Решения для организации корпоративной системы хранения информации
Успешный бизнес, в том числе электронный, напрямую зависит от функционирования систем хранения данных. Без правильного построения и настройки таких систем можно в один далеко не прекрасный момент потерять все. Чтобы этого не случилось, нужно при проектировании системы хранения добиться выполнения следующих требований:
- Высокий уровень готовности. Информация, хранимая на дисках, должна быть доступна 24 часа в сутки, 7 дней в неделю и 365 дней в году. Это требования, которым должна отвечать любая система электронного бизнеса. Необходимо предусмотреть высокие пиковые нагрузки, которые возникают, например, в начале рабочего дня. Это же относится и к серверам, которые доступны из Internet, поскольку количество посетителей может исчисляться многими тысячами человек. Необходимо также обеспечить не только непрерывную работу самой подсистемы хранения, но и сети, по которой подключен сервер.
- Быстрое восстановление информации. Потеря информации может произойти по разным причинам: сбой оборудования или программного обеспечения, ошибка администратора или пользователя, действия внешних злоумышленников или другие. Естественным решением здесь является резервное копирование, которое может занимать значительные ресурсы компьютеров и сети.
- Централизованное управление. Администрирование системы хранения должно быть централизованным, но простым и удобным в обращении. В большинстве случаев потеря информации происходит из-за неправильной конфигурации систем. Удобные и наглядные средства управления позволяют избежать ошибок как при администрировании систем хранения, так и при их использовании. Для предотвращения ошибок в настройке и для оперативного реагирования на отказы оборудования лучше строить систему хранения так, чтобы она управлялась из единого центра.
- Производительность. Несмотря на жесткие требования по обеспечению надежного хранения данных, система должна работать достаточно быстро, чтобы не стать узким местом. При этом производительность нужно обеспечить не только для систем хранения, но и для компьютерных сетей и обслуживающих серверов.
- Масштабируемость. Система хранения должна быть построена так, чтобы ее можно было легко нарастить в любой момент, не перестраивая архитектуры системы в целом. Требование масштабируемости наиболее важно именно для систем хранения, поскольку они должны стабильно работать в процессе постоянного накопления информации в корпоративных хранилищах данных. Кроме того, система хранения должна работать не только с какой-либо одной платформой, но и легко стыковаться с другими, если возникнет потребность их использовать.
Перечисленные требования в полной мере реализуются продуктами и решениями в области систем хранения, которые предлагает корпорация Compaq Computer. Рассмотрим их более подробно.
Высокая готовность
Постоянная доступность данных и приложений обычно обеспечивается путем избыточности. При выходе из строя одного из устройств хранения используется резервное устройство. Однако полное дублирование чревато неэффективным расходованием средств, поскольку резервные устройства в нормальных условиях работают «на холостом ходу». Важное направление развития систем высокой готовности — оптимизация расходов при дублировании информации.
Одним из способов обеспечения высокого уровня готовности на уровне дисков является использование дисковых массивов RAID. Несколько жестких дисков объединяются в один массив, а информация на них хранится так, чтобы обеспечить оптимальное сочетание избыточности и скорости доступа к данным. Compaq предлагает как семейство самих дисковых RAID-массивов, состоящее из Modular Array 6000, RAID Array 8000, Modular Array 8000 и Enterprise Modular Array 12000, так и контроллеры к ним. Для подключения дисковых