Przełączniki SAN
ITpedia
Przełączniki osadzane
Zależnie od tego z wykorzystaniem jakiego protokołu pracuje urządzenie SAN czy NAS (Fibre Channel, iSCSI lub IP), kontroler pamięci masowej konwertuje dane (obsługując w ten sposób komunikację między układem frontowym urządzenia a magistralą obsługującą zaplecze), używając protokołu FC-AL. (Fibre Channel Arbitrated Loop) zarządzającego współużytkowaną magistralą danych.
Każdy z pakietów krążących po klasycznej pętli arbitrażowej FC-AL. Musi przechodzić przez poszczególne urządzenia tworzące tę pętlę. Każde urządzenie dodaje opóźnienie i, co ważne, są to wszystko pojedyncze punkty awarii, które powodują, że dostępność aplikacji SAN maleje. Pętlą FC-AL zarządzają kontrolery umieszczone w urządzeniach. To one ustalają, czy pętla jest wolna, i następnie wysyłają do stacji docelowej polecenia, które przygotowują grunt do transmitowania danych (zapisywanie danych lub odczyt danych). Układ obsługujący zaplecze urządzenia (współużytkowana magistrala danych) używa protokołu FC-AL., zapewniając każdemu dyskowi połączenie pracujące w trybie punkt-punkt.
Technologia osadzania przełączników to nowa jakość, ponieważ przełącznik znajduje się na jednym układzie scalonym, który integruje wiele elementów: krzyżową przełącznicę, układy szeregujące i deszeregujące dane oraz system diagnozujący pracę przełącznika.
Stacje pamięci masowej mają konstrukcję pojedynczej obudowy, w której znajdują się dyski twarde (system znany pod nazwą JBOD, czyli Just a Bunch Of Disks). Do tej pory producenci rzadko osadzali przełączniki w stacjach JBOD, ponieważ stopień integracji poszczególnych elementów pozostawiał wiele do życzenia i występowały określone problemy z zasilaniem czy wydzielanym ciepłem, nie mówiąc już o tym, że cena urządzenia rosła. Obecnie coraz więcej stacji JBOD zawiera przełączniki, dlatego powinno się im nadawać nazwę SBOD (Switched Bunch of Disks). W stacjach SBOD proces ustalania połączeń przebiega bardzo szybko i redukuje opóźnienia. Po tym gdy stacja inicjująca przejmuje kontrolę nad połączeniem, komunikuje się szybko ze stacją docelową i natychmiast zaczyna wymieniać z nią dane. Stacja inicjująca i stacja docelowa wymieniają dane w trybie punkt-punkt. W tym samym czasie inne stacje mogą nawiązywać ze sobą równoczesne połączenia pracujące też w trybie punkt-punkt.
Urządzenia z osadzonymi przełącznikami pracują niezawodnie, zwiększają niezawodność pracy sieci SAN i ułatwiają zadanie zarządzania takim środowiskiem (łatwiejsza diagnostyka). Administrator może też definiować reguły wysokiego poziomu rządzące siecią SAN, będąc pewnym, że będą one przestrzegane na najniższych poziomach (przez urządzenia zawierające osadzone przełączniki). Można wtedy np. Zdefiniować regułę, aby uszkodzony dysk (lub taki, który powoduje zbyt wiele błędów) był automatycznie usuwany z systemu.
Urządzenia z osadzonymi przełącznikami usuwają „wąskie gardła”, które są bolączką tradycyjnych systemów SAN opartych na współużytkowanych infrastrukturach sieciowych. Kolejne korzyści to niższa cena aplikacji i możliwość automatyzowania wielu zadań wykonywanych w środowiskach sieciowych obsługujących pamięci masowe.
Przełączniki inteligentne
A jak w przyszłości będzie realizowana idea wirtualizacji danych? Bo chyba nikt nie ma wątpliwości, że urządzenia (lub oprogramowanie) wirtualizujące pamięci masowe będą w przyszłości stanowić ważną i nieodzowną część każdego systemu informatycznego. Co do tego nie ma sporu.
Specjaliści przewidują, iż będą to wyspecjalizowane przełączniki, obdarzone specyficzną inteligencją. Taki wyspecjalizowany przełącznik będzie świadczyć wiele usług (archiwizowanie danych, zapis lustrzany danych, pojemność na żądanie, wykonywanie migawkowych kopii danych czy replikowanie danych), które wykorzystują technologię wirtualizowania danych. Przyglądając się siedmiu największym producentom pamięci masowych (HP, EMC, Sun, Network Appliance, IBM i Hitachi Data Systems), można zauważyć, że tylko kilka z nich ma określone do końca strategie wirtualizowania zasobów.
Sieci SAN, w których wiele zadań związanych z zarządzaniem danymi wykonują przełączniki, są kuszące, jednak trzeba tu od razu zaznaczyć, iż znaczące korzyści z takiego rozwiązania mogą odnieść głównie większe systemy informatyczne, w których pracuje duża liczba serwerów i macierzy dyskowych. W klasycznych sieciach SAN takie operacje, jak wirtualizowanie danych, wykonywanie migawek kopii danych, replikowanie danych czy mirroring (lustrzane kopie danych) są realizowane na poziomie serwerów i hostów.
