پروتکل های انتقال فایل در San Switch

چرا شبکه های فضای ذخیره سازی مهم هستند؟

حافظه رایانه و حافظه محلی ممکن است فضای ذخیره سازی کافی، محافظت از فضای ذخیره سازی، دسترسی چند کاربره یا سرعت و عملکرد را برای برنامه های سازمانی فراهم نکند. بنابراین، بیشتر سازمان ها علاوه بر ذخیره سازی متصل به شبکه (NAS)، نوعی SAN را برای بهبود کارایی و مدیریت بهتر داده ها به کار می گیرند.

به طور سنتی، تعداد محدودی از دستگاه های ذخیره سازی می توانند به یک سرور متصل شوند و ظرفیت ذخیره سازی شبکه را محدود کنند. اما SAN قابلیت انعطاف پذیری شبکه را فراهم می کند تا یک سرور یا بسیاری از سرورها در چندین مرکز داده را قادر سازد تا یک ابزار ذخیره سازی مشترک را به اشتراک بگذارند. SAN همچنین اتصال قدیمی بین فایل سرور و ذخیره سازی را از بین می برد و گلوگاه های (bottleneck) پهنای باند را حذف می کند.

SAN همچنین برای بازیابی فاجعه (DR) بهینه است زیرا یک شبکه ممکن است شامل بسیاری از دستگاه های ذخیره سازی، از جمله دیسک، نوار مغناطیسی و ذخیره سازی نوری باشد. ابزار های ذخیره سازی نیز ممکن است دور از سرورهایی باشد که استفاده می کنید.

SAN (Storage Area Network) چیست؟

شبکه ای از دستگاه های ذخیره سازی است که می توان توسط چندین سرور یا رایانه به آن دسترسی پیدا کرد و فضای ذخیره سازی مشترکی را ایجاد می کند. هر رایانه در شبکه می تواند به حافظه موجود در SAN دسترسی پیدا کند، گویا دیسک محلی است که مستقیماً به رایانه متصل است.

بیشتر بخوانید: ذخیره سازها و انواع آن

مزایای SAN چیست؟

SAN مستقیماً به شبکه متصل می شود، بنابراین فضای ذخیره سازی به طور عملکردی در سازمان توزیع می شود. SAN همچنین خوشه بندی (cluster) سرورها را متمرکز می کند، به طور بالقوه می توان به مدیریت متمرکز آسان تر و ارزان تری دست یافت و هزینه کل را کاهش داد.

به طور معمول با استفاده از block-level ،SAN Storage ها با انتقال مستقیم داده ها از منبع به هدف و با دخالت کمی در سرور، به برنامه های انتقال داده کمک می کنند تا عملکرد بهتری داشته باشند. اما سازمان ها می توانند از هر فایل سیستمی متناسب با زیرساخت های خود استفاده کنند. SAN همچنین به چندین میزبان (هاست) اجازه می دهد تا به چندین دستگاه ذخیره سازی متصل به همان شبکه در ساختارهای جدید شبکه دسترسی پیدا کنند.

خرید سن سوئیچ HP

 SAN می تواند مزایای زیر را ارائه دهد:

ـ در دسترس بودن : فضای ذخیره سازی مستقل از برنامه ها وجود دارد و از طریق چندین مسیر برای افزایش قابلیت اطمینان، دسترس پذیری به ان افزایش یافته است.

ـ عملکرد بهتر: SAN ها پردازنده ذخیره سازی را از سرورها به شبکه های جداگانه بارگیری و انتقال می دهند.

ـ مرکزی و تلفیقی: SAN ها مدیریت، مقیاس پذیری، انعطاف پذیری و در دسترس بودن را ساده تر می کنند.

ـ انتقال داده از راه دور: SAN ها با کپی از راه دور از داده ها در برابر فاجعه و حملات مخرب محافظت می کنند.

ـ مدیریت متمرکز ساده: SAN ها با ایجاد تصاویر منفرد از فضای ذخیره سازی، مدیریت را ساده می کنند.

