SN6000은 스토리지 네트워크 개발을 위한 스위치입니다. 데이터 센터의 스위치: 이더넷, 파이버 채널, InfiniBand. 브리지 및 라우터

21.05.2019

지식 문제에서 SAN은 기본 정보에 접근할 수 없다는 특정 장애물에 직면했습니다. 당신이 접한 다른 인프라 제품을 연구할 때 더 쉽습니다. 소프트웨어의 평가판, 가상 머신에 설치하는 기능, 주제에 대한 많은 교과서, 참조 가이드 및 블로그가 있습니다. Cisco와 Microsoft는 매우 고품질의 교과서를 생산하고 있으며, MS는 적어도 technet이라는 지옥 같은 다락방을 정리했습니다. 심지어 VMware에 관한 책은 비록 단 한 권(심지어 러시아어로도!)이지만 효율성은 약 100%입니다. 이미 데이터 저장 장치 자체에서 세미나, 마케팅 이벤트 및 문서, 포럼을 통해 정보를 얻을 수 있습니다. 스토리지 네트워크에는 침묵이 흐르고 낫을 든 막다른 골목이 펼쳐집니다. 교과서 두 권을 찾았지만 감히 살 수는 없었습니다. 이것은 15,000 루블에 대한 "Storage Area Networks For Dummies"(그런 것이 있다는 것이 밝혀졌습니다. 대상 청중의 매우 호기심 많은 영어를 사용하는 "인형"인 것 같습니다) 및 "분산 스토리지 네트워크: 아키텍처, 프로토콜 및 관리" - 더 안정적으로 보이지만 40% 할인된 8200 루블입니다. 오존은 이 책과 함께 <벽돌 쌓기 기술>이라는 책도 추천한다.

최소한 데이터 스토리지 네트워크를 처음부터 구성하는 이론을 배우기로 결정한 사람에게 무엇을 조언해야할지 모르겠습니다. 실습에서 알 수 있듯이 값 비싼 코스라도 결과가 전혀 나오지 않을 수 있습니다. SAN과 관련된 사람들은 세 가지 부류로 나누어진다. 그것이 무엇인지 모르는 사람, 그런 현상이 단순히 존재한다는 것을 아는 사람, "왜 스토리지 네트워크에 2개 이상의 공장을 만드는가?"라고 묻는 사람. 마치 “왜 정사각형에 네 개의 모서리가 필요합니까?”와 같은 질문을 받는 것처럼 당황했습니다.

제가 놓쳤던 공백을 메우려고 노력하겠습니다. 기반을 설명하고 간단하게 설명하세요. 저는 전통적인 프로토콜인 Fibre Channel을 기반으로 한 SAN을 고려해 보겠습니다.

그래서, SAN - 저장 영역 네트워크- 특별히 전용 디스크 저장소에 서버 디스크 공간을 통합하도록 설계되었습니다. 결론은 이러한 방식으로 디스크 리소스를 더 경제적으로 사용하고, 관리하기 쉽고, 더 나은 성능을 얻을 수 있다는 것입니다. 그리고 가상화 및 클러스터링 문제에서 여러 서버가 하나의 디스크 공간에 액세스해야 하는 경우 일반적으로 이러한 데이터 스토리지 시스템은 대체할 수 없습니다.

그런데 러시아어로 번역되었기 때문에 SAN 용어에 약간의 혼란이 발생했습니다. SAN은 "데이터 스토리지 네트워크"(스토리지 시스템)를 의미합니다. 그러나 전통적으로 러시아에서 스토리지는 "데이터 스토리지 시스템"이라는 용어, 즉 디스크 어레이( 스토리지 어레이), 이는 제어 블록( 스토리지 프로세서, 스토리지 컨트롤러) 및 디스크 쉘프( 디스크 인클로저). 그러나 원본에서 스토리지 어레이는 SAN의 일부일 뿐이지만 때로는 가장 중요한 부분이기도 합니다. 러시아에서는 스토리지 시스템(데이터 스토리지 시스템)이 스토리지 네트워크(데이터 스토리지 네트워크)의 일부라고 알고 있습니다. 따라서 스토리지 장치는 일반적으로 스토리지 시스템이라고 하며 스토리지 네트워크는 SAN입니다("Sun"과 혼동되지만 이는 사소한 일입니다).

구성 요소 및 용어

기술적으로 SAN은 다음 구성 요소로 구성됩니다.

1. 노드, 노드

디스크 어레이(데이터 스토리지 시스템) - 스토리지(대상)
서버는 디스크 리소스(초기자)의 소비자입니다.

2. 네트워크 인프라

스위치(복잡하고 분산된 시스템의 라우터)
케이블

특징

너무 자세히 설명하지 않으면 FC 프로토콜은 MAC 주소 대신 WWN 주소를 사용하는 이더넷 프로토콜과 유사합니다. 단, 이더넷에는 2개의 레벨 대신 5개의 레벨이 있습니다(그 중 4번째는 아직 정의되지 않았으며, 5번째는 FC 전송과 이 FC(SCSI-3, IP)를 통해 전송되는 상위 레벨 프로토콜 간의 매핑입니다). 또한 FC 스위치는 IP 네트워크와 유사한 서비스가 일반적으로 서버에서 호스팅되는 특수 서비스를 사용합니다. 예: 도메인 주소 관리자(스위치에 도메인 ID 할당 담당), 이름 서버(연결된 장치에 대한 정보 저장, 스위치 내 일종의 WINS 아날로그) 등

SAN의 경우 핵심 매개변수는 성능뿐 아니라 안정성입니다. 결국 데이터베이스 서버의 네트워크가 몇 초(또는 몇 분) 동안 끊어지면 불편하겠지만 살아남을 수는 있습니다. 동시에 데이터베이스나 OS가 있는 하드 드라이브가 떨어지면 그 영향은 훨씬 더 심각해집니다. 따라서 SAN의 모든 구성 요소는 일반적으로 LAN과 비교하여 저장 장치 및 서버의 포트, 스위치, 스위치 간 링크 및 SAN의 주요 기능과 같은 모든 구성 요소가 복제됩니다. 네트워크 장치의 전체 인프라 수준에서 복제됩니다. 구조.

공장 (구조- 실제로 영어를 fabric으로 번역한 이유는... 이 용어는 네트워크와 최종 장치의 얽힌 연결 다이어그램을 상징하지만 용어는 이미 확립되어 있습니다) - 스위치 간 링크로 서로 연결된 스위치 세트 ( ISL - InterSwitch 링크).

신뢰성이 높은 SAN에는 패브릭 자체가 단일 장애 지점이므로 반드시 두 개(때로는 그 이상)의 패브릭이 포함됩니다. 펌웨어나 명령이 실패하여 커널이나 배포 스위치를 혼수상태에 빠뜨리는 네트워크의 링이나 키보드의 교묘한 움직임의 결과를 관찰한 사람들은 우리가 말하는 내용을 이해합니다.

팩토리는 동일한(미러) 토폴로지를 가질 수도 있고 다를 수도 있습니다. 예를 들어, 하나의 패브릭은 4개의 스위치로 구성되고 다른 하나의 패브릭은 매우 중요한 노드만 연결할 수 있습니다.

토폴로지

다음과 같은 유형의 공장 토폴로지가 구별됩니다.

종속- 스위치는 직렬로 연결됩니다. 2개 이상이면 신뢰할 수 없고 비생산적입니다.

반지- 폐쇄형 캐스케이드. 참가자 수가 많으면(4명 이상) 성능이 저하되지만 단순한 캐스케이드보다 더 안정적입니다. 그리고 ISL이나 스위치 중 하나에 단일 오류가 발생하면 회로가 모든 결과를 초래하는 캐스케이드로 전환됩니다.

망사). 일어난다 풀 메시- 각 스위치가 각각에 연결될 때. 높은 신뢰성, 성능 및 가격이 특징입니다. 스위치 간 통신에 필요한 포트 수는 회로에 각각의 새로운 스위치가 추가됨에 따라 기하급수적으로 증가합니다. 특정 구성을 사용하면 노드에 포트가 남지 않으며 모든 사람이 ISL에 의해 점유됩니다. 부분 메시- 스위치의 혼란스러운 조합.

중심/주변(코어/에지)- 클래식 LAN 토폴로지에 가깝지만 분산 레이어가 없습니다. 스토리지는 Core 스위치에 연결되고 서버는 Edge에 연결되는 경우가 많습니다. Edge 스위치의 추가 계층(계층)을 스토리지에 할당할 수 있습니다. 또한 하나의 스위치에 스토리지와 서버를 모두 연결하면 성능을 향상시키고 응답 시간을 단축할 수 있습니다(이를 로컬라이제이션이라고 합니다). 이 토폴로지는 뛰어난 확장성과 관리 용이성을 특징으로 합니다.

