Nouveaux Systèmes de stockage de données (SAN/NAS)

Par : GOEBEL Georges

georges@goebel.tv

Plan

Mise en contexte Storage Area Networks

• Architecture Fibre Channel Network Attached Storage Exemple d’un serveur NAS

• EMC2 Celerra Conclusion Démonstration Questions - Réponses

Mise en contexte

De nos jours la quantité des données augmente Comment garantir l’accès aux données 24h/24h et

7j/7j ? Grand centre de stockage

• Solution propriétaire « Open System »

• Architecture i386, SCSI, TCP/IP, …• Avant plusieurs années pas de solution dans l’immédiat

Storage Area Network

Caractéristiques :• Augmenter la capacité de stockage des serveurs particuliers

• Accès multiples et directs aux mêmes données

• Séparation de lieu (serveur et sauvegarde)

• Intégration des solutions back up (tape libraries) Avantages :

• Haute disponibilité des données

• Redondance des données

Storage Area Network

Composé de :• Serveurs

• Groupes de disques (Storage Array)

• Fibre Channel Switch/Hub, SCSI, iSCSI, … Serveur

• Rendre les données accessibles à l’extérieur

• File System, Base de données, Vidéo, … Storage Array (SA)

• Groupe de disques magnétiques en RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)

Storage Array (SA)

Chaque groupe est un RAID de disques !

Storage Array : RAID

RAID 0 : Striping• 2 disques physiques-> visible 1 disque virtuel avec la capacité

des 2 disques• Aucune protection contre un crash

RAID 1 : Mirroring• La même information se trouve sur 2 disques différents• Bonne protection contre un crash d’un disque

RAID 5 : • 3 disques données + 1 disque avec parité• Striping des 3 disques données• -> réduit le nombre des disques pour la même sécurité

Autre : RAID S (parité distribué), RAID 7 (5 + 1)

SAN : Connectivité

Connexion entre Serveur et SA• Parallèle (S/390 Mainframe)

• ESCON (Mainframe)

• SCSI (Open System)

• Fibre Channel (Open System)

Avantage du « Open System »• Indépendance d’un fournisseur / marque

• Plus de choix

SCSI vs Fibre Channel

Caractéristiques• SCSI :

• Distance maximale : 19 – 25 m• Débit maximal : 20-40 MB / seconde• Protocole : SCSI (Small Computer System Interface)

• Fibre Channel :• Distance maximale : 300 – 500 m (10km – 60km)• Débit maximal : 100 MB / seconde• Protocole : SCSI encapsulé (frame based protocol)• Possibilité d’utiliser d’autres services à travers le même fil (Vidéo, SCSI, réseau)

Trouver un compromis• Prix Solution FC = 1.5 * Prix Solution SCSI• Mais : Fibre Channel est le futur

SAN : Fibre Channel topologie

Différentes connexions entre Serveur et SA possibles

Point à Point• Bande passante et accès exclusif garantie (QoS garanti)• Comparable à SCSI

SAN : Fibre Channel topology

Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL)• Daisy Chain

• 127 nœuds au maximum

• Bande passante complète mais accès partagé

Désavantage : Single Point of Failure !

SAN : Fibre Channel topology

Fibre Channel Hub• Comme Daisy Chain mais sans «  Single Point of Failure »

SAN : Fibre Channel topology

Fibre Channel Switched Fabric (FC-SW)• Administration en un point central

• No Single Point of failure

• Chaque nœud gère une connexion point à point

SAN : High Availability

SAN : High Availability avec distance topologie

Connexion entre les « Fabric Switch »• connexion « long wave » -> 10 km ( nouvelle technologie 60 km )

• Seulement possible entre switch, les nœuds ne le supportent pas connexion « long wave »

SAN : Produits

Sun• StoreEdge Series

IBM• FAStT200 storage server, FAStT400 storage server, …

EMC2• EMC CLARiiON Midrange Storage Systems, …

HP• Disk System 2100…2405, HP Surestore series, …

Autres• Hitachi, Broadcom,…

Network Attached Storage

Network Attached Storage

NAS HEAD : Groupement de machine(s) (cluster) offrant les données persistantes (SAN) à l’extérieur à travers le protocole TCP/IP

Caractéristiques :• Haute disponibilité (High Availability)

• Groupes redondantes de disques (redundant storage array)

• Serveurs redondants (redundant server)

