز به توجه منظم داشته باشد. برای حفظ عملکرد مطلوب SAN، مدیران SAN باید چندین بهترین روش مدیریت را در نظر بگیرند.

1. برخی از مهم‌ترین روش‌ها از نظارت و گزارش‌دهی SAN استفاده می‌کنند. مدیران باید برای بررسی معیارها یا شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) در چندین حوزه SAN وقت بگذارند:

   • هر گونه KPI مربوط به زیرسیستم‌های آرایه ذخیره‌سازی خاص، مانند توان عملیاتی خواندن/نوشتن برای هر آرایه؛
   • هر گونه KPI مربوط به ساختار SAN یا شبکه، مانند اعتبارات بافر کم یا بدون اعتبار در یک سوئیچ SAN یا پورت‌های بدون صاحب با تغییرات منطقه‌بندی در طول زمان؛
   • هر گونه KPI مربوط به عملکرد I/O یا بار کاری سرور میزبان، مانند توان عملیاتی I/O، برای هر ماشین مجازی که به SAN دسترسی دارد؛
   • هر گونه KPI مربوط به ظرفیت SAN/LUN – به دنبال روندها یا کمبودهای ظرفیت باشید.

   با پیاده‌سازی یک فرآیند بررسی منظم و بهره‌گیری از ویژگی‌های هشدار و گزارش‌دهی در SAN، یک مدیر می‌تواند دید واضحی از سلامت SAN داشته باشد و اقدامات پیشگیرانه‌ای را برای حفظ عملکرد صحیح SAN انجام دهد.

   علاوه بر این، مدیریت SAN می‌تواند از ویژگی‌ها و عملکردهایی که برای خودکارسازی SAN یا کاهش اختلالات ذخیره‌سازی طراحی شده‌اند، بهره‌مند شود. به عنوان مثال، SANهایی که امکان استفاده از سیاست‌ها را برای وظایفی مانند تخصیص و حفاظت از داده‌ها فراهم می‌کنند، می‌توانند به مدیران کمک کنند تا از اشتباهات و سهل‌انگاری‌هایی که می‌توانند منجر به اتلاف فضای ذخیره‌سازی یا به خطر افتادن امنیت شوند، جلوگیری کنند. به طور مشابه، استفاده از ویژگی‌هایی مانند تکثیر بومی می‌تواند به محافظت از داده‌های ارزشمند و در عین حال حفظ دسترسی مداوم به آن داده‌ها کمک کند.

   مدیریت از راه دور SAN یک نیاز رو به رشد برای مدیریت SAN است. این امر امکان ساخت SANها در خارج از مرکز داده اصلی در مکان‌های دورافتاده یا پشتیبانی یک مدیر SAN از یک یا چند SAN از هر نقطه جهان را فراهم می‌کند. مدیریت از راه دور SAN نیازمند یک اتصال شبکه قابل اعتماد بین ابزار مدیریت – مدیر – و SAN در حال مدیریت است. ابزار از راه دور باید بتواند جزئیات جامع سلامت SAN، مانند KPIهای ذکر شده در بالا، را منتقل کند، از تخصیص پشتیبانی کند و بتواند تشخیص‌ها را برای کمک به یافتن و رفع مشکلات احتمالی SAN راه‌اندازی کند. ابزارهای رایج مدیریت از راه دور SAN شامل SolarWinds Storage Resource Monitor، IntelliMagic Vision for SAN و EG Innovations Infrastructure Monitoring هستند.