구역화 (구역화, 구역화)

SAN의 또 다른 일반적인 기술입니다. 이는 개시자-대상 쌍의 정의입니다. 즉, 어떤 서버가 어떤 디스크 리소스에 액세스할 수 있는지를 결정하므로 모든 서버가 가능한 모든 디스크를 볼 수는 없습니다. 이는 다음과 같이 달성됩니다.

선택한 쌍은 스위치에서 이전에 생성된 영역에 추가됩니다.
영역은 생성된 영역 세트(영역 세트, 영역 구성)에 배치됩니다.
존 세트는 패브릭에서 활성화됩니다.

SAN 주제에 대한 초기 게시물로는 충분하다고 생각합니다. 다양한 그림에 대해 사과드립니다. 아직 직장에서 직접 그릴 기회도 없고 집에 있을 시간도 없습니다. 종이에 그려서 사진을 찍어보자는 아이디어도 있었는데, 이 방법이 더 낫다고 판단했습니다.

마지막으로 추신으로 나열하겠습니다. SAN 패브릭 설계에 대한 기본 지침.

두 개의 최종 장치 사이에 스위치가 3개 이하가 되도록 구조를 설계하십시오.
공장은 31개 이하의 스위치로 구성되는 것이 바람직합니다.
패브릭에 새 스위치를 도입하기 전에 도메인 ID를 수동으로 설정하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 관리 효율성이 향상되고 스위치를 한 패브릭에서 다른 패브릭으로 다시 연결하는 경우와 같은 경우 동일한 도메인 ID 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.
각 저장 장치와 개시자 사이에 여러 개의 동등한 경로가 있습니다.
성능 요구 사항이 확실하지 않은 경우 Nx 포트(최종 장치용) 수와 ISL 포트 수의 비율을 6:1(EMC 권장) 또는 7:1(Brocade 권장)로 진행합니다. 이 비율을 초과 구독이라고 합니다.
구역화 권장사항:
- 구역 및 구역 세트의 정보를 제공하는 이름을 사용하십시오.
- 포트 기반(특정 스위치의 물리적 포트가 아닌 장치 주소 기반) 대신 WWPN 구역화를 사용합니다.
- 각 구역 - 하나의 개시자
- 공장의 "죽은" 구역을 청소하십시오.
여유 포트와 케이블을 확보해 두십시오.
예비 장비(스위치)를 확보하십시오. 사이트 수준에서-반드시 공장 수준에서 가능합니다.

네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템과 글로벌 기업 솔루션의 복잡성이 나날이 증가함에 따라 세계는 기업 정보 저장 시스템(스토리지 시스템)의 부활을 촉진할 기술을 요구하기 시작했습니다. 이제 단 하나의 기술이 전 세계 스토리지 발전의 보물창고에 이전에는 볼 수 없었던 성능, 엄청난 확장성, 탁월한 총 소유 비용 이점을 제공합니다. FC-AL(Fibre Channel - Arbitrated Loop) 표준과 이를 기반으로 발전하는 SAN(Storage Area Network) 표준의 출현으로 나타난 상황은 데이터 중심 컴퓨팅 기술의 혁명을 약속합니다.

“지난 15년 동안 본 스토리지 분야의 가장 중요한 발전”
데이터 커뮤니케이션 인터내셔널(Data Communications International), 1998년 3월 21일

SNIA(Storage Network Industry Association)에서 해석한 SAN의 공식 정의:

“컴퓨터 시스템과 데이터 저장 장치 간, 그리고 저장 시스템 자체 간에 데이터를 전송하는 것이 주요 임무인 네트워크입니다. SAN은 물리적 연결을 제공하는 통신 인프라로 구성되며, 데이터를 안전하고 안정적으로 전송하기 위해 통신, 스토리지, 컴퓨터 시스템을 통합하는 관리 계층도 담당합니다.”
SNIA 기술 사전, 저작권 스토리지 네트워크 산업 협회, 2000

스토리지 시스템에 대한 액세스를 구성하기 위한 옵션

스토리지 시스템에 대한 액세스를 구성하는 데는 세 가지 주요 옵션이 있습니다.

SAS(Server Attached Storage), 서버에 연결된 스토리지;
NAS(Network Attached Storage), 네트워크에 연결된 스토리지;
SAN(Storage Area Network), 데이터 저장 네트워크.

해당 스토리지 시스템의 토폴로지와 해당 기능을 고려해 보겠습니다.

SAS

서버에 접속된 스토리지 시스템입니다. 스토리지 시스템을 서버의 고속 인터페이스(대개 병렬 SCSI 인터페이스)에 연결하는 익숙하고 전통적인 방법입니다.

그림 1. 서버 연결 스토리지

SAS 토폴로지 내의 스토리지 시스템에 대해 별도의 엔클로저를 사용해야 하는 것은 아닙니다.

서버에 연결된 스토리지가 다른 옵션에 비해 가장 큰 장점은 서버 1대에 스토리지 1개를 기반으로 한 저렴한 가격과 높은 성능입니다. 이 토폴로지는 데이터 배열에 대한 액세스가 구성되는 하나의 서버를 사용하는 경우에 가장 적합합니다. 그러나 설계자가 데이터 저장 시스템에 대한 액세스를 구성하기 위한 다른 옵션을 찾도록 만드는 많은 문제가 여전히 남아 있습니다.

SAS의 기능은 다음과 같습니다.

데이터에 대한 액세스는 OS 및 파일 시스템(일반적으로)에 따라 다릅니다.
고가용성을 갖춘 시스템 구성의 복잡성
저렴한 비용;
하나의 노드 내에서 고성능;
스토리지를 제공하는 서버를 로드할 때 응답 속도가 감소했습니다.

나스

네트워크에 연결된 스토리지 시스템입니다. 이 액세스 구성 옵션은 비교적 최근에 나타났습니다. 주요 장점은 추가 스토리지 시스템을 기존 네트워크에 쉽게 통합할 수 있다는 점이지만 그 자체로는 스토리지 아키텍처에 근본적인 개선을 가져오지 않습니다. 실제로 NAS는 순수한 파일 서버이며 오늘날 Thin Server 기술을 기반으로 하는 새로운 스토리지 유형 NAS 구현을 많이 찾을 수 있습니다.

그림 2. 네트워크 연결 스토리지.

NAS 기능:

전용 파일 서버;
데이터에 대한 액세스는 OS 및 플랫폼과 무관합니다.
관리 용이성;
최대의 설치 용이성;
낮은 확장성;
LAN/WAN 트래픽과 충돌합니다.

NAS 기술을 사용하여 구축된 스토리지는 최소한의 기능 세트를 갖춘 저렴한 서버에 이상적인 옵션입니다.

SAN

데이터 스토리지 네트워크는 집중적으로 개발되기 시작했으며 1999년에야 구현되었습니다. SAN의 기본은 LAN/WAN과 분리된 네트워크로, 이를 직접 처리하는 서버 및 워크스테이션의 데이터에 대한 액세스를 구성하는 역할을 합니다. 이러한 네트워크는 스토리지 시스템에 LAN/WAN 기술의 이점과 고가용성 및 높은 수요 강도를 갖춘 시스템용 표준 플랫폼을 구성할 수 있는 기능을 제공하는 파이버 채널 표준을 기반으로 생성됩니다. 오늘날 SAN의 거의 유일한 단점은 상대적으로 높은 구성 요소 가격이지만 SAN(Storage Area Network) 기술을 사용하여 구축된 기업 시스템의 총 소유 비용은 상당히 낮습니다.

그림 3. SAN(Storage Area Network).

SAN의 주요 장점은 거의 모든 기능을 포함합니다.

스토리지 시스템 및 서버로부터 SAN 토폴로지의 독립성
편리한 중앙 집중식 관리;
LAN/WAN 트래픽과 충돌이 없습니다.
로컬 네트워크 및 서버를 로드하지 않고도 편리한 데이터 백업이 가능합니다.
고성능;
높은 확장성;
높은 유연성;
고가용성 및 내결함성.

또한 이 기술은 아직 초기 단계이며 가까운 시일 내에 SAN 서브넷의 관리 표준화 및 상호 작용 방법 분야에서 많은 개선을 겪게 될 것입니다. 그러나 이것이 챔피언십에 대한 추가 전망을 가진 개척자들만을 위협하기를 바랄 수 있습니다.

SAN 구축을 위한 기반인 FC

LAN과 마찬가지로 SAN은 다양한 토폴로지와 미디어를 사용하여 생성할 수 있습니다. SAN을 구축할 때 병렬 SCSI 인터페이스와 파이버 채널 또는 SCI(Scalable Coherent Interface)를 모두 사용할 수 있지만 SAN의 인기는 파이버 채널 덕분입니다. 이 인터페이스의 설계에는 채널 및 네트워크 인터페이스 개발에 상당한 경험을 가진 전문가가 참여했으며, 진정으로 혁신적인 새로운 것을 얻기 위해 두 기술의 모든 중요한 긍정적 기능을 결합했습니다. 정확히 무엇?