• Redémarrage automatique et disponible endéans quelques minutes

• Haute performance (High Performance)• Système d’exploitation optimisé I/O pour serveurs de fichiers

• Connexion multiple entre Serveurs et SA (distribution de charge)

• Cache sur SA

Network Attached Storage

Caractéristiques (suite):• Servir le plus grand nombre de requêtes en réseau simultanément

• « Content on demand »

• « Video on demand »

• Supporter des «  File system » multiples• CIFS (Common Internet File System)

• NFS (Network File System)

• Diminution des efforts d’administration• Gestion centralisée (bien sûr redondante)

• Extensibilité (Scalability) • Utilisation des composants standards (PC, FC, …)

Différence SAN et NAS

SAN• Connexion

• FC ou SCSI

• Serveurs connectés avec FC peuvent accéder à SAN

• Protocole : Encapsulated SCSI

• Peu de overhead 100 MB/sec• Next generation -> 200 MB/sec• Bloque I/O

• 10 km• FS géré par serveurs• Configuration par serveurs

NAS• Connexion réseau

• Ethernet, FDDI, ATM

• Toute machine dans le réseau peut accéder à NAS

• Protocole : TCP/IP, CIFS, HTTP

• Overhead mais GB Ethernet• 1 GB Ethernet -> 80 MB/sec• Fichier I/O

• Mondial• FS géré par NAS Head• Configuration par Head Unit

NAS Head

Machine qui est connectée :• NIC -> réseau TCP/IP

• HBA -> SAN (Fibre Channel)

Administration du NAS à partir d’un interface web

NAS Head

3 composants :• Serveurs de fichiers redondants

• Stations de contrôle redondantes

• Groupes de disques (storage array)

Hardware utilisé• Serveurs de fichiers et stations de contrôle

• I386, FCA redondant, alimentations redondant, …

• DART (Data Access in Real Time)Linux I/O optimisé

NAS Head

Stations de contrôle (CS)• Installation, mise à jour des logiciels

• Calcul de la performance des serveurs de fichiers

• « Phone Home »

• « Dial In »

• Communication avec les serveurs de fichiers via RPC sur un réseau privé.

NAS Head

Serveurs de fichiers (FS)• Transfert des données entre Client et le SAN• Téléchargement des logiciels de la station de contrôle lors du

démarrage• Configuration à l’aide de la Management Software de la

station de contrôle• Redémarrage automatique lors d’une erreur• Connexion Fibre Channel avec SAN

• Dynamic Multipathing

• Serveurs de fichiers « Hot Spare »

NAS : Exemple EMC2 Celerra

Nécessité d’un disque physique sur le SA Divisé en 6 Volumes :

• Vol 00 : OS pour la station de contrôle active • Vol 01 : OS pour la station de contrôle passive• Vol 02 : Boot partition pour les FS et CS• Vol 03 : Système BD sauvegardant la configuration du NAS• Vol 04 : Journaled FS. Protocole de toutes les opérations sur le

File System (fast recovery). Changement niveau « block » !• Vol 05 : Données de log

EMC2 : Control Disk

Conclusion

SAN• Bon système de sauvegarde pour les Open System• Favoriser Fibre Channel• Accès au block (applications comme ORAC, OCFS, GFS, …)• Beaucoup de produits de différents producteurs• Bon rapport Prix/Disponibilité• Devient intéressant pour les PME• Mais :

• distance maximale 10km entre SA et Serveur• Configuration par serveur

Conclusion

NAS• Extensibilité (Scalability)

• Facile d’ajouter des FS ou SA supplémentaires

• Facilite l’administration

• Support de multiple FS

• Distance entre Client et NAS-HEADs : mondial

• Mais : Une solution NAS/SAN avec FC est très chère

• « THE NETWORK IS THE COMPUTER » ® Sun Microsystem 1982

Matériel

Bibliographie

Storage Area Networks / Network Attached Storage : « Hohe Datenverfügbarkeit durch Speichernetzwerke » • ISDN : 3-8273-1871-8

Implementing the IBM TotalStorage NAS 300G• http://www.ibm.com/redbooks

Démonstration du Red Hat GFS

Mise en place d’un SAN RedHat GFS -> logical volume manager « Mount » d’une clé USB comme « block device »

à travers le réseau sur les nœuds du cluster Création d’un GFS sur la clé USB « Mount » du FS sur deux machines différentes en

même temps. Visualiser un accès multiple à un fichier

Schéma : Shared disk (block device)

Questions - Réponses

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