Хранение данных по последнему слову техники

Стремительные темпы развития технологии хранения данных позволили реализовать в этой области множество незаурядных решений.

В отношении систем хранения данных определение «по последнему слову техники» употребляется не так часто, как в других областях сетевых технологий. Применительно к хранилищу это определение обычно означало, что диск работает со скоростью выше среднего уровня. Сегодня такая характеристика используется гораздо чаще, что объясняется весьма высокими темпами разработки новаторских продуктов.

СЕТЬ ХРАНЕНИЯ: ВЗГЛЯД ИЗНУТРИ

Центральное место на рынке накопления данных сегодня занимают сетевые технологии: сети устройств хранения (Storage Area Network, SAN) и подключенные к сети хранилища (Network Attached Storage, NAS).

Одним из наиболее важных компонентов новой концепции хранения данных является сетевой коммутатор. В сетях хранения применяются коммутаторы двух типов: коммутаторы-директоры (director switch), предназначенные для создания централизованных архитектур, и коммутаторы-элементы распределенной коммутационной среды (fabric switch).

Большое количество портов и высокий уровень надежности позволяют создавать централизованные архитектуры SAN на основе одного коммутатора-директора, связывающего несколько компьютерных интерфейсов со множеством устройств хранения данных. Для еще большей надежности может быть использован резервный коммутатор-директор (см. Рисунок 1а).

Другой тип архитектуры включает распределенную коммутационную среду, построенную на основе коммутаторов-элементов. Здесь множество однотипных коммутаторов с небольшим количеством портов образуют многоуровневую структуру, функционально эквивалентную коммутатору-директору. Данный тип архитектуры также допускает повышение надежности за счет резервирования коммутационных сред (см. Рисунок 1б).

В классе коммутаторов-директоров лидируют продукты компаний McData, QLogic и INRANGE Technologies. Что касается устройств, предназначенных для создания распределенных коммутационных сред, то здесь 90% рынка, согласно данным IDC, принадлежит компании Brocade Communications.

Коммутатор-директор обладает более высокой надежностью, чем коммутатор-элемент среды за счет дублирования всех компонентов, включая программные. Впрочем, такая оценка перестала быть корректной после того, как в октябре 2000 г. Brocade выпустила 64-портовый коммутатор SilkWorm 6400 для распределенных сред, который демонстрирует завидную надежность, судя по таким показателям, как средняя наработка на отказ и среднее время восстановления.

Brocade объединила вместе четыре своих 16-портовых коммутатора и разместила их на шасси с заранее установленными кабельными соединениями. Раньше большое число портов являлось характерным атрибутом исключительно коммутаторов директорского класса, продаваемых по самым высоким ценам. Например, QLogic выпускает 32-, 64- и 128-портовые модели SANbox Fibre Channel Director. Этот коммутатор-директор во всех конфигурациях состоит из допускающих «горячую» замену 8-портовых вставных модулей, с помощью которых можно обеспечить до 64 портов на одном шасси. Чтобы получить 128-портовый коммутатор-директор, нужно соединить вместе два шасси, используя связующий модуль на задней панели. 64-портовый коммутатор-директор QLogic стоит примерно 250 тыс. долларов, коммутатор Brocade SilkWorm 6400 — 155 тыс. долларов.

Придерживаясь того же модульного подхода при конструировании коммутаторов Fibre Channel для распределенной коммутационной среды, компании Brocade удалось создать устройство с таким же большим числом портов, что и у монолитного коммутатора-директора, но с меньшей стоимостью (правда, производители коммутаторов-директоров ставят это достижение под сомнение). Модульный подход демонстрирует, насколько сетевые средства хранения данных стали напоминать традиционные средства сетевой обработки с точки зрения масштабируемости.

Другой знаменательной вехой стало принятие (также в октябре 2000 г.) стандарта ANSI, описывающего взаимодействие между коммутаторами Fibre Channel, — ANSI FC-SW-2. На его внедрение у производителей коммутаторов уйдет, по-видимому, от четырех до шести месяцев. Если стандарт будет работать так, как планировали его авторы, то пользователи, ранее вынужденные приобретать для своих сетей хранения коммутаторы Fibre Channel только одной компании, будут иметь, наконец, свободу выбора: коммутаторы разных марок станут совместимы между собой, и пользователи получат доступ к новым технологиям по низким ценам, что раньше было невозможно.