채널의 주요 주요 기능:

낮은 대기 시간
고속
높은 신뢰성
지점간 토폴로지
노드 사이의 작은 거리
플랫폼 종속성

및 네트워크 인터페이스:

다중점 토폴로지
장거리
높은 확장성
저속
긴 지연

Fibre Channel로 병합:

고속
프로토콜 독립성(레벨 0-3)
장거리
낮은 대기 시간
높은 신뢰성
높은 확장성
다중점 토폴로지

전통적으로 스토리지 인터페이스(즉, 호스트와 스토리지 장치 사이에 위치)는 스토리지 시스템의 성능 향상과 용량 증가에 장애물이었습니다. 동시에 애플리케이션 작업에는 하드웨어 용량의 상당한 증가가 필요하며, 이는 결국 스토리지 시스템과의 통신을 위한 인터페이스 처리량을 늘려야 합니다. Fibre Channel이 해결하는 데 도움이 되는 것은 바로 유연한 고속 데이터 액세스 구축 문제입니다.

파이버 채널 표준은 지난 몇 년(1997년부터 1999년)에 걸쳐 완성되었으며, 이 기간 동안 다양한 구성 요소 제조업체의 상호 작용을 조화시키기 위해 엄청난 양의 작업이 수행되었으며 파이버 채널을 순전히 개념적 기술에서 기술로 전환하기 위한 모든 작업이 수행되었습니다. 실제, 실험실 및 컴퓨터 센터에 설치 형태로 지원을 받았습니다. 1997년에 어댑터, 허브, 스위치, 브리지 등 FC 기반 SAN 구축을 위한 초석 구성 요소의 최초 상용 샘플이 설계되었습니다. 따라서 1998년부터 FC는 비즈니스, 제조 및 실패에 민감한 시스템 구현을 위한 대규모 프로젝트에서 상업적 목적으로 사용되었습니다.

파이버 채널은 고속 직렬 인터페이스에 대한 개방형 산업 표준입니다. 표준 장비 사용 시 최대 10km 거리에 있는 서버 및 스토리지 시스템에 100MB/s의 속도로 연결을 제공합니다(Cebit"2000에서는 하나의 링당 200MB/s, 실험실 조건에서 새로운 표준 구현은 이미 400MB/s의 속도로 작동하고 있으며, 이는 이중 링을 사용할 때 800MB/s입니다(기사 발행 당시 많은 제조업체가 이미 FC 200MB/s의 네트워크 카드와 스위치를 출시하기 시작했습니다.) 파이버 채널은 단일 물리적 미디어에서 다양한 표준 프로토콜(TCP/IP 및 SCSI-3 포함)을 동시에 지원하므로 잠재적으로 그러나 LAN/WAN 및 SAN에 별도의 서브넷을 사용하는 것은 여러 가지 이점이 있으며 기본적으로 권장됩니다.

속도 매개변수(단, SAN 사용자에게 항상 중요한 것은 아니며 다른 기술을 사용하여 구현할 수 있음)와 함께 파이버 채널의 가장 중요한 장점 중 하나는 장거리 작업이 가능한 능력과 유연성입니다. 네트워크 기술의 새로운 표준이 된 토폴로지입니다. 따라서 스토리지 네트워크 토폴로지를 구축하는 개념은 일반적으로 허브와 스위치를 기반으로 하는 기존 네트워크와 동일한 원리를 기반으로 하며, 이를 통해 노드 수가 증가함에 따라 속도 저하를 방지하고 단일 지점 없이 편리하게 시스템을 구성할 수 있는 가능성을 만듭니다. 실패의.

이 인터페이스의 장점과 특징을 더 잘 이해하기 위해 FC와 병렬 SCSI에 대한 비교 설명을 표 형식으로 제시합니다.

표 1. 파이버 채널과 병렬 SCSI 기술 비교

파이버 채널 표준은 지점 간, 링 또는 FC-AL 허브(루프 또는 허브 FC-AL), 백본 스위치(패브릭/스위치)와 같은 다양한 토폴로지의 사용을 가정합니다.

지점 간 토폴로지는 단일 스토리지 시스템을 서버에 연결하는 데 사용됩니다.

루프 또는 허브 FC-AL - 여러 저장 장치를 여러 호스트에 연결합니다. 이중 링을 구성하면 시스템의 속도와 내결함성이 향상됩니다.

스위치는 복잡하고 크고 광범위한 시스템에 대해 최대 성능과 내결함성을 제공하는 데 사용됩니다.

네트워크 유연성 덕분에 SAN은 매우 중요한 기능, 즉 내결함성 시스템을 구축하는 편리한 기능을 갖추고 있습니다.

스토리지 시스템을 위한 대체 솔루션과 하드웨어 중복성을 위해 여러 스토리지 시스템을 결합하는 기능을 제공함으로써 SAN은 하드웨어 오류로부터 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 보호하는 데 도움이 됩니다. 이를 입증하기 위해 장애 지점 없이 2노드 시스템을 생성하는 예를 제시하겠습니다.

그림 4. 단일 장애 지점 없음.

3개 이상의 노드 시스템 구축은 단순히 FC 네트워크에 서버를 추가하고 이를 두 허브/스위치에 연결하는 것만으로 이루어집니다.

FC를 사용하면 재해 방지 시스템 구축이 투명해집니다. 스토리지 및 로컬 네트워크 모두에 대한 네트워크 채널은 FC의 물리적 캐리어인 광섬유(신호 증폭기를 사용하여 최대 10km 이상)를 기반으로 배치할 수 있으며 표준 장비를 사용하여 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 그러한 시스템의.

어디서나 모든 SAN 구성 요소에 액세스할 수 있으므로 관리할 수 있는 매우 유연한 데이터 네트워크가 있습니다. SAN은 스토리지 시스템의 디스크에 이르기까지 모든 구성 요소에 대한 투명성(볼 수 있는 기능)을 제공한다는 점에 유의해야 합니다. 이 기능으로 인해 구성 요소 제조업체는 LAN/WAN 관리 시스템 구축에 대한 풍부한 경험을 활용하여 모든 SAN 구성 요소에 풍부한 모니터링 및 관리 기능을 구축하게 되었습니다. 이러한 기능에는 개별 노드, 스토리지 구성 요소, 인클로저, 네트워크 장치 및 네트워크 하위 구조의 모니터링 및 관리가 포함됩니다.

SAN 관리 및 모니터링 시스템은 다음과 같은 개방형 표준을 사용합니다.

SCSI 명령 세트
SES(SCSI 인클로저 서비스)
SCSI 자체 모니터링 분석 및 보고 기술(S.M.A.R.T.)
SAF-TE(SCSI 액세스 내결함성 인클로저)
단순 네트워크 관리 프로토콜(SNMP)
웹 기반 엔터프라이즈 관리(WBEM)

SAN 기술을 사용하여 구축된 시스템은 관리자에게 스토리지 리소스의 개발 및 상태를 모니터링할 수 있는 기능을 제공할 뿐만 아니라 트래픽을 모니터링하고 제어할 수 있는 기회도 열어줍니다. 이러한 리소스 덕분에 SAN 관리 소프트웨어는 가장 효과적인 스토리지 용량 계획 체계와 시스템 구성 요소의 로드 밸런싱을 구현합니다.

SAN(Storage Area Network)은 기존 정보 인프라에 완벽하게 통합됩니다. 이를 구현하려면 기존 LAN 및 WAN 네트워크를 변경할 필요가 없으며 기존 시스템의 기능만 확장하여 대용량 데이터 전송에 중점을 둔 작업을 덜어줍니다. 또한 SAN을 통합하고 관리할 때 주요 네트워크 요소가 동적 구성 기능을 통해 핫 교체 및 설치를 지원하는 것이 매우 중요합니다. 따라서 관리자는 시스템을 끄지 않고도 이 구성 요소 또는 해당 구성 요소를 추가하거나 교체할 수 있습니다. 그리고 이 전체 통합 프로세스는 그래픽 SAN 관리 시스템에 시각적으로 표시될 수 있습니다.

위의 장점을 고려한 후 SAN(Storage Area Network)의 주요 장점 중 하나인 총 소유 비용(총 소유 비용)에 직접적으로 영향을 미치는 여러 핵심 사항을 강조할 수 있습니다.

놀라운 확장성을 통해 SAN을 사용하는 기업은 필요에 따라 서버와 스토리지에 투자할 수 있습니다. 또한 기술 세대가 바뀔 때 이미 설치된 장비에 대한 투자를 보존할 수 있습니다. 각각의 새로운 서버는 스토리지에 고속으로 액세스할 수 있으며 관리자의 명령에 따라 서브넷의 모든 서버에서 추가 기가바이트의 스토리지를 사용할 수 있습니다.

내결함성 시스템 구축을 위한 탁월한 기능은 자연 재해 또는 기타 재해 발생 시 가동 중지 시간을 최소화하고 시스템을 저장함으로써 직접적인 상업적 이점을 가져올 수 있습니다.

