Sieci pamięci masowych (IV) Współużytkowanie danych w ramach hybrydowego modelu NAS/SAN

Jak umożliwić wielu klientom zainstalowanym w sieci SAN współużytkowanie danych przechowywanych w stacjach pamięci masowych dołączonych do takiej sieci? Łatwiej powiedzieć, niż zrobić.

Jak umożliwić wielu klientom zainstalowanym w sieci SAN współużytkowanie danych przechowywanych w stacjach pamięci masowych dołączonych do takiej sieci? Łatwiej powiedzieć, niż zrobić.

Sieci pamięci masowych (IV) Współużytkowanie danych w ramach hybrydowego modelu NAS/SAN

Właśnie dlatego grupa robocza File System Working Group (FSWG), działająca w ramach stowarzyszenia Storage Networking Industry Association, opracowuje technologię, dzięki której mechanizmy współużytkowania danych wykorzystywane przez urządzenia klasy NAS (Network Attached Storage - urządzenia pamięci masowych dołączane do sieci) będzie można przenosić do środowisk SAN.

Urządzenia NAS świadczą klientom zainstalowanym w sieci LAN, mającym oczywiście odpowiednie prawa do korzystania z tego rodzaju usługi, alternatywną metodę dostępu do urządzeń pamięci masowych. Urządzenia te zawdzięczają swoją popularność temu, że pozwalają w ramach eksploatowanej już sieci LAN przechowywać olbrzymie ilości danych, których nie można by w żaden sposób udostępniać przy tradycyjnych rozwiązaniach.

Urządzenia NAS komunikują się z klientami sieci LAN przez interfejs oparty na protokołach realizujących zadanie udostępniania plików, takich jak CIFS (Common Internet File Services - protokół stosowany w środowisku Microsoft), NFS (Network File System - protokół stosowany w środowisku Unix) lub NCP (NetWare Core Protocol - protokół stosowany w środowisku NetWare).

Urządzenia takie pozwalają użytkownikom sieci LAN korzystać z usług katalogowych, zapewniają im odpowiedni poziom zabezpieczeń, a klienci mogą przeglądać i formatować dane. NAS pracują wykorzystując wewnętrzny system operacyjny, dysponujący mechanizmami pozwalającymi zarządzać danymi i kontrolować proces zapisywania i odczytywania danych ze stacji dysków twardych.

Sieci SAN pracują w coraz bardziej wyrafinowany sposób, dzięki czemu mogą sprostać stale rosnącym wymaganiom użytkowników. Jak wiadomo, sieć SAN opiera się na bardzo szybkich łączach (technologia Fibre Channel), dzięki którym wielu klientów może się łączyć ze stacjami dysków twardych, skonfigurowanymi najczęściej jako tabela RAID.

Klienci dysponujący interfejsem SAN wykorzystują tabelę RAID, zamiast przechowywać wszystkie dane w ramach wewnętrznego podsystemu dysków twardych. Ponieważ sieci SAN realizują udostępnianie danych z wykorzystaniem mechanizmu współużytkowania działającego na poziomie urządzenia, to dostęp do danych przechowywanych w sieci SAN mają tylko klienci dysponujący odpowiednimi możliwościami. Przeniesienie modelu współużytkowania danych do środowiska SAN wymaga wdrożenia systemu plików opartego na technologii heterogenicznych klastrów. Jak dotąd system taki nie jest jeszcze dopracowany, gdyż jest to bardzo skomplikowane przedsięwzięcie.

Z drugiej strony pomysł scalenia technologii NAS i SAN i utworzenia takiego środowiska SAN, które oferowałoby możliwość współużytkowania danych, jest bardzo kuszący i... realny. Kilku producentów wytwarzających urządzenia pamięci masowej zainteresowało się już tą sprawą, a niektórzy zaproponowali nawet swoje rozwiązania.

Rozszerzenia protokołu zaproponowane przez grupę FSWG pozwalają udostępniać pliki, oferując możliwość budowania hybrydowych architektur NAS/SAN. W konfiguracji takiej klienci łączą się - wykorzystując protokół TCP/IP - z hybrydowym serwerem NAS/SAN, a następnie, już z wykorzystaniem protokołu Fibre Channel, ze stacjami dysków SAN. W modelu takim hybrydowy serwer NAS/SAN zarządza informacjami wykorzystywanymi do kontrolowania wszystkich użytkowników korzystających z usług pamięci SAN, pełniąc rolę menedżera odpowiedzialnego za prawidłową pracę całego środowiska. Gdy tylko hybrydowy serwer NAS/SAN potwierdzi prawo dostępu, klient łączy się bezpośrednio z dyskami SAN, wymieniając z nimi dane z maksymalną szybkością, na jaką pozwala łącze.

Jeśli porównamy tę sytuację z klasycznym środowiskiem SAN, to okaże się, że hybrydowy serwer NAS/SAN ma do wykonania dodatkowe zadania, związane z obsługiwaniem informacji kontrolujących cały ten złożony proces. Nie stanowi to jednak zbyt dużego obciążenia dla całego systemu (chodzi o konieczność transmitowania dodatkowych pakietów), biorąc pod uwagę fakt, że właściwe porcje wymienianych metadanych są bardzo duże, a technologia współużytkowania danych przyczynia się do zmniejszenia liczby odwołań do pamięci masowych.

A co się stanie, jeśli kilku użytkowników chce jednocześnie uzyskać dostęp do tych samych danych? Można wtedy wykorzystać mechanizm wbudowany w protokół CIFS, pozwalający blokować programowo dostęp do określonych zasobów dyskowych, dzięki czemu system dostępu do plików pracuje spójnie i zapewnia odpowiedni poziom koherencji, tak ważny przy świadczeniu usług wielu użytkownikom. Używając mechanizmu programowego blokowania dostępu do określonych zasobów, można stosować blokadę w odniesieniu do pojedynczych plików lub do całych rekordów, zależnie od sytuacji. Gdy jeden klient chce zapisać dane do tego samego pliku co drugi klient, serwer NAS/SAN odwołuje ustawienie (blokowanie) skonfigurowane dla pierwszego i przejmuje kontrolę nad operacją zapisywania danych, wykorzystując tradycyjne techniki stosowane w środowisku NAS.

W opracowanych przez grupę FSWG propozycjach znajdują się takie rozwiązania jak wspomniane już programowe blokowanie dostępu do zasobów oraz cztery dodatkowe, bardzo ważne opcje, koordynujące operacje czytania/zapisu danych, np. wyłączanie obsługi danych kontrolowanych przez oprogramowanie NAS czy możliwość alokacji danych.

Wyposażenie protokołów udostępniających pliki (współużytkowanie zasobów) w nowe możliwości pozwoli projektować takie urządzenia SAN, które będą udostępniać swoje zasoby każdemu upoważnionemu do tego klientowi. Jeśli klient dysponuje też tradycyjnym połączeniem SAN, to zachowuje możliwość szybkiego i bezpośredniego komunikowania się ze stacją dysków. Jeśli klienci SAN zaczynają rywalizować między sobą o dostęp do zasobów, do akcji wchodzą mechanizmy koherencji i buforowania, realizowane w ramach technologii NAS. Jeśli zaś klienci dysponują wyłącznie połączeniami LAN, to mogą wykorzystać NAS jako ścieżkę dostępu do informacji SAN.

Opisany powyżej hybrydowy model zachęci być może administratorów do szybszego wdrażania technologii SAN, oferując im możliwość elastycznego projektowania środowisk NAS/SAN.


TOP 200