Еще одним важным компонентом сетевого хранилища, помимо коммутатора, является контроллер; для него соответствие последним достижениям подразумевает одновременную поддержку нескольких протоколов передачи данных. Например, контроллер Zentai компании Troika Networks поддерживает работу по одной линии одновременно трех различных протоколов — Virtual Interface (VI) Architecture, SCSI и IP.

Многопротокольность позволяет реализовать в одной локальной сети сразу несколько функций, а также разгрузить локальную сеть от трафика, связанного с процедурами резервирования данных. Кроме того, контроллер, благодаря встроенной поддержке динамической маршрутизации, может сформировать рабочую среду с высокими показателями готовности, а средства кластеризации серверов предотвращают отказ всей системы в случае одиночных сбоев. Компания Hitachi использует контроллер Zentai в своей флагманской системе хранения Lightning 9900.

МАССИВ ДИСКОВ — ОСНОВА СЕТИ ХРАНЕНИЯ

Система Lightning 9900 компании Hitachi Data Systems является одним из наиболее передовых продуктов в категории массивов запоминающих устройств.

Модель 9900 — не просто обновленный вариант с заменой неких компонентов (например, микросхем или шин), она демонстрирует совершенно новый подход. Hitachi отказалась от стандартной шинной архитектуры и реализовала архитектуру с координатным коммутатором, что позволило добиться внутренней пропускной способности в 6,4 Гбит/с — наивысшего показателя среди всех известных на сегодня массивов запоминающих устройств. Кроме того, время поиска сокращено до 5,7 мс на операциях чтения и до 6,5 мс на операциях записи.

Компания EMC концентрируется на интеграции различных видов оборудования в архитектуру Enterprise Storage Network (ESN) — речь идет о выпускаемых ею продуктах старшего класса Symmetrix, а также о серии устройств среднего класса Clariion. По сути EMC комбинирует технологии NAS и SAN, рассматривая их как взаимодополняющие, а не конкурирующие подходы.

В составе семейства Clariion есть и массивы запоминающих устройств, причем продукты Clariion используются в качестве периферийного, а Symmetrix — в качестве магистрального оборудования ESN. С помощью технологии ESN компания EMC намерена активно выходить на различные вертикальные рынки. Например, она разворачивает бурную деятельность на рынке распространения мультимедиа, привлекая для этого технологию NAS (представленную в виде сервера Celerra) и сети хранения на базе Symmetrix.

Концепция ESN была взята на вооружение некоммерческой организацией Shoah Foundation, основанной Стивеном Спилбергом. Задача этого фонда — поведать миру о событиях холокоста, используя видеозаписи с рассказами очевидцев. Фонд собрал обширную коллекцию видеозаписей и разместил их в построенном на базе устройств Symmetrix центральном хранилище, которое находится в Лос-Анджелесе. Там же установлена группа киосков, через которые каждый желающий может получить доступ к видеозаписи. Связующим звеном между киосками и сетью хранения является файловый сервер Celerra. Такие же конфигурации, включающие сеть хранения Symmetrix, сервер Celerra и киоски, установлены по всему миру, и все они связаны через глобальную сеть с центральным хранилищем в Лос-Анджелесе. Если посетителю в каком-то пункте не удалось найти нужную ему видеозапись, то он может заказать ее в главной библиотеке, и запись будет по глобальной сети доставлена в удаленный киоск.

Новые продукты представили также компании Compaq Computer, Dell Computer, IBM, Sun Microsystems, Hewlett-Packard и XIOtech. Среди них наиболее преуспела в гонке за лидером — EMC — корпорация Compaq. За последние два года ей удалось убедить многих в том, что она способна выпускать программное обеспечение с теми же функциональными возможностями, что и у продуктов управления хранением данных SANworks компании EMC. Compaq приобрела технологии запоминающих устройств вместе с компанией Digital Equipment и разработала программные средства, успешно конкурирующие с продуктами аналогичного назначения. Эти средства выполняют тиражирование данных, удаленное копирование и виртуализацию (формирование в неоднородной среде пула запоминающих устройств, который можно делить на части и распределять среди конкретных серверов по их запросам) — короче говоря, все то же, что предлагает EMC.