구성 요소의 제어 가능성과 시스템의 투명성은 모든 스토리지 리소스를 중앙에서 관리할 수 있는 기회를 제공하며, 이는 결과적으로 지원 비용을 크게 줄여줍니다. 일반적으로 비용은 일반적으로 스토리지 리소스의 50% 이상입니다. 장비 비용.

SAN이 애플리케이션에 미치는 영향

독자들이 이 기사에서 논의된 기술이 얼마나 실용적으로 유용한지 더 명확하게 이해할 수 있도록 스토리지 네트워크를 사용하지 않으면 비효율적으로 해결되거나 막대한 재정적 투자가 필요하거나 막대한 재정적 투자가 필요한 응용 문제의 몇 가지 예를 제공할 것입니다. 표준적인 방법으로는 전혀 해결되지 않습니다.

데이터 백업 및 복구

기존 SCSI 인터페이스를 사용하여 데이터 백업 및 복구 시스템을 구축할 때 사용자는 SAN 및 FC 기술을 사용하여 매우 쉽게 해결할 수 있는 여러 가지 복잡한 문제에 직면하게 됩니다.

따라서 스토리지 네트워크를 사용하면 백업 및 복구 문제에 대한 솔루션이 새로운 수준으로 발전하고 데이터 백업 작업으로 로컬 네트워크와 서버에 부하를 주지 않고도 이전보다 몇 배 더 빠르게 백업을 수행할 수 있는 기회를 제공합니다.

서버 클러스터링

SAN이 효과적으로 사용되는 일반적인 작업 중 하나는 서버 클러스터링입니다. 데이터를 다루는 고속 클러스터 시스템 구성의 핵심 중 하나가 스토리지에 대한 접근이기 때문에 SAN의 등장으로 하드웨어 차원의 다중 노드 클러스터 구축은 단순히 연결된 서버만 추가하면 해결될 수 있다. SAN(FC 스위치가 핫플러그를 지원하므로 시스템을 끄지 않고도 이 작업을 수행할 수 있습니다). FC에 비해 연결성 및 확장성이 훨씬 떨어지는 병렬 SCSI 인터페이스를 사용할 경우 노드가 2개 이상인 데이터 처리 중심의 클러스터를 생성하기가 어렵습니다. 병렬 SCSI 스위치는 매우 복잡하고 값비싼 장치이지만 FC의 경우 이는 표준 구성 요소입니다. 단일 장애 지점이 없는 클러스터를 만들려면 미러링된 SAN(DUAL Path 기술)을 시스템에 통합하는 것으로 충분합니다.

클러스터링 프레임워크 내에서 RAIS(Redundant Array of Inexpensive Servers) 기술 중 하나는 강력하고 확장 가능한 인터넷 상거래 시스템 및 전력 요구 사항이 증가하는 기타 유형의 작업을 구축하는 데 특히 매력적으로 보입니다. Networkshop Inc의 공동 창립자인 Alistair A. Croll에 따르면 RAIS를 사용하는 것은 매우 효과적입니다. “예를 들어 $12,000-$15,000이면 약 6개의 저렴한 단일 또는 이중 프로세서(Pentium III) Linux/Apache 서버를 구입할 수 있습니다. 이러한 시스템의 성능, 확장성 및 내결함성은 예를 들어 Xeon 프로세서를 기반으로 하는 단일 4프로세서 서버보다 훨씬 높으며 비용도 동일합니다.”

동시 비디오 스트리밍, 데이터 공유

여러(예: 5개 이상) 스테이션에서 비디오를 편집하거나 단순히 엄청난 양의 데이터를 작업해야 하는 작업을 상상해 보십시오. 로컬 네트워크를 통해 100GB 파일을 전송하는 데 몇 분이 걸리며 전반적인 작업은 매우 어려운 작업입니다. SAN을 사용하면 네트워크의 각 워크스테이션과 서버가 로컬 고속 디스크와 동일한 속도로 파일에 액세스합니다. 데이터 처리를 위해 다른 스테이션/서버가 필요한 경우, 스테이션을 SAN 스위치에 연결하고 스토리지에 대한 액세스 권한을 부여하기만 하면 네트워크를 끄지 않고도 SAN에 추가할 수 있습니다. 데이터 하위 시스템의 성능이 더 이상 만족스럽지 않으면 간단히 다른 스토리지를 추가하고 데이터 배포 기술(예: RAID 0)을 사용하여 두 배의 성능을 얻을 수 있습니다.

기본 SAN 구성 요소

수요일

구리 및 광 케이블은 파이버 채널 표준 내에서 구성 요소를 연결하는 데 사용됩니다. SAN을 구축할 때 두 가지 유형의 케이블을 동시에 사용할 수 있습니다. 인터페이스 변환은 GBIC(Gigabit Interface Converter)와 MIA(Media Interface Adapter)를 사용하여 수행됩니다. 오늘날 두 가지 유형의 케이블 모두 동일한 데이터 전송 속도를 제공합니다. 구리 케이블은 단거리(최대 30m), 광케이블(단거리 및 최대 10km 이상의 거리)에 사용됩니다. 다중 모드 및 단일 모드 광케이블이 사용됩니다. 멀티모드 케이블은 단거리(최대 2km)에 사용됩니다. 다중 모드 케이블의 광섬유 내부 직경은 62.5 또는 50미크론입니다. 다중 모드 광섬유를 사용할 때 100MB/s(200MB/s 전이중)의 전송 속도를 달성하려면 케이블 길이가 200미터를 초과해서는 안 됩니다. 단일 모드 케이블은 장거리용으로 사용됩니다. 이러한 케이블의 길이는 신호 송신기에 사용되는 레이저의 출력에 따라 제한됩니다. 단일 모드 케이블의 광섬유 내부 직경은 7 또는 9 마이크론이며 단일 빔이 통과할 수 있습니다.

커넥터, 어댑터

구리 케이블을 연결하려면 DB-9 또는 HSSD 유형 커넥터가 사용됩니다. HSSD가 더 안정적인 것으로 간주되지만 DB-9는 더 간단하고 저렴하기 때문에 자주 사용됩니다. 광케이블의 표준(가장 일반적인) 커넥터는 고품질의 명확한 연결을 제공하는 SC 커넥터입니다. 일반 연결에는 다중 모드 SC 커넥터가 사용되며, 원격 연결에는 단일 모드 커넥터가 사용됩니다. 멀티포트 어댑터는 마이크로커넥터를 사용합니다.

PCI 64비트 버스용 FC의 가장 일반적인 어댑터입니다. 또한 S-BUS 버스용 FC 어댑터도 많이 생산되며, MCA, EISA, GIO, HIO, PMC, Compact PCI용 어댑터도 특수 용도로 생산됩니다. 가장 널리 사용되는 것은 단일 포트 카드입니다. 2포트 및 4포트 카드가 있습니다. PCI 어댑터는 일반적으로 DB-9, HSSD, SC 커넥터를 사용합니다. GBIC 모듈과 함께 제공되거나 GBIC 모듈 없이 제공되는 GBIC 기반 어댑터도 자주 발견됩니다. 파이버 채널 어댑터는 지원하는 클래스와 제공하는 다양한 기능이 다릅니다. 차이점을 이해하기 위해 QLogic에서 생산한 어댑터 비교표를 참조하세요.

파이버 채널 호스트 버스 어댑터 제품군 차트
SAN블레이드	64비트	FCAL 출판. PVT 루프	FL 포트	3등급	F 포트	2등급	포인트 투 포인트	IP/SCSI	전이중	FC 테이프	PCI 1.0 핫 플러그 사양	Solaris 동적 재구성	VIВ	2GB
2100 시리즈	33 및 66MHz PCI	엑스	엑스	엑스
2200 시리즈	33 및 66MHz PCI	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스
	33MHz PCI	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스
	25MHZ S버스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스		엑스
2300 시리즈	66MHZ PCI/133MHZ PCI-X	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스	엑스			엑스	엑스

허브

파이버 채널 허브(허브)는 노드를 FC 링(FC 루프)에 연결하는 데 사용되며 토큰 링 허브와 유사한 구조를 가지고 있습니다. 링이 끊어지면 네트워크 기능이 중단될 수 있으므로 최신 FC 허브는 링 바이패스 포트(PBC 포트 바이패스 회로)를 사용하여 링의 자동 열기/닫기(허브에 연결된 시스템 연결/연결 끊기)를 허용합니다. 일반적으로 FC 허브는 최대 10개의 연결을 지원하고 링당 최대 127개의 포트를 스택할 수 있습니다. 허브에 연결된 모든 장치는 서로 공유할 수 있는 공통 대역폭을 받습니다.