SAN Switch چیست؟

در قلب بیشتر شبکه های ذخیره سازی، SAN Switch ها قرار دارند. تنها هدف آن انتقال ترافیک داده های ذخیره سازی بین سرورها و pool های ذخیره سازی مشترک است. یک سن سوئیچ، چندین سرور میزبان متشکل از سرورهای ذخیره سازی و دستگاه ها را برای ایجاد یک SAN بهم متصل می کند. SAN Switch ها امکان ایجاد شبکه های ذخیره سازی با سرعت بالا را فراهم می کنند که هزاران سرور را به هم متصل می کنند.

در ابتدایی ترین حالت، یک SAN Switch جریان ترافیک بین سرورها و SAN Storage را مدیریت می کند، بسته های داده را بررسی می کند و آنها را به مقصد مورد نظر خود هدایت می کند. با این وجود در طول سال ها، SAN Switch ها پیچیده تر شده اند و ویژگی هایی مانند افزونگی مسیر، تشخیص شبکه و خود سنجی پهنای باند را اضافه کرده اند.

انواع SAN Switch:

SAN Switch ها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

ـ کانال فیبر (FC)

ـ اترنت

سوئیچ های کانال فیبر متداول ترین هستند. آنها با فن آوری های FC(Fiber channel) سازگار و به صورت ماژولار و یا ثابت هستند. یک سوئیچ ماژولار به طور معمول یک سوئیچ FC است که قابل ارتقاء است و تعداد پورت بالایی را ارائه می دهد. سوئیچ ثابت سوئیچی با پیکربندی ثابت است که قابل توسعه نیست. سوئیچ های FC-Director اغلب از ویژگی هایی مانند رمزگذاری و منطقه بندی برای توازن بار و کنترل دسترسی داده ها پشتیبانی می کنند.

اگرچه سوئیچ های FC متداول ترین نوع را نشان می دهند، اما محبوبیت SAN مبتنی بر اترنت خصوصاً با گسترش 10 گیگابیت اترنت (GbE) رو به افزایش است. سوئیچ های اترنت و سایر تجهیزات اترنت ارزان تر هستند. علاوه بر این، پورت های سوئیچ 1Gb می توانند برای تولید توان بالاتر، انعطاف پذیری بیشتری را ارائه دهند.

شبکه های اترنت همچنین از iSCSI (Internet Small Computer System Interface)، یک پروتکل ذخیره سازی مشترک ساخته شده در بالای TCP / IP پشتیبانی می کنند. مقایسه بین FC SAN و Ethernet SAN معمولاً به کانال فیبر در برابر iSCSI منتهی می شود، زیرا در شبکه اترنت اجرا می شود.

کانال فیبر دارای عملکرد بسیار بهتری نسبت به اترنت است، با این حال، در شبکه های اختصاصی، اترنت به کانال فیبر خود کمک می کند، به ویژه با گسترش 25 گیگابایتی، 40 گیگابایتی و 100 گیگابایتی. با این اوصاف، کانال فیبر هنوز هم یک راه حل ذخیره سازی مطمئن محسوب می شود و قابلیت های مدیریت پیشرفته تری را فراهم می کند.

بیشتر بخوانید: سن سوئیچ SAN Switch چیست؟ تفاوت آن با LAN سوئیچ

نحوه عملکرد Switch SAN:

هر دو سوئیچ اترنت و FC جریان ترافیک را مدیریت می کنند، اما آنها فقط می توانند از فن آوری های خاص پشت سر خود پشتیبانی کنند. به عنوان مثال یک سوئیچ اترنت در همان مزایا و محدودیت های اترنت سهیم است، سوئیچ های FC نیز همین طور است. به عنوان مثال، یک سوئیچ FC ممکن است سرویس اعلان تغییر وضعیت ثبت شده (RSCN) را در اختیار داشته باشد، که سرور ها(هاست) را از تغییرات موجود در ساختار مطلع می کند.

از آنجا که این سرویس مخصوص کانال فیبر است، فقط یک سوئیچ FC می تواند از آن پشتیبانی کند و سوئیچ اترنت نمی تواند. انها همچنین ممکن است تعداد پورت های مختلفی داشته باشند یا حداکثر سرعت پورت مختلف را پشتیبانی کنند.

مروری بر اجزای SAN:

SAN در ساده ترین شکل خود از یک یا چند سرور متصل به حافظه ذخیره سازی تشکیل شده است.