Самая последняя новинка — специальное устройство для сети хранения под названием VersaStor: это выделенный сервер, осуществляющий виртуализацию и управление сетью хранения. Здесь механизм виртуализации реализован методом асимметричного сопровождения пула (иными словами, устройство виртуализации находится в стороне от пути прохождения данных). Такой подход позволяет исключить одиночные сбои на уровне пула и соответствующие задержки.

Компания Dell достойно выступает в среднем сегменте рынка SAN со своим семейством Power Vault. Она предлагает сеть хранения по вполне приемлемой цене (около 200 тыс. долларов за 1 Тбайт), а также устройство хранения (OEM-версию продукта компании StorageApps), имеющее практически те же функции, что и система Symmetrix от EMC, но за гораздо меньшую цену — 50 тыс. долларов. Компания выпускает высокопроизводительную сеть хранения на 1,5 Тбайт за 250 тыс. долларов, тогда как сопоставимая с ней сеть хранения на базе Symmetrix стоит 1,5 млн долларов, а аналогичная сеть компании Compaq — 500 тыс. долларов.

Корпорация IBM, также имеющая виды на рынок SAN, делает ставку на свой массив дисков Shark, известный под официальным названием Enter-prise Storage Server, модели F10 и F20. Модель F10 предлагает пространство для хранения данных максимальной емкостью 1,68 Тбайт, кэш размером 8 или 16 Гбайт и до 16 портов Fibre Channel. У модели F20 емкость хранилища составляет 11,2 Тбайт, а размер кэша и число портов Fibre Channel те же. Кроме того, Enterprise Storage Server поддерживает функции удаленного копирования и расширенного удаленного копирования.

Компания Sun Microsystems оказалась в числе отстающих уже на заре революции в области технологий хранения и теперь стремится наверстать упущенное с помощью своего массива Sun StorEdge T3. Этот продукт отличается широким диапазоном поддерживаемой емкости хранения: от 162 Гбайт до 88 Тбайт. Имея в своем активе массив T3, конкурентоспособный комплект программного обеспечения, новое устройство хранения для управления сетью SAN и прочные связи с компанией VERITAS, Sun планирует выпуск систем как среднего, так и старшего класса.

Hewlett-Packard — еще один гигант, оказавшийся не у дел в сфере сетей хранения. Раньше компания осуществляла перепродажу продуктов EMC Sym-metrix, но отношения между компаниями прервались примерно полтора года назад. После этого HP переориентировалась на семейство Hitachi Freedom; сейчас она занимается реселлингом продуктов Hitachi 7700e и 9900 Lightning под марками HP XP256 и HP XP512, соответственно. Эти дисковые массивы, дополненные многочисленными программными продуктами, служат фундаментом для предлагаемых компанией Hewlett-Packard сетей хранения среднего и старшего класса. Hewlett-Packard создала новое подразделение, занимающееся системами хранения, сетевым оборудованием и программным обеспечением.

XIOtech, дочерняя компания Sea-gate, предлагает сети хранения старшего класса примерно по 250 тыс. долларов. XIOtech поддерживает виртуализацию в SAN на базе нескольких массивов дисков Magnitude. В сети хранения XIOtech Magnitude поддерживаются функции тиражирования, простые в использовании средства управления и т. п. — и все это лишь за 200 тыс. долларов.

НОВОЕ СЛОВО В РЕЗЕРВИРОВАНИИ

Несмотря на ряд впечатляющих технологических достижений в области хранения данных, некоторые функции управления запоминающими устройствами продолжают, как и прежде, отравлять пользователям жизнь. Например, процедуры резервирования до сих пор служат источником серьезных проблем. Впрочем, эти трудности, по-видимому, поможет устранить технология резервирования без участия сервера, что дало некоторым аналитикам (включая, например, Ника Аллена, вице-президента компании Gartner Group) повод провозгласить ее наиболее важной разработкой в данной отрасли.