스위치

파이버 채널 스위치(스위치)는 독자에게 친숙한 LAN 스위치와 동일한 기능을 가지고 있습니다. 이는 노드 간에 최고 속도의 비차단 연결을 제공합니다. FC 스위치에 연결된 모든 노드는 전체(확장 가능) 대역폭을 수신합니다. 교환 네트워크의 포트 수가 증가하면 처리량이 증가합니다. 스위치는 최적의 가격 대비 성능 비율을 달성하기 위해 허브(각 노드에 대한 전용 대역폭이 필요하지 않은 영역에 사용됨)와 함께 사용할 수 있습니다. 계단식 연결 덕분에 스위치를 사용하여 2~24개 주소(1,600만 개 이상)의 FC 네트워크를 생성할 수 있습니다.

교량

FC 브리지(브리지 또는 멀티플렉서)는 병렬 SCSI 장치를 FC 기반 네트워크에 연결하는 데 사용됩니다. 파이버 채널과 병렬 SCSI 장치(SSD(Solid State Disk) 또는 테이프 라이브러리 등) 간의 SCSI 패킷 변환을 제공합니다. 최근 SAN 내에서 활용될 수 있는 거의 모든 장치는 스토리지 네트워크에 직접 연결하기 위한 FC 인터페이스가 내장된 제조업체에서 생산되고 있습니다.

서버 및 스토리지

서버와 스토리지가 SAN의 가장 덜 중요한 구성 요소와는 거리가 멀다는 사실에도 불구하고 모든 독자가 이에 대해 잘 알고 있다고 확신하므로 이에 대한 설명은 더 이상 다루지 않겠습니다.

마지막으로 이 기사는 스토리지 네트워크를 향한 첫 번째 단계일 뿐이라는 점을 덧붙이고 싶습니다. 주제를 완전히 이해하려면 독자는 SAN 제조업체의 구성 요소 구현 기능과 소프트웨어 관리 도구에 많은 주의를 기울여야 합니다. 왜냐하면 SAN 제조업체가 없으면 SAN(Storage Area Network)은 스토리지 시스템을 전환하기 위한 요소 집합일 뿐이기 때문입니다. 스토리지 네트워크 구현의 모든 이점을 누릴 수 있습니다.

결론

오늘날 SAN(Storage Area Network)은 곧 기업 고객 사이에 널리 보급될 상당히 새로운 기술입니다. 유럽과 미국에서는 상당히 많은 양의 스토리지 시스템을 설치한 기업이 이미 스토리지 네트워크로 전환하여 총 소유 비용이 가장 높은 스토리지를 구성하기 시작했습니다.

분석가에 따르면 2005년에는 상당수의 중급 및 고급형 서버에 파이버 채널 인터페이스가 사전 설치된 상태로 출시될 것이며(이러한 추세는 오늘날 이미 볼 수 있음) 내부 디스크에는 병렬 SCSI 인터페이스만 사용될 것이라고 합니다. 서버에서의 연결. 오늘날에도 스토리지 시스템을 구축하고 중급 및 고급형 서버를 구매할 때 이 유망 기술에 주목해야 합니다. 특히 오늘날에는 전문 솔루션을 사용하는 것보다 훨씬 저렴하게 여러 작업을 구현할 수 있기 때문입니다. 또한, 오늘 SAN 기술에 투자하더라도 파이버 채널의 기능은 현재의 투자를 미래에 활용할 수 있는 훌륭한 기회를 제공하므로 내일의 투자 손실은 없습니다.

추신

기사의 이전 버전은 2000년 6월에 작성되었으나 스토리지 네트워크 기술에 대한 대중적 관심이 부족하여 출판이 다음으로 연기되었습니다. 이러한 미래가 오늘 도래했습니다. 이 글을 통해 독자들이 스토리지 시스템 구축 및 데이터 액세스 구성을 위한 고급 기술로서 SAN(Storage Area Network) 기술로 전환해야 할 필요성을 인식할 수 있기를 바랍니다.

7개의 SAN 빌딩 블록

이전 섹션에서는 파이버 채널 토폴로지 및 프로토콜에 대한 개요를 제공합니다. 이제 파이버 채널 스토리지 네트워크를 생성하는 데 사용되는 다양한 장치와 구성 요소를 살펴보겠습니다. SAN의 주요 구조 요소는 다음과 같습니다.

■ 버스 어댑터;

■ 파이버 채널 케이블;

■ 커넥터;

■ 허브, 스위치 및 패브릭 스위치를 포함하는 연결 장치.

파이버 채널 SAN 내에서 주소를 지정할 수 있는 모든 구성 요소에는 고유한 MAC 주소와 유사한 고유한 WWN(World Wide Name)이 있습니다. 파이버 채널 사양의 WWN은 XX:XX:XX:XX:XX:XX:XX:XX로 작성된 64비트 숫자입니다. IEEE는 각 제조업체에 특정 주소 범위를 할당합니다. 제조업체는 할당된 주소를 고유하게 할당할 책임이 있습니다.

7.1 버스 어댑터

버스 어댑터(호스트 버스 어댑터 - NVA)은 컴퓨터에 연결하고 저장 장치와의 상호 작용을 제공합니다. Windows 개인용 컴퓨터 세계에서 HBA는 일반적으로 PCI 버스에 연결되며 IDE, SCSI 및 파이버 채널 장치에 대한 연결을 제공할 수 있습니다. 버스 어댑터는 장치 드라이버의 제어에 따라 작동합니다. SCSIPort 또는 Storport 미니포트 드라이버.
초기화되면 HBA 포트는 패브릭 스위치(사용 가능한 경우)에 등록되고 여기에 저장된 속성이 등록됩니다. 스위치 또는 HBA 제조업체의 API를 사용하여 애플리케이션에서 속성을 사용할 수 있습니다. SNIA(스토리지 네트워킹 산업 협회)는 다양한 공급업체 API를 지원하는 표준화된 API를 개발 중입니다.
내결함성 요구 사항이 높은 SAN(Storage Area Network)의 경우 일부 HBA 제조업체에서는 기본 HBA에 장애가 발생할 경우 다른 HBA로 자동 전환하는 등의 추가 기능을 제공합니다.
공유 링에서는 두 장치만 동시에 데이터를 수신하고 전송할 수 있습니다. 그 중 하나가 호스트에 연결되어 저장 장치로부터 데이터를 수신하는 HBA라고 가정해 보겠습니다. 그러나 이 어댑터가 스위치 패브릭 SAN에 연결된 경우 동시에 여러 저장 장치에 여러 읽기 요청을 보낼 수 있습니다.

이러한 요청에 대한 응답은 순서에 관계없이 올 수 있습니다. 일반적으로 패브릭 스위치는 포트에 라운드 로빈 서비스를 제공하므로 HBA 작업이 더욱 복잡해집니다. 이 경우 패킷 도착 순서는 각 후속 패킷이 다른 소스에서 나오도록 지정됩니다.
버스 어댑터는 두 가지 방법 중 하나로 이 문제를 해결합니다. 저장 및 정렬이라는 첫 번째 전략은 노드 메모리에 데이터를 저장한 다음 CPU를 사용하여 버퍼를 정렬하는 것입니다. 분명히 이는 CPU 관점에서 볼 때 비효율적인 접근 방식이며 전체 부하는 수십 마이크로초마다 컨텍스트를 전환하는 것과 관련이 있습니다. 또 다른 전략은 즉석에서- 버스 어댑터 자체에 추가 시스템 로직과 칩을 사용하므로 CPU 사이클을 사용하지 않고 컨텍스트 전환이 가능합니다. 일반적으로 이 전략을 사용할 때 컨텍스트 전환 사이의 시간은 몇 초입니다.
하나의 예약을 통해 하나의 Fibre Channel 프레임을 보낼 수 있습니다. 다음 프레임을 보내기 전에 보낸 사람은 신호를 받아야 합니다. 수신기 준비. 파이버 채널 링크를 효과적으로 사용하려면 여러 프레임을 동시에 전송해야 하며, 이를 위해서는 여러 예약이 필요하므로 프레임을 수신하는 데 더 많은 메모리가 필요합니다. 일부 HBA에는 4개의 1KB 버퍼와 2개의 2KB 버퍼가 있지만 일부 고급 어댑터에는 버퍼 예약을 위해 128KB와 256KB가 있습니다. 이 메모리에는 일반적으로 두 개의 포트가 필요합니다. 저것들. 하나의 메모리 영역이 파이버 채널 SAN에서 데이터를 수신하면 나머지 메모리 영역은 호스트 PCI 버스로 데이터를 보낼 수 있습니다.
또한 HBA는 단일 스토리지 장치에 여러 I/O 경로를 제공하는 장애 조치 및 재해 복구 아키텍처에서 역할을 합니다.

7.1.1 Windows 운영 체제 및 버스 어댑터

Windows NT 및 Windows 2000에서는 파이버 채널 어댑터가 SCSI 장치로 처리되고 드라이버는 미니 SCSI 포트 드라이버로 생성됩니다. 문제는 SCSIPort 드라이버가 오래되어 파이버 채널 장치는 물론 최신 SCSI 장치가 제공하는 기능도 지원하지 않는다는 것입니다. 따라서 Windows Server 2003에서는 특히 SCSI-3 및 파이버 채널 장치의 경우 SCSIPort 모델을 대체하기 위해 새로운 Storport 드라이버 모델을 도입했습니다. 파이버 채널 드라이브는 Windows에서 DAS 장치로 사용되며 이는 SCSIPort 및 Storport 드라이버에서 제공하는 추상화 계층에 의해 활성화됩니다.

