Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003
Шрифт:
Кроме того, в Windows 2000 предоставляется комплексная инфраструктура HSM (Hierarchical Storage Management), которая полностью интегрирована с остальными элементами операционной системы и включает в себя такие приложения, как графический интерфейс программы Проводник Windows, окно интерпретатора командной строки, приложения резервного копирования и планировщик заданий.
Глава 8 Технологии IP Storage и InfiniBand
В этой главе рассматриваются две развивающиеся технологии: IP Storage и InfiniBand.
Набор технологий IP Storage позволяет предоставлять доступ к корпоративным хранилищам данных по протоколу IP. Под термином IP Storage подразумевается
Технология InfiniBand – это не сколько протокол для хранилищ данных, как высокоскоростная, обладающая низкими задержками универсальная сетевая связная архитектура. Некоторые рабочие группы рассматривают вопрос использования InfiniBand для подключения хранилищ, но основная сфера применения относится к серверам кластеров. С появлением стандарта 3GIO перспективы использования технологии InfiniBand в качестве замены шины PCI были частично утрачены.
В данной главе приводится общее описание IP Storage и InfiniBand, которое будет полезно читателям, не знакомым с этими технологиями. Цель описания – предоставить информацию, необходимую для понимания особенностей систем Microsoft, основанных на IP Storage и InfiniBand. Читатели, желающие более подробно изучить эти технологии, могут обратиться к источникам, приведенным в конце книги. Поскольку компания Microsoft еще не выпустила упомянутое программное обеспечение, его описание можно рассматривать как попытку предугадать будущие тенденции. На основе материалов этой главы нельзя строить коммерческие планы или планы по развертыванию тех или иных технологий.
Технологии IP Storage и InfiniBand на данный момент находятся в стадии становления, хотя и разрабатываются уже достаточно длительное время.
8.1 Технология IP Storage
Термин IP Storage охватывает набор технологий, обеспечивающих взаимодействие на уровне блоков между устройствами хранения и серверами по протоколу IP. Внимательный читатель может заметить, что доступ к данным по сетям на основе протокола IP реализован уже довольно давно, например приложения могут получить доступ к серверу с помощью сетевой файловой системы CIFS или NFS. Разница в данном случае заключается в том, что приложение ориентировано на уровень файлов и преобразование между вводом- выводом на уровне файлов и на уровне блоков выполняется устройством NAS или сервером после получения запроса по сети. При использовании SAN на основе протокола IP запрос и ответ, передающиеся по сети, содержат данные ввода-вывода на уровне блоков, а не на уровне файлов.
Рис. 8.1. Сравнение технологий DAS, NAS, SAN и IP SAN
На рис. 8.1 показаны основные отличия хранилища, подключенного к серверу (direct-attached storage – DAS), сетевого хранилища (network-attached storage – NAS), сети хранения данных (storage area networks – SAN) и сети хранения данных на основе протокола IP. Ниже перечислены особенности, на которые следует обратить внимание.
При использовании хранилища, подключенного к серверу, для передачи запросов и ответов сеть не применяется.
При использовании сетевого хранилища сеть на основе протокола IP размещена между файловой системой и устройством хранения. Конечно, устройство NAS можно подключать не только к сети на основе протокола IP, однако этот протокол наиболее популярен. По сети передаются данные ввода-вывода на уровне файлов. Из этого правила всегда существуют исключениями примером может служить устройство ЕМ С Celerra HighRoad, которое подключается одновременно к локальной сети и к сети хранения данных. Такой вариант подключения подробно рассматривается в главе б (см. раздел 6.6).
При использовании SAN сеть размещается между файловой системой и устройством хранения; однако по сети передаются данные ввода-вывода на уровне блоков, а не на уровне файлов. В классических SAN
практически всегда используется интерфейс Fibre Channel.При использовании IP Storage сеть также размещается между файловой системой и устройством хранения, но в данном случае она основана на протоколе IP.
Идея технологии IP Storage возникла благодаря осознанию того, что иметь в наличии два типа сетей вовсе не обязательно. Этими двумя сетями являются IP и Ethernet, которые используются для соединения клиентов и серверов (так называемые интерфейсные сети (front-end)). В свою очередь, сеть между сервером и хранилищем данных называется серверной (back-end).
Ниже описаны причины, лежащие в основе развития IP Storage.
Протокол IP – это развитая, хорошо себя зарекомендовавшая технология, которая нашла применение в сетях Ethernet, ATM и т.д.
Маршрутизация протокола IP также весьма развита и предоставляет несколько маршрутов между серверами и устройствами хранения в условиях постоянно модифицируемой сети.
В некотором смысле проблема управления хранилищем аналогична известной проблеме управления сетями IP.
Протокол IP обеспечивает взаимодействие географически разделенных серверов и устройств хранения данных.
Сети IP используются для создания сетей наибольшего масштаба, включая Internet, поэтому большинство проблем, связанных с масштабированием и сетевыми «заторами», в них решены.
Компании, развивающие технологию IP Storage, отмечают, что протокол IP победил и пора переходить от концепции «IP поверх всего» (Ethernet, Token
Ring, ATM, Gigabit Ethernet и т.д.) к «все поверх IP» (включая блоки данных команд SCSI или CDB, SСSI-команды/результат-по-1Р и т.д.).
В главе 4 описаны два глобальных системных окружения: каналы ввода- вывода и сети. Каналы, например SCSI, обычно работают на небольших расстояниях и предназначены для решения узкого круга задач, поэтому большая часть работы возложена на аппаратное обеспечение. Сети, как правило, могут работать на больших расстояниях, по своей природе более универсальны и немалая часть функций реализована в виде программного обеспечения. Технология Fibre Channel стала попыткой централизации этих двух окружений на уровне каналов, в то время как IP Storage разрабатывается для обеспечения централизации на сетевом уровне.
Новым термином глобальная сеть хранения данных (Storage Wide Area Network – SWAN) описывается развертывание и использование технологий IP Storage поверх глобальных сетей на основе протокола IP.
В следующих разделах рассматриваются различные технологии, формирующие стандарт IP Storage. Также приводятся ссылки на реализацию этих технологий от компании Microsoft.
Протокол iSCSI (сокращение от Internet SCSI) позволяет реализовать одно или несколько подключений TCP/IP между устройствами, обменивающимися командами SCSI, ответами и информацией о состоянии. Другими словами, iSCSI представляет собой протокол для соединения «точка-точка», инкапсулирующий команды SCSI, ответы и информацию о состоянии.
На рис. 8.2 показано, как компоненты IP, TCP, iSCSI и SCSI работают вместе в процессе инкапсуляции. Пакет iSCSI содержит данные и команду SCSI для стека TCP/IP. Заголовок iSCSI содержит информацию об извлечении и интерпретации команды SCSI, которая размещена в пакете. Заголовок пакета TCP отвечает за гарантированную и последовательную доставку пакетов. Пакет TCP содержит данные и полезную нагрузку (payload) пакета IP. Заголовок IP используется в процессе маршрутизации.
Из трех основных протоколов работы с хранилищами IP – iSCSI, FCIP (Fibre Channel over IP) и iFCP (Internet Fibre Channel Protocol) – протокол iSCSI является единственным, не связанным с Fibre Channel. Как видите, на рис. 8.2 Fibre Channel не упоминается, поскольку протокол iSCSI разрабатывался без поддержки Fibre Channel.