О значении, придаваемом резервированию, можно судить также по тому, насколько энергично разработчики программного обеспечения систем хранения занялись поисками решения проблем в этой области. Направленная на разработку средств резервирования стратегия Vertex Initiative компании VERITAS включает технологию моментального снимка, которая позволяет ликвидировать временное окно резервирования и свести к минимуму время восстановления.

Программа ServerFree Agent, взаимодействуя с приложением NetBackup 4.0, объединяет технологию моментального снимка с процессом перемещения данных в сетях хранения, выполняемого без участия сервера. Первая стадия упомянутой стратегии предусматривает разработку решений для создания снимка программного обеспечения, снимка оборудования и снимка сети хранения. Для формирования снимков программного обеспечения VERITAS предлагает два продукта: NetBackup FlashBackup и VERITAS for Oracle Advanced BLI Agent. К категории средств создания снимков оборудования относятся приложения NetBackup для EMC Sym-metrix и NetBackup для HP XP256. В области снимков содержимого сети хранения VERITAS предлагает программу NetBackup ServerFree Agent, которая должна использоваться совместно с NetBackup 4.0.

Компании Legato и Computer Associates тоже выпускают продукты для резервного копирования без участия сервера, основанные на технологии агентов. В сущности, агент делает следующее: создает снимок файловой системы или базы данных, архивируемой пользователем, инициирует копирование снимка непосредственно с диска на ленту и при этом постоянно информирует программное обеспечение резервного копирования о происходящем.

У Ника Аллена из Gartner Group остаются некоторые сомнения относительно этих продуктов, но он тем не менее признает, что если разработчикам удастся выполнить свои обязательства, то в результате может получиться нечто весьма интересное.

Рисунок 2. Компания StorageNetworks предлагает своим клиентам доступ к порталу Web, где они могут контролировать основные системные параметры: общую емкость ресурсов хранения, доступный объем и коэффициент использования ресурсов. Здесь клиент может получить сводку самой свежей информации о том, как работает его сеть хранения.

ВИРТУАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ХРАНЕНИЯ

Главным барьером на пути широкого признания сетей хранения всегда была стоимость оборудования и приложений. Кроме того, сети хранения так до сих пор и не демонстрируют обещанный уровень взаимодействия в действительно неоднородной среде.

Предлагаемые рядом компаний так называемые устройства хранения (storage appliance) позволяют снизить стоимость приложений SAN и с помощью виртуализации обеспечить функционирование сети хранения в неоднородной среде. Стив Дюплесси, ведущий аналитик The Enterprise Storage Group, поясняет: «Виртуализация дает возможность использовать сети хранения Fibre Channel в подлинно неоднородной — т. е. с разнотипными операционными системами и с разными видами запоминающих устройств — среде».

В этой области сегодня лидирует компания StorageApps, выпускающая устройство SANLink. Выделенный сервер поддерживает зеркальное дублирование данных, создание моментальных снимков и виртуализацию, а также обеспечивает безопасность с помощью механизма отображения и маскирования номеров логических блоков (Logical Unit Number, LUN; LUN — это уникальный идентификатор, закрепленный за шиной SCSI и позволяющий средствам управления различать отдельные устройства). Все эти функции вы получаете за 50 тыс. долларов — тогда как аналогичные системы так называемого старшего класса обходятся в 100 тыс. долларов и более.

Кроме того, SANLink способствует сокращению расходов за счет того, что упрощает администрирование и позволяет конструировать более совершенные сети хранения из имеющихся запоминающих устройств.

Среди других производителей специализированных устройств хранения SAN отметим Compaq, Sun Microsystems, StoreAge, DataCore Software, VERITAS и Vicom.

РАСШИРЕНИЕ СЕТИ ХРАНЕНИЯ

Другим существенным вкладом в эволюцию сетей хранения стало применение оптических технологий для расширения зоны охвата SAN в городских сетях (Metropolitan Area Network, MAN). Такие технологии, как мультиплексирование с разделением по длине волны (Wavelength Division Multiplexing, WDM) и уплотненное WDM-мультиплексирование (Dense WDM, DWDM) позволяют увеличить до 120 км расстояние, на которое передаются данные в сети хранения.