7.1.2 이중 경로

전체 솔루션의 비용을 늘리는 대신 성능과 안정성을 높여야 하는 경우도 있습니다. 이러한 경우 서버는 여러 HBA와 여러 독립 파이버 채널 SAN을 통해 이중 포트 디스크에 연결됩니다. 주요 아이디어는 네트워크에서 단일 장애 지점을 제거하는 것입니다. 또한 시스템이 정상적으로 작동하는 동안에는 여러 경로를 사용하여 로드 균형을 맞추고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

7.2 파이버 채널 케이블 유형

주로 사용되는 케이블에는 광 케이블과 구리 케이블의 두 가지 유형이 있습니다. 케이블의 주요 장점과 단점은 다음과 같습니다.

■ 구리 케이블은 광케이블보다 저렴합니다.

■ 광 케이블은 구리 케이블보다 더 높은 데이터 전송 속도를 지원합니다.

■ 구리 케이블은 최대 30미터의 짧은 거리에서 사용할 수 있습니다. 이 경우 광케이블은 최대 2km(멀티모드 케이블) 또는 최대 10km(싱글모드 케이블)까지 사용할 수 있습니다.

■ 구리 케이블은 전자기 간섭 및 다른 케이블의 간섭에 더 취약합니다.

■ 광학 데이터는 일반적으로 스위치를 통한 전송을 위해 전기 신호로 변환되어야 하며, 추가 전송을 위해서는 다시 광학 형태로 변환되어야 합니다.
다중 모드와 단일 모드의 두 가지 유형으로 제공되는 광케이블과 달리 구리 케이블은 한 가지 유형만 있습니다.
단거리의 경우 코어 직경이 50 또는 62.5 마이크론(마이크론은 1마이크로미터 또는 100만분의 1미터)인 멀티모드 케이블이 사용됩니다. 멀티모드 케이블에 사용되는 광파의 길이는 780나노미터입니다. 단일 모드 케이블에서는 지원되지 않습니다. 장거리의 경우 코어 직경이 9미크론인 단일 모드 케이블이 설계되었습니다. 단일 모드 케이블은 1300나노미터 파장의 광선을 사용합니다. 이 장의 주제(파이버 채널 인터페이스)에도 불구하고 이러한 케이블을 사용하여 기가비트 이더넷과 같은 다른 인터페이스를 기반으로 네트워크를 구축할 수 있다는 점은 언급할 가치가 있습니다.

7.3 커넥터

파이버 채널은 다양한 케이블 유형(및 미디어 기술)을 지원하므로 장치(예: 버스 어댑터, 인터페이스 장치 및 저장 장치)에는 미디어 연결을 지원하는 커넥터가 함께 제공되어 전체 비용을 절감합니다. 다양한 전송 매체 및 인터페이스용으로 설계된 여러 유형의 커넥터가 있습니다.

■ GBIC(기가비트 인터페이스 변환기)는 전송된 데이터의 직렬 및 병렬 변환을 지원합니다. GBIC 변환기는 핫 플러그 기능을 제공합니다. GBIC를 활성화/비활성화해도 다른 포트의 작동에는 영향을 미치지 않습니다. 변환기는 20비트 병렬 인터페이스를 사용합니다.

■ GLM(기가비트 링크 모듈)은 GBIC와 유사한 기능을 제공하지만 설치하려면 장치의 전원을 꺼야 합니다. 반면에 GBIC보다 다소 저렴합니다.

■ 미디어 인터페이스 어댑터는 구리 미디어와 광 미디어 간 신호를 변환하는 데 사용되며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 미디어 인터페이스 어댑터는 일반적으로 HBA에 사용되지만 스위치와 허브에도 사용할 수 있습니다.

■ 소형 폼 팩터 어댑터(SFF)를 사용하면 특정 크기의 보드에 다양한 인터페이스의 더 많은 커넥터를 배치할 수 있습니다.

7.4 인터페이스 장치

상호 연결 장치는 스토리지 네트워크의 구성 요소를 연결합니다. 이러한 장치는 저가형 파이버 채널 허브부터 고가의 고성능 관리형 패브릭 스위치까지 다양합니다.

7.4.1 파이버 채널 분할 링 허브

FC-AL 허브는 링 구성에서 여러 파이버 채널 노드(저장 장치, 서버, 컴퓨터 시스템, 기타 허브 및 스위치)를 연결하기 위한 비용 효율적인 옵션입니다. 허브는 일반적으로 8~16개의 포트를 제공합니다. 허브는 구리 또는 광과 같은 다양한 전송 미디어를 지원할 수 있습니다.
파이버 채널 허브는 수동 장치입니다. 링에 있는 다른 장치는 그 존재를 감지할 수 없습니다. 허브는 다음 기능을 제공합니다.

■ 내부 연결: 모든 포트를 다른 포트에 연결할 수 있습니다.

■ 오작동하는 장치가 연결된 포트를 우회하는 기능.
포트의 가장 큰 문제점은 한 번에 하나의 파이버 채널 연결만 지원할 수 있다는 것입니다. 그림은 포트 1에 제어권이 부여되어 포트 8과의 세션을 설정하면 설정된 세션이 끝날 때까지 다른 포트는 데이터를 전송할 수 없음을 보여줍니다.
허브는 수정 없이 Fibre Channel 스위치에 연결할 수 있습니다. 두 개의 허브를 케이블로 연결하여 허브 계단식을 생성할 수도 있습니다.
FC-AL 허브는 파이버 채널 시장을 지배하지만 비용이 감소함에 따라 파이버 채널 패브릭 스위치의 인기가 높아지고 있습니다.
FC-AL 허브는 Gadzoox Networks, Emulex 및 Brocade와 같은 회사에서 제작되었습니다.

7.4.2 파이버 채널 분할 링 스위치

허브에 비해 FC-AL 스위치의 가장 큰 장점은 동시에 여러 연결을 지원하는 반면, 허브는 한 번에 하나의 연결만 지원한다는 것입니다.

쌀. 파이버 채널 허브

여러 연결을 동시에 지원하는 기능에는 고유한 과제가 있습니다. 링 스위치에 연결된 장치는 자신의 역할을 "인식"하지도 못합니다. 링 스위치는 데이터 전송과 링 주소 지정에 모두 관여합니다. 다음은 이 주제에 대한 자세한 정보와 SAN에서 스위치의 역할 및 공급업체가 자사 제품에 새로운 기능을 추가하는 방법에 대한 정보입니다.

그림. 파이버 채널 스위치

링 스위치 및 데이터 전송

저장 장치에 액세스하려는 서버는 링을 제어하기 위해 중재 요청을 보내야 합니다. 일반 허브 기반 FC-AL 링에서 각 장치는 중재 패킷이 서버 HBA로 반환되기 전에 이를 수신하여 서버에 링 제어권을 부여합니다. 링 스위치는 다른 노드에 요청을 보내지 않고 즉시 성공 응답을 보냅니다. 이 시점에서 HBA는 링 스위치에 의해 전달될 저장 장치 포트로 향하는 기본 개방형 패킷을 보냅니다. 현재 포트가 데이터를 전송하지 않는 경우에는 아무런 문제가 없습니다. 그렇지 않으면 갈등 상황이 발생할 수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 링 스위치는 포트 7로 향하는 프레임을 임시로 저장할 버퍼를 제공해야 합니다. 일부 스위치 공급업체는 이러한 목적으로 포트당 32개의 버퍼를 제공합니다.

링 스위치 및 FC-AL 주소 지정

FC-AL 허브는 장치에 주소를 할당하는 역할을 하지 않으며 링 주위에 기본 주소 프레임만 전송합니다. 대부분의 스위치에서도 마찬가지입니다. 그러나 일부 장치에서는 특정 주소 수신을 요구할 수 있습니다. 일부 허브에는 포트 초기화 순서를 제어할 수 있는 기능이 있습니다. 이를 통해 특정 포트를 먼저 초기화한 후 장치를 필요한 포트에 연결할 수 있습니다.