اجزای میزبان (Host Components):

اجزای میزبان SAN شامل سرورها و اجزایی است که سرورها را قادر می سازد تا از نظر فیزیکی به SAN متصل شوند. HBA ها به همراه مولفه ای که تبدیل سیگنال نوری به دیجیتال است در سرورها قرار دارند. هر میزبان از طریق HBA به درگاه های fabric متصل می شود. درایورهای HBA که روی سرورها کار می کنند سیستم عامل های سرور را قادر می سازند تا با HBA ارتباط برقرار کنند. با استفاده از یک یا چند سن سوئیچ هر سرور ممکن است، هاست تعداد زیادی برنامه باشد برنامه هایی که برای پردازش به ذخیره سازی نیاز دارند.

اجزای فابریک (Fabric Components):

Fabric بخش واقعی شبکه SAN است، لایه فابریک شامل دستگاه های شبکه SAN است که شامل سوئیچ های SAN، روترها، Protocol Bridge ها ، دستگاه های ورودی(gateway) و کابل های شبکه می باشد. پروتکل FC برای برقراری ارتباط در کل شبکه استفاده می شود، دستگاه های شبکه SAN داده ها را درون SAN یا بین یک آغازگر مانند پورت HBA یک سرور و یک هدف مانند پورت یک SAN Storage جابجا می کنند.

SAN Switch عناصر مختلف SAN را به هم متصل می کنند. سوئیچ های SAN می توانند به سرورها، ذخیره سازها و سایر سوئیچ ها متصل شوند. همچنین سن سوئیچ ها به مدیران این امکان را می دهند تا در صورت خرابی مسیر از سرور های میزبان به سوئیچ یا از فضاهای ذخیره سازی به سوئیچ، افزونگی مسیر را تنظیم کنند.

ـ کابل: کابل های SAN معمولاً کابل های فیبر نوری خاصی هستند که برای اتصال تمام اجزای fabric استفاده می شوند. نوع کابل SAN و سیگنال فیبر نوری حداکثر فواصل بین اجزای SAN را تعیین می کنند و به درجه بندی پهنای باند SAN کمک می کنند.

ـ پروتکل ارتباطات: اجزای fabric با استفاده از پروتکل ارتباطات FC ارتباط برقرار می کنند. FC پروتکل رابط ذخیره سازی است که برای بیشتر SAN های امروزی استفاده می شود. FC به عنوان پروتكلی برای انتقال داده ها بین دو پورت بر روی یك كابل سریال ورودی / خروجی با سرعت زیاد ایجاد شد.

ـ روترهای داده: روترهای داده پلی هوشمند بین دستگاه های SCSI و دستگاه های FC در SAN هستند. سرورهای موجود در SAN می توانند از طریق روترهای داده موجود در لایه fabric به دستگاه های دیسک یا نوار SCSI موجود در SAN دسترسی پیدا کنند.

اجزای ذخیره سازی (Storage Layer):

اجزای ذخیره سازی SAN، آرایه های ذخیره سازی هستند. آرایه های ذخیره سازی شامل فضای ذخیره سازی است. پردازنده ها(Storage Processors) قسمت جلویی آرایه ذخیره سازی هستند که از طریق سرورها پیوستهای میزبان جلو را به صورت مستقیم یا از طریق یک SAN Switch به دستگاه های ذخیره سازی ارائه می دهند. HBA های سرور باید مطابق با پروتکل پشتیبانی شده باشند، در بیشتر موارد این پروتکل FC است.

داده ها در آرایه های دیسک یا دستگاه های نواری (یا هر دو) ذخیره می شوند. آرایه های دیسک گروه هایی از چندین دیسک هستند و از نظر طراحی، ظرفیت، عملکرد و سایر ویژگی ها می توانند بسیار متفاوت باشند.

آرایه های ذخیره سازی به ندرت دسترسی مستقیم سرور ها به درایوهای مجزا را فراهم می کنند. در عوض، آرایه ذخیره سازی از فناوری RAID (Redundant Array of Independent Drives) برای گروه بندی مجموعه ای از درایوها استفاده می کند. RAID از درایوهای مستقل برای تأمین ظرفیت، عملکرد و افزونگی استفاده می کند. با استفاده از الگوریتم های تخصصی، چندین درایو گروه بندی می شوند تا فضای ذخیره سازی مشترک را فراهم کنند.