Производители коммутаторов Fibre Channel и провайдеры услуг хранения, такие, как StorageNetworks (см. врезку «StorageNetworks наводит мосты»), сочли необходимым увеличить дальность транспортировки данных в городских сетях. Эта необходимость вызвана главным образом тем, что клиентам часто требуется передавать данные в центры аварийного восстановления, расположенные в отдаленных районах. Например, в Нью-Йорке брокерским и прочим финансовым консультационным компаниям для этих целей в течение нескольких лет приходилось доставлять свои данные на лентах из Манхэттена в Нью-Джерси буквально автофургонами.

Когда провайдеры услуг хранения стали разворачивать свою деятельность, эти клиенты предпочли выполнять транспортировку данных не физически, а электронным способом, с помощью сети хранения. Однако тут же возникла проблема: используемая технология Fibre Channel не позволяла передавать данные на требуемые расстояния. С этим, а также с нехваткой рабочих площадей провайдерам помогли справиться городские оптические сети.

Приступая к работе, провайдеры вначале арендуют площадь в виде «отсеков» в пунктах совместного размещения оборудования, например, таких, которыми обладает компания Exodus. По мере расширения бизнеса провайдеры нередко обнаруживают, что все площади вокруг них уже заняты.

Оптические расширители (такие компоненты сетей, как мультиплексоры DWD) дают возможность без труда обеспечить расширение бизнеса, так как позволяют связываться с удаленными пунктами размещения оборудования, где могут иметься свободные помещения. Теперь провайдеры услуг хранения получают возможность предоставить своим клиентам «виртуальный отсек», полностью удовлетворяющий их потребности в хранении данных.

Главные действующие лица в данном сегменте рынка — ONI Systems, ADVA Optical Networking и Nortel Networks. Компания ONI Systems работает в области SAN сравнительно недавно, но уже успела установить взаимовыгодные отношения с целым рядом компаний, включая Brocade, EMC и Compaq. ONI развернула городскую кольцевую оптическую сеть для провайдера StorageNetworks.

Компания ADVA присутствует на рынке оптических сетей с 1997 г., но она только пробует свои силы в области расширения SAN. В феврале 2000 г. компания приобрела сети хранения и стала сотрудничать с некоторыми ведущими производителями запоминающих устройств и сетевых продуктов. ADVA поставляет компании EMC оптическое оборудование для внутреннего пользования и вместе с ней занимается решением проблем увеличения дальности транспортировки в сетях хранения. Совместно с Verizon и INRANGE компания ADVA уже развернула несколько городских сетей.

Nortel Networks (согласно данным независимой консалтинговой компании Dell?Oro Group) — лидер рынка DWDM как дальней связи, так и для городских сетей. Среди партнеров Nortel — Brocade, Compaq, EMC, HDS, IBM и QLogic. Опираясь на свой опыт в области создания оптических сетей, Nortel предлагает для решения проблем расширения SAN продукт OPTera Metro 5200 Multiservice Platform. При этом вначале Nortel собирается сконцентрировать свои усилия на рынке оборудования для провайдеров услуг хранения.

По прогнозам экспертов, городские оптические сети получат еще более широкое распространение в индустрии SAN: все больше провайдеров начнет предоставлять услуги хранения в масштабах MAN, и все больше корпораций станет модернизировать свои процессы резервирования и аварийного восстановления, увеличивая область их действия с помощью сетей хранения.

ХРАНЕНИЕ ПО

Как утверждает Стив Дюплесси (The Enterprise Storage Group), хранение на базе IP (Storage over IP) — одна из двух наиболее значимых разработок в области систем хранения (второй он считает виртуализацию, обеспечиваемую устройствами хранения). «Важность этой технологии объясняется тем, что она в конечном итоге обеспечит пользователям выбор между построением сетей хранения на базе уже имеющейся инфраструктуры Ethernet и на основе каналов Fibre Channel, — объясняет Дюплесси. — До недавних пор такого выбора у них не было — всегда приходилось использовать соединения Fibre Channel».