스위치 및 링 초기화

FC-AL 프로토콜은 장치가 연결되거나 연결 해제되거나 다시 초기화될 때 링을 다시 초기화해야 합니다. 이러한 방식으로 링을 초기화하면 다른 두 장치 간의 기존 통신이 중단될 수 있습니다. 일부 스위치 제조업체는 LIP(Loop Initialization Primitives) 패킷을 선택적으로 검사하고 전달하는 기능을 제공합니다. 이 작업은 문제를 최소화하고 링 재초기화 시간을 줄이며 가능한 경우 기존 데이터 세션을 보존하기 위한 것입니다. 동시에 장치 주소의 고유성을 보장해야 합니다.
모든 장치가 링 재초기화에 참여하는 경우 장치가 해당 주소를 "보호"하므로 주소 중복이 발생하지 않습니다. 그러나 일부 장치가 링 재초기화에 참여하지 않는 경우에는 링 재초기화에 참여하는 장치에 이미 할당된 주소가 할당되는 것을 방지해야 합니다. 추가 링 스위치 로직을 통해 주소 고유성이 보장됩니다. 저장 장치를 추가할 때 LIP 패킷을 서버로 보내야 하지만, 다른 저장 장치와 통신하지 않는 저장 장치에는 LIP를 보낼 필요가 없습니다.
일부 저장 장치는 데이터를 백업하는 데 사용되는 다른 저장 장치와 직접 통신할 수 있습니다.

링 스위치 및 패브릭 아키텍처

링의 모든 장치가 패브릭 아키텍처에 대해 "알고 있는" 경우 링 스위치는 패브릭 로그인 프레임과 같은 필요한 프레임을 일반적인 방식으로 전송합니다. 링의 장치가 패브릭 아키텍처를 지원하지 않는 경우 링 스위치는 자체적으로 전송해야 합니다. 충분히 큰 수행
작업량.
일부 공급업체의 링 스위치는 계단식 연결을 지원하지 않습니다. 또한 일부 링 스위치는 패브릭 스위치에 연결하기 전에 펌웨어 업데이트가 필요합니다. 일부 스위치는 SAN에 연결하기 전에 패브릭 아키텍처를 완전히 지원하도록 업그레이드해야 합니다.
FC-AL 스위치는 Brocade, McDATA, Gadzoox Networks, Vixel 및 QLogic과 같은 회사에서 제조됩니다.

7.4.3 파이버 채널 스위치

FC-SW(파이버 채널 패브릭 스위치)는 모든 장치에 동시에 여러 고속 통신 세션을 제공합니다. 현재 메인 스위치는 약 1Gbps의 속도를 지원하며, 2Gbps의 속도도 더 이상 놀라운 일이 아닙니다. 일반적으로 패브릭 아키텍처 스위치는 허브 및 FC-AL 스위치보다 포트당 가격이 더 비싸지만 훨씬 더 많은 기능을 제공합니다.
패브릭 아키텍처 스위치는 허브 및 FC-AL 스위치보다 효율적입니다. 예를 들어, 스위치는 위에서 설명한 특수 서비스를 제공하고, 기본 제어 패킷을 통해 흐름 제어를 제공하며, 더 중요한 것은 일부 스위치는 FC-AL 기능을 에뮬레이션하여 이전 장치와의 호환성을 제공할 수 있다는 것입니다.
일부 패브릭 스위치는 버퍼링되지 않은 라우팅을 지원합니다. 아이디어는 프레임 헤더가 수신되면 프레임이 아직 수신되는 동안 스위치가 대상 헤더를 빠르게 찾는 것입니다. 이 접근 방식의 장점은 프레임 전달 지연이 줄어들고 프레임 내용을 버퍼 메모리에 저장할 필요가 없다는 것입니다. 단점은 손상된 프레임을 포함하여 모든 프레임을 즉시 전송한다는 것입니다.
패브릭 스위치는 파이버 채널 스토리지 네트워크의 보안에 중요한 역할을 합니다.

7.4.4 세 가지 연결 장치 비교

표에는 세 가지 유형의 파이버 채널 장치 간의 기능과 차이점이 요약되어 있습니다.

7.4.5 브리지와 라우터

이 장과 기사 전체에서 브리지 및 라우터라는 용어는 기존 이더넷 브리지 및 IP 라우터를 의미하지 않습니다. 이 경우 브리지와 라우터는 레이어 2 및 레이어 3 네트워크 프로토콜이 아닌 파이버 채널용 장치를 나타냅니다.
브리지는 파이버 채널과 SCSI와 같은 레거시 프로토콜 간의 상호 운용성을 제공하는 장치입니다. Fibre Channel-SCSI 브리지는 기존 SCSI 스토리지 투자를 보존하는 데 도움이 됩니다. 이러한 브리지는 SCSI 및 파이버 채널 인터페이스를 지원하고 두 프로토콜의 데이터를 변환합니다. 이러한 방식으로 파이버 채널 HBA가 설치된 새 서버는 기존 SCSI 저장 장치에 액세스할 수 있습니다. 브리지는 병렬 SCSI 버스와 파이버 채널 인터페이스 사이에 인터페이스를 제공합니다. 라우터에는 유사한 기능이 있지만 여러 SCSI 버스 및 파이버 채널 인터페이스에 대한 것입니다. 스토리지 라우터 또는 스마트 브리지는 LUN 마스킹 및 매핑과 같은 추가 기능을 제공하고 SCSI 확장 복사 명령을 지원합니다. 데이터 전송 장치로서 라우터는 스토리지 라이브러리에서 사용할 확장 복사 명령을 사용하여 지정된 대상 장치와 연결된 라이브러리 간에 데이터를 복사할 수 있습니다. 이 기능을 독립 백업(서버리스)이라고도 합니다.
라우터 및 브리지 제조업체의 예로는 Crossroads Systems, Chaparral Network Storage, Advanced Digital Information Corporation(Path-light 인수 후 ADIC) 및 MTI가 있습니다.

가장 간단한 경우 SAN은 광통신 채널로 연결된 스토리지 시스템, 스위치 및 서버로 구성됩니다. 직접 디스크 스토리지 시스템 외에도 디스크 라이브러리, 테이프 라이브러리(스트리머), 광 디스크(CD/DVD 및 기타)에 데이터를 저장하는 장치 등을 SAN에 연결할 수 있습니다.

서버가 로컬 네트워크(왼쪽)와 스토리지 네트워크(오른쪽)에 동시에 연결되는 안정성이 뛰어난 인프라의 예입니다. 이 체계는 프로세서 모듈, 스위치 또는 액세스 경로에 장애가 발생한 경우 스토리지 시스템에 있는 데이터에 대한 액세스를 제공합니다.

SAN을 사용하면 다음을 제공할 수 있습니다.

서버 및 데이터 저장 시스템의 중앙 집중식 리소스 관리;
전체 스토리지 시스템을 중단하지 않고 새로운 디스크 어레이와 서버를 연결합니다.
새로운 데이터 저장 장치와 함께 이전에 구입한 장비를 사용하는 것
*상당한 성능 손실 없이 서버에서 멀리 떨어져 있는 데이터 저장 장치에 신속하고 안정적으로 액세스할 수 있습니다.
데이터 백업 및 복구 프로세스 속도 향상 - BURA.

이야기

네트워크 기술의 발전으로 스토리지 시스템을 위한 두 가지 네트워크 솔루션, 즉 클라이언트 파일 시스템이 지원하는 블록 수준에서 데이터를 교환하는 SAN(Storage Area Network)과 NAS(Network Attached Storage)에 데이터를 저장하는 서버가 등장했습니다. 파일 수준. 기존 스토리지 시스템과 네트워크 시스템을 구별하기 위해 DAS(Direct Attached Storage)라는 또 다른 명칭이 제안되었습니다.

시장에 등장한 연속적인 DAS, SAN 및 NAS는 데이터를 사용하는 애플리케이션과 해당 데이터가 포함된 미디어의 바이트 간의 진화하는 통신 체인을 반영합니다. 옛날에는 응용 프로그램 자체가 블록을 읽고 썼으며 드라이버가 운영 체제의 일부로 나타났습니다. 최신 DAS, SAN 및 NAS에서 체인은 세 개의 링크로 구성됩니다. 첫 번째 링크는 RAID 어레이 생성이고, 두 번째 링크는 바이너리 데이터를 파일 및 레코드 형식으로 해석할 수 있는 메타데이터 처리이며, 세 번째 링크는 애플리케이션에 데이터를 제공하는 서비스입니다. 이러한 링크가 구현되는 위치와 방법이 다릅니다. DAS의 경우 스토리지 시스템은 데이터를 저장하고 액세스하는 기능만 제공하며 그 밖의 모든 작업은 인터페이스와 드라이버부터 서버 측에서 수행됩니다. SAN의 출현으로 RAID 제공은 스토리지 시스템 측으로 이전되었으며 다른 모든 것은 DAS의 경우와 동일하게 유지됩니다. 그러나 NAS는 파일 액세스를 보장하기 위해 메타데이터도 스토리지 시스템으로 전송된다는 점에서 다릅니다. 여기서 클라이언트는 데이터 서비스만 지원할 수 있습니다.

SAN의 출현은 1988년 FC(Fibre Channel) 프로토콜이 개발되고 1994년 ANSI에서 표준으로 승인되면서 가능해졌습니다. SAN(Storage Area Network)이라는 용어는 1999년으로 거슬러 올라갑니다. 시간이 지나면서 FC는 이더넷으로 바뀌었고 iSCSI 연결을 갖춘 IP-SAN 네트워크가 널리 보급되었습니다.