این الگوریتم های RAID، که به عنوان RAID Level شناخته می شوند، مشخصات گروه بندی خاص را تعریف می کنند. در سیستم های ساده ای که قابلیت RAID را فراهم می کنند، یک گروه RAID معادل یک LUN است(LUN یک واحد ذخیره سازی است). بسته به محیط سیستم میزبان، LUN به عنوان ولوم یا درایو منطقی نیز شناخته می شود. از نظر یک سرویس گیرنده، LUN مانند سایر واحدهای ذخیره سازی موجود برای دسترسی به نظر می رسد.

دستگاه های ذخیره نوار بخشی از قابلیت ها و فرایندهای پشتیبان گیری SAN هستند. SAN های کوچکتر ممکن است از درایو های نوار با ظرفیت بالا استفاده کنند. این درایو های نواری در میزان انتقال هوا و ظرفیت ذخیره سازی متفاوت است. یک درایو نوار با ظرفیت بالا ممکن است به عنوان یک درایو مستقل وجود داشته باشد یا ممکن است بخشی از یک مجموعه باشد.

نکته:یک سرور(host) از طریق HBA به یک درگاه fabric متصل می شود. SAN Storage از طریق پردازنده های ذخیره سازی خود به درگاه های fabric متصل می شوند.

SAN چگونه کار می کند؟

تعامل اجزای SAN به شرح زیر است:

1. هنگامی که یک سرور (host) می خواهد به یک SAN Storage دسترسی پیدا کند، یک درخواست دسترسی مبتنی بر بلوک (block-based) برای دستگاه ذخیره سازی ارسال می کند.
2. دستور SCSI در بسته های FC محصور شده اند. این درخواست توسط HBA برای آن سرور پذیرفته شده و از فرم داده binary (دودویی) آن به فرم optical (نوری) مورد نیاز برای انتقال روی کابل فیبر نوری تبدیل می شود.
3. در همان زمان، درخواست طبق قوانین پروتکل FC بسته بندی می شود.
4. HBA درخواست را به SAN ارسال می کند.
5. بسته به اینکه کدام پورت توسط HBA برای اتصال به fabric استفاده می شود، سن سوئیچ درخواست را دریافت می کند و آن را به CPU ذخیره ساز می فرستد، که آن را به دستگاه ذخیره ساز می دهد.

پروتکل های انتقال فایل در San Switch:

Fiber Channel(FC):

یک فناوری شبکه با سرعت بالا است که داده های بلوک خام بدون ترتیب را ارائه می دهد. این فناوری چندین لایه ارتباطی را برای انتقال دستورات SCSI و واحدهای اطلاعاتی با استفاده از پروتکل فیبر کانال (FCP) تعریف می کند. علاوه بر SCSI ، کانال فیبر همچنین می تواند با IP و سایر پروتکل ها ارتباط برقرار کند. رابط های نقطه به نقطه، سوئیچ شده و حلقه را ارائه می دهد و می تواند سرعت داده را تا 128 گیگابیت بر ثانیه ارائه دهد.

کانال فیبر برای پشتیبانی از SAN ها و رفع نواقص موجود در SCSI و رابط موازی با عملکرد بالا (HIPPI) ایجاد شده است. این یک پروتکل و رابط قابل اعتماد و مقیاس پذیر با توان عملیاتی بالا و تأخیر کم را ارائه می دهد و این امر برای ذخیره سازی شبکه مشترک مناسب است. هنگامی که با فیبر نوری استفاده می شود، فیبر کانال می تواند دستگاه ها را با فاصله 10 کیلومتر از یکدیگر پشتیبانی کند. با این حال، شبکه های FC می توانند پیچیده باشند و به تجهیزات تخصصی مانند سوئیچ، آداپتور و پورت نیاز دارند.