Системы Storage over IP обладают многими преимуществами: они дают возможность защитить большее количество данных, хранить больше информации и в любых точках, а также использовать имеющуюся инфраструктуру сетей IP. Ведущими представителями этого направления являются Cisco Systems (после приобретения ею компании NuSpeed), SAN Valley, Gadzoox, Nishon, SanCastle, Computer Networking Technology, Lucent Tech-nologies, Entrada и Pirus. Cisco рассчитывает выпустить продукт класса Storage over IP в январе 2001 г., чуть позже ее примеру собирается последовать Lucent. Но пока что наибольшую активность в данной области, по словам Дюплесси, проявляет CNT.

CNT уже давно сотрудничает с IBM в работе над расширителями каналов ESCON, которые используются в мэйнфреймах S/390 и их предшественниках, и теперь, когда возникла потребность в обеспечении аналогичных возможностей в сетях хранения, опыт CNT оказался весьма полезным. За период с 1997 г. компания CNT вышла на новый уровень: она ведет совместные разработки с крупными производителями систем хранения и предлагает решения для удаленного зеркалирования дисков, удаленной работы с лентами и поддержки виртуальных лент. Так, CNT вместе с Compaq работала над технологией Fibre Channel по ATM и успешно протестировала созданное решение на дальних соединениях.

CNT поддерживает тесные связи с компанией EchoStar Communications/ DISH Network, предоставляющей услуги прямого спутникового телевещания. EchoStar поэтапно развернула сеть хранения, опирающуюся на технологию UltraNet Open Systems Director компании CNT. На первом этапе с помощью сети хранения CNT была осуществлена консолидация серверов. На втором и третьем этапах EchoStar будет заниматься удаленным зеркалированием дисков и удаленным резервированием лент по имеющейся инфраструктуре IP.

На первом этапе развертывания SAN компания EchoStar, по заявлению ее старшего ИТ-архитектора Рика Нельсона, добилась 500-процентного ускорения процедуры резервирования. Нельсон использовал программное обеспечение VERITAS NetBackup в сочетании с сетью хранения CNT UltraNet.

Партнерами CNT в разработке решения тиражирования данных поверх IP являются EMC и Compaq. EMC предоставляет программное обеспечение тиражирования, которое создает образы хранимых данных для других систем хранения с помощью средств SRDF (Symmetrix Remote Data Facility). SRDF содержит логику, необходимую для реализации функции копирования/восстановления при зеркалировании данных.

Для доставки данных в формате SRDF через сеть IP программные средства UltraNet Storage Director преобразуют кадры данных SRDF в пакеты IP. Это позволяет транспортировать данные с повышенной надежностью и масштабируемостью. Аналогичные отношения CNT установила с Compaq, используя для удаленного зеркалирования свое приложение UltraNet Storage Director вместе с ПО тиражирования DRM (Data Replication Manager, эквивалент SRDF) компании Compaq. Для удаленного резервирования/восстановления поверх IP, а также аварийного восстановления компания CNT использует продукт NetBackup (от VERITAS) и свое приложение UltraNet Storage Director.

НА ПЕРВЫХ РОЛЯХ

Многочисленные новшества, появившиеся в технологиях сетевого хранения (SAN и NAS), привели к тому, что определение «по последнему слову техники» становится общим местом. К тому же в результате этих нововведений коренным образом изменяются подходы к использованию хранилищ данных. Теперь системы хранения и средства управления ими больше не будут оставаться в вычислительной среде на вторых ролях; более того, во многих случаях сетевые средства хранения помогают найти решение самых актуальных проблем: как проводить резервирование в круглосуточном режиме, как обеспечить стопроцентную работоспособность, как повысить производительность, как контролировать расходы на компьютерную обработку, имеющие тенденцию к стремительному росту.

Пока что технологии хранения данных по темпам развития не отстают от бурно прогрессирующих компьютерных технологий. Появившиеся в последнее время новинки вселяют уверенность, что этот процесс будет продолжаться, и мы получим новые решения, которые смогут удовлетворить перечисленные выше запросы, по крайней мере, в течение ближайших нескольких лет.

StorageNetworks наводит мосты

Вернуться

Ресурсы Internet