Oznacza to, że wdrażając np. Aplikację wirtualizującą dane (która zakłada, że serwery będą postrzegać wszystkie dane przechowywane w pamięciach masowych jako jedną spójną pulę), oprogramowanie realizujące takie zadanie musi być instalowane i uruchamiane na każdym serwerze. Jeśli w sieci pracują serwery oparte na trzech różnych systemach operacyjnych (np. NT, Solaris i HP-UX), to administrator musi kupić trzy różne pakiety, wirtualizując dane. I tu nasuwa się pytanie. Czy wirtulizowaniem danych nie mogłyby się zająć przełączniki? Odpowiedź brzmi - mogłyby, tym bardziej iż instalowane w ich pamięciach programy nie różniłyby się znacząco od oprogramowania instalowanego na serwerach.
W klasycznych konfiguracjach, gdy pamięć jest podłączona do serwera, użytkownicy sieci SAN mający dostęp do tego serwera mogą korzystać wyłącznie z usług tej konkretnej pamięci. Po wyposażeniu przełączników obsługujących sieć SAN w inteligencję, jej użytkownicy będą mieli dostęp do wielu serwerów i dołączonych do nich pamięci masowych, nie mówiąc już o tym, że skalowanie takich systemów nabiera nowej jakości.
Podczas gdy aplikacje wirtualizujące dane można przenieść bez większych kłopotów do przełączników, to w przypadku innych aplikacji obdarzonych inteligencją sprawa nie jest taka prosta. Takie zadania, jak awaryjne przełączanie serwerów i ścieżek, zawsze muszą być usytuowane na serwerach. To właśnie oprogramowanie uruchomione na serwerze pracuje w ten sposób, że próbuje uzyskać dostęp do przełącznika i jeśli mu się to nie udaje (awaria przełącznika), podejmuje decyzję o tym, że należy skorzystać z usług innego węzła sieci. To samo dotyczy takich aplikacji, jak buforowanie danych dyskowych czy systemy RAID. Muszą być one instalowane jak najbliżej macierzy dyskowych.
Wiele też zależy od granulacji systemów, którymi zarządzamy. Jeśli mamy np. Bibliotekę taśmową i chcemy sprawdzić, jaki jest jej stan i wydajność, jest to zupełne inne zadanie niż bieżące zarządzanie danymi przechowywanymi przez tę bibliotekę. To zadanie lokalne, z tym że słowo „lokalne” odnosi się do konkretnej biblioteki, stacji pamięci masowej czy macierzy. Dlatego aplikacja realizujące takie zadanie nie powinna rezydować w pamięci przełącznika.
Trudno sobie wyobrazić sytuację, w której producent przełącznika wyposaża go w oprogramowanie zdolne określić, czy stacja pamięci taśmowej nie jest jeszcze przepełniona danymi, i sprawdzić inne parametry informujące administratora o jej stanie.
Specjaliści podkreślają, że inteligentne aplikacje uruchamiane w przełącznikach mogą operować na wyższych poziomach. Co należy rozumieć pod pojęciem „wyższy poziom”? Na przykład sytuację, gdy dane są przesyłane między systemami pamięci masowych opartymi na różnych platformach lub między heterogenicznymi serwerami. Wtedy inteligencja usytuowana w centralnym punkcie sieci, czyli w rozbudowanym przełączniku, ma prawo bytu. Inteligentne przełączniki pamięci masowych obsługują wiele protokołów należących do rodzin SAN i NAS oraz tworzą centralną pulę danych, dostarczając je klientom w postaci zasobu będącego blokiem lub plikiem, zależnie od potrzeb zgłaszanych przez aplikację. Przełącznik potrafi też równoważyć obciążenia, posługując się wydajnymi algorytmami opartymi na protokole IP, dlatego jest bardzo wydajny. Silną stroną przełączników jest szybko pracujący aparat przełączania i transmitowania danych oparty na krzyżowej magistrali danych przełączającej pakiety, stanowiącej integralną część jądra przełącznika.
Jeśli inteligentna aplikacja ma rezydować nie w pamięci serwera, ale w urządzeniach zawiadujących pakietami krążącymi po sieci SAN, czy powinien to być przełącznik, czy też dedykowane urządzenie? Niektórzy producenci przełączników SAN deklarują, że ich produkty są przygotowane na tę pierwszą ewentualność. Inne firmy zapewniają, że aplikacje takie należy instalować na ich dedykowanych urządzeniach sieciowych. Tak naprawdę mogłyby to być nawet pecety, gdyby nie to, że nie są one przygotowane do obsługiwania pamięci masowych (magistrale PCI i układy I/O instalowane w pecetach generują zbyt duże opóźnienia, co znacznie zmniejsza wydajność całego układu).
Wiele zależy też od kosztów. Jeśli trzy urządzenia sieciowe kosztują mniej niż jeden inteligentny przełącznik, to niejeden administrator zdecyduje się na urządzenia sieciowe. Chyba że przedsiębiorstwo jest na tyle bogate, iż nie liczy się z kosztami. Przekładając to na polskie warunki, można się domyślić, że przedsiębiorstwa będą optować za jak najtańszymi rozwiązaniami. W każdym razie pytanie, przełącznik czy dedykowane urządzenie sieciowe, pozostaje otwarte. Być może okaże się, że obie metody znajdą prawo bytu, zależnie od konkretnego środowiska sieciowego obsługującego pamięci masowe.