NFS:

Network File System (NFS) هم یک سیستم پرونده توزیع شده و هم پروتکل شبکه برای دسترسی و اشتراک فایلها بین دستگاههای موجود در همان شبکه محلی است. این سیستم و پروتکل آن معمولاً برای پشتیبانی از NAS استفاده می شود. NFS یک گزینه کم هزینه برای به اشتراک گذاری فایل شبکه است که دسترسی و ذخیره و به روزرسانی فایل ها را برای کاربران و برنامه ها در کامپیوتر از راه دور امکان پذیر می کند، دقیقاً مانند آنچه که با DAS انجام می دهند.

NFS از پروتکل Remote Procedure Call (RPC) برای مسیریابی درخواست ها بین کلاینت ها و سرورها استفاده می کند. اگرچه دستگاه های شرکت کننده باید از NFS پشتیبانی کنند، اما نیازی به درک جزئیات شبکه ندارند. با این حال، RPC ها می توانند ناامن باشند، بنابراین NFS باید فقط در شبکه های قابل اعتماد پشت فایروال ها نصب شود. این پروتکل در درجه اول در محیط های لینوکس استفاده می شود، اگرچه توسط ویندوز هم پشتیبانی می شود.

ISCSI:

Internet Small Computer System Interface (ISCSI) یک پروتکل لایه transport است که دسترسی سطح بلوک به دستگاه های ذخیره سازی را از طریق شبکه TCP / IP فراهم می کند. این پروتکل در بالای TCP کار می کند و نحوه انتقال بسته های SCSI را از طریق شبکه های LAN ، WAN یا اینترنت توصیف می کند.، IT ،ISCSI را قادر می سازد تا یک شبکه ذخیره سازی مشترک مانند SAN را راه اندازی کند.

سازمان ها اغلب به iSCSI متوسل می شوند زیرا از فناوری های استاندارد اترنت استفاده می کند و این امر ارزان تر و آسان تر از فیبر کانال (FC) است. ISCSI می تواند با استفاده از چند مسیریابی، کادربندی جامبو، پل زدن مرکز داده (DCB) و سایر فن آوری ها، سرعت زیادی را در مسافت های طولانی ارائه دهد. پیاده سازی های SAN بر اساس iSCSI اکنون نرخ داده ها را تا 25 گیگابیت اترنت پشتیبانی می کنند، 50 گیگابایت و 100 گیگابایت نیز فاصله زیادی ندارند.

FCoE:

فیبر کانال از طریق اترنت (FCoE) یک فناوری شبکه رایانه ای است که قابهای کانال فیبر را از طریق شبکه های اترنت محصور می کند. این به کانال فیبر اجازه می دهد تا ضمن حفظ پروتکل کانال فیبر (FC)، از شبکه های 10 گیگابیتی اترنت (یا سرعت بالاتر) استفاده کند. FCoE کانال فیبر را مستقیماً از طریق اترنت منتقل می کند در حالی که مستقل از ارسال اترنت است.

مراکز داده از اترنت برای شبکه های TCP / IP و کانال فیبر برای شبکه های محل ذخیره (SAN) استفاده می کردند. با FCoE ، کانال فیبر در کنار ترافیک پروتکل اینترنت (IP) به پروتکل شبکه دیگری تبدیل می شود که روی اترنت اجرا می شود. برخلاف iSCSI که در بالای TCP و IP اجرا می شود،  FCoE مستقیماً بالاتر از اترنت در پشته پروتکل شبکه کار می کند. در نتیجه ، FCoE در لایه IP قابل رویت نیست و در شبکه های IP مسیریابی کار نخواهد کرد.

Common File File System(CIFS):

CIFS مخفف “Common Internet File System” است که توسط سیستم عامل های ویندوز برای به اشتراک گذاری فایل استفاده می شود. CIFS همچنین از روش کلاینت-سرور استفاده می کند که در آن کلاینت برای دسترسی به یک فایل از یک سرور درخواست می کند. سرور اقدام درخواستی را انجام داده و پاسخی را برمی گرداند. CIFS یک نسخه استاندارد باز از پروتکل بلوک پیام سرور (SMB) است که توسط مایکروسافت تهیه و استفاده شده است و از پروتکل TCP / IP استفاده می کند.

بیشتر بخوانید: NAS و یا SAN : تفاوت میان این دو چیست؟