Сети хранения данных, основанные на технологии grid, обладают важными достоинствами

В специальной литературе при описании электрических или телефонных коммуникаций частенько употребляется термин «grid-сеть», и в этих случаях всегда понятно, что имеется в виду большая, децентрализованная сеть с массовыми соединениями элементов и координационным управлением.

Применение концепции grid к компьютерной сети позволяет задействовать имеющиеся, но не используемые ресурсы, динамически управляя емкостью, пропускной способностью и вычислительной мощностью множества разрозненных компьютеров. Компьютерная grid-сеть может выходить за границы отдельной территории, организации, аппаратной и программной архитектур, предоставляя всю свою мощь и возможность совместного доступа к информации и ее использования подключенным пользователям.

С тех пор, как идея grid-вычислений начала завоевывать популярность, вопрос ее применения к распределенным системам хранения данных стал вопросом времени. Сети хранения данных в их нынешнем виде, как правило, имеют топологию типа «звезда», в которой все серверы и устройства хранения подключены к одному центральному коммутатору. В противоположность этой архитектуре grid-хранилище строится на базе сети связанных между собой небольших коммутаторов, которые можно усиливать по мере роста потоков данных и таким образом обеспечивая улучшенную надежность и более высокую производительность вкупе со связностью.

Что такое Grid Storage?

Если рассмотреть все существующие и уже анонсированные продукты, то можно сделать вывод, что grid-система хранения должна включать следующие компоненты:

Модульные дисковые массивы. В этих системах используются жесткие диски Serial ATA. Системы соединены между собой внутри сети хранения, они могут представлять собой блочно-ориентированные дисковые массивы или шлюзы хранения, подключенные к сетям и серверам.

Единый слой виртуализации. Хранилище должно быть организовано в виде единого логического пула ресурсов, доступных пользователям.

Избыточность и доступность данных. В узлах grid-сети должно существовать несколько копий данных, обеспечиваться доступ к дублирующимся данным и их доступность в случае выхода из строя одного из компонентов.

Единое управление. Одноуровневая система управления всеми узлами должна решать вопросы защиты данных, мобильности и миграции, а также выделения и назначения дисковых емкостей в соответствии с клиентскими запросами.

Упрощенная архитектура платформы управления. Поскольку единое управление является критически важным для grid-сети, выполнение отдельных задач администрирования должно быть организовано по принципу модульности, позволяя автоматизировать обнаружение новых узлов и управление томами и файлами.

Три главных преимущества

Применение grid-топологии в сети хранения обеспечивает несколько преимуществ, в том числе следующие:

Надежность. Хорошо спроектированная grid-сеть чрезвычайно устойчива. Вместо того, чтобы поддерживать только два маршрута между двумя любыми узлами сети хранения, grid-сеть позволяет использовать несколько маршрутов между ними. Это облегчает обслуживание и замену компонентов в случае сбоя с минимальным влиянием на доступность системы в целом.

Производительность. Те же факторы, что обеспечивают надежность, также могут послужить улучшению производительности. Отсутствие необходимости в центральном коммутаторе со многими портами избавляет от появления потенциальной проблемы узкого места, а применение техник балансировки нагрузки к нескольким доступным маршрутам обеспечивает постоянство производительности всей сети.

Масштабируемость. Grid-сеть легко расширять при помощи недорогих коммутаторов с небольшим количеством портов для подключения дополнительных серверов, увеличивающих общую производительность, пропускную способность и емкость.

В чем разница

Традиционная конфигурация

16-узловая система хранения данных, выполненная на основе традиционной архитектуры. Рассмотрим простейшую сеть хранения данных, состоящую из 16 узлов и работающую в режиме высокой готовности (high availability), что требует предоставление каждому из узлов возможности связи с любым другим. Стандартный подход предполагает в этом случае двух 16-портовых коммутаторов (второй используется в случае отказа первого) в сети с топологией типа «звезда». Таким образом, поскольку при таком подходе каждый из узлов подключается к обоим коммутаторам, в итоге мы имеем 32 проводных соединения и довольно высокую стоимость решения (вследствие структурной избыточности, которая реализуется наличием двух коммутаторов). При этом для обмена данными между любыми существует лишь два маршрута прохождения трафика, а расширение сети требует замены коммутаторов моделями с большим количеством портов.

Конфигурация grid

16-узловая система хранения данных, представленная в виде grid-конфигурации. В grid-конфигурации сеть из 16 узлов можно разбить на четыре сегмента по четыре узла, и каждый из этих сегментов подключить к четырехпортовому коммутатору. В дополнение к этому еще четыре таких коммутатора можно подключить к одному из узлов в каждой из четырех групп. В итоге мы опять получим 32 проводных соединения (как и в предыдущем случае), но не два 16-портовых коммутатора, а восемь четырехпортовых (количество портов таким образом осталось неизменным). Каждый из узлов сети подключен опять-таки к двум коммутаторам. Однако в случае отказа одного из коммутаторов в grid-конфигурации остается множество возможных маршрутов для обмена данными между узлами. Иными словами: grid-конфигурация обладает значительно большей надежностью и устойчивостью. Еще одно достоинство: расширение сети предполагает лишь установку дополнительных коммутаторов с небольшим количеством портов, и при этом не требуется проектировать заново структуру сети.