NAS(Network Attached Storage Server)에 대한 아이디어는 뉴캐슬 대학의 Brian Randall의 것이며 1983년 UNIX 서버를 실행하는 시스템에서 구현되었습니다. 이 아이디어는 매우 성공적이어서 Novell, IBM, Sun을 포함한 많은 회사에서 채택했지만 궁극적으로 NetApp과 EMC가 선두를 대체했습니다.

1995년 Garth Gibson은 NAS의 원리를 개발하고 객체 스토리지 시스템(OBS)을 만들었습니다. 그는 모든 디스크 작업을 두 그룹으로 나누기 시작했습니다. 하나는 읽기 및 쓰기와 같이 더 자주 수행되는 작업을 포함하고 다른 하나는 이름을 사용한 작업과 같이 덜 자주 수행되는 작업을 포함합니다. 그런 다음 그는 블록과 파일 외에 또 다른 컨테이너를 제안했으며 이를 객체라고 불렀습니다.

OBS는 객체 기반이라는 새로운 유형의 인터페이스를 제공합니다. 클라이언트 데이터 서비스는 개체 API를 사용하여 메타데이터와 상호 작용합니다. OBS는 데이터를 저장할 뿐만 아니라 RAID를 지원하고, 객체와 관련된 메타데이터를 저장하며, 객체 인터페이스를 지원합니다. DAS와 SAN, NAS와 OBS는 시간이 지남에 따라 공존하지만 각 액세스 유형은 특정 유형의 데이터 및 애플리케이션에 더 적합합니다.

SAN 아키텍처

네트워크 토폴로지

SAN은 서버를 저장 장치에 연결하도록 설계된 고속 데이터 네트워크입니다. 다양한 SAN 토폴로지(점대점, 조정 루프 및 스위칭)가 기존 서버-스토리지 버스 연결을 대체하고 이에 대한 더 큰 유연성, 성능 및 안정성을 제공합니다. SAN 개념은 파이버 채널 프로토콜을 사용하여 실행되는 모든 데이터 저장 장치에 서버를 연결하는 기능을 기반으로 합니다. 지점 간 토폴로지 또는 스위칭을 사용하는 SAN의 노드 상호 작용 원리가 그림에 표시되어 있습니다. 중재 루프 SAN에서는 데이터 전송이 노드에서 노드로 순차적으로 발생합니다. 데이터 전송을 시작하기 위해 전송 장치는 데이터 전송 매체를 사용할 권리에 대한 중재를 시작합니다(따라서 토폴로지 이름 - 중재 루프).

SAN의 전송 기반은 구리 및 광섬유 장치 연결을 모두 사용하는 파이버 채널 프로토콜입니다.

SAN 구성 요소

SAN 구성 요소는 다음과 같이 분류됩니다.

데이터 저장 자원
SAN 인프라를 구현하는 장치

호스트 버스 어댑터

스토리지 리소스

스토리지 리소스에는 디스크 어레이, 테이프 드라이브 및 파이버 채널 라이브러리가 포함됩니다. 스토리지 리소스는 SAN에 포함될 때만 많은 기능을 실현합니다. 따라서 고급형 디스크 어레이는 Fibre Channel 네트워크를 통해 어레이 간에 데이터를 복제할 수 있고, 테이프 라이브러리는 네트워크와 서버를 우회하여 Fibre Channel 인터페이스를 통해 디스크 어레이에서 직접 테이프로 데이터를 전송할 수 있습니다(서버리스 백업). 시장에서 가장 인기 있는 것은 EMC, Hitachi, IBM, Compaq(Compaq이 Digital에서 물려받은 Storage Works 제품군)의 디스크 어레이이며, 테이프 라이브러리 제조업체 중에서는 StorageTek, Quantum/ATL 및 IBM을 언급해야 합니다.

SAN 인프라를 구현하는 장치

SAN 인프라를 구현하는 장치는 파이버 채널 스위치(FC 스위치), 허브(파이버 채널 허브) 및 라우터(파이버 채널-SCSI 라우터)입니다. 허브는 파이버 채널 조정 루프(FC_AL) 모드에서 작동하는 장치를 결합하는 데 사용됩니다. 허브를 사용하면 시스템을 중지하지 않고도 루프에서 장치를 연결하고 연결을 끊을 수 있습니다. 장치가 연결 해제되면 허브가 자동으로 루프를 닫고 새 장치가 연결되면 자동으로 루프를 열기 때문입니다. 각 루프 변경에는 복잡한 초기화 프로세스가 수반됩니다. 초기화 과정은 다단계로 이루어지며, 완료될 때까지 루프 내에서 데이터 교환이 불가능합니다.

모든 최신 SAN은 스위치 위에 구축되므로 완전한 네트워크 연결이 가능합니다. 스위치는 파이버 채널 장치를 연결할 수 있을 뿐만 아니라 스위치에 소위 영역이 생성되는 장치 간의 액세스를 제한할 수도 있습니다. 서로 다른 구역에 배치된 장치는 서로 통신할 수 없습니다. SAN의 포트 수는 스위치를 서로 연결하여 늘릴 수 있습니다. 상호 연결된 스위치 그룹을 파이버 채널 패브릭 또는 간단히 패브릭이라고 합니다. 스위치 간의 연결을 스위치 간 링크(Interswitch Link), 줄여서 ISL이라고 합니다.

소프트웨어

이 소프트웨어를 사용하면 디스크 어레이에 대한 서버 액세스 경로의 중복성과 경로 간의 동적 로드 분산을 구현할 수 있습니다. 대부분의 디스크 어레이에는 서로 다른 컨트롤러를 통해 액세스할 수 있는 포트가 동일한 디스크에 속해 있는지 확인하는 간단한 방법이 있습니다. 전문 소프트웨어는 장치에 대한 액세스 경로 테이블을 유지 관리하고 재해 발생 시 경로 연결이 끊어지도록 보장하여 새로운 경로를 동적으로 연결하고 경로 간에 로드를 분산시킵니다. 일반적으로 디스크 어레이 제조업체는 해당 어레이에 대해 이러한 유형의 특수 소프트웨어를 제공합니다. VERITAS 소프트웨어는 물리적 디스크에서 논리 디스크 볼륨을 구성하고 디스크 액세스 경로의 중복성을 제공할 뿐만 아니라 대부분의 알려진 디스크 어레이에 대한 로드 분산을 제공하도록 설계된 VERITAS Volume Manager 소프트웨어를 생산합니다.

사용된 프로토콜

저수준 프로토콜은 스토리지 네트워크에 사용됩니다.

FCP(파이버 채널 프로토콜), 파이버 채널을 통한 SCSI 전송. 현재 가장 일반적으로 사용되는 프로토콜입니다. 1Gbit/s, 2Gbit/s, 4Gbit/s, 8Gbit/s 및 10Gbit/s 옵션으로 제공됩니다.
TCP/IP를 통한 iSCSI, SCSI 전송.
순수 이더넷을 통한 FCoE, FCP/SCSI 전송.
FCIP 및 iFCP, IP 패킷에 FCP/SCSI를 캡슐화하고 전송합니다.
HyperSCSI, 이더넷을 통한 SCSI 전송.
파이버 채널을 통한 FICON 전송(메인프레임에서만 사용됨)
이더넷을 통한 ATA, 이더넷을 통한 ATA 전송.
InfiniBand(IB)를 통한 SCSI 및/또는 TCP/IP 전송.

장점

외부 스토리지 시스템에 있는 데이터에 대한 액세스의 높은 신뢰성. 사용되는 스토리지 시스템 및 서버로부터 SAN 토폴로지의 독립성.
중앙 집중식 데이터 저장(신뢰성, 보안).
편리한 중앙 집중식 스위칭 및 데이터 관리.
과도한 I/O 트래픽을 별도의 네트워크로 이동하여 LAN을 오프로드합니다.
고성능 및 낮은 대기 시간.
SAN 논리 패브릭의 확장성 및 유연성
기존 DAS와 달리 SAN의 지리적 크기는 사실상 무제한입니다.
서버 간에 리소스를 빠르게 배포하는 기능입니다.
기존 SAN을 기반으로 추가 비용 없이 내결함성 클러스터 솔루션을 구축할 수 있는 기능입니다.
간단한 백업 구성표 - 모든 데이터가 한 곳에 있습니다.
추가 기능 및 서비스(스냅샷, 원격 복제)의 가용성.
높은 수준의 SAN 보안.

스토리지 시스템을 공유하면 일반적으로 관리가 단순화되고 상당한 유연성이 추가됩니다. 케이블과 디스크 어레이를 한 서버에서 다른 서버로 물리적으로 이동하고 다시 연결할 필요가 없기 때문입니다.

또 다른 장점은 스토리지 네트워크에서 직접 서버를 부팅할 수 있다는 것입니다. 이 구성을 사용하면 결함이 있는 부품을 빠르고 쉽게 교체할 수 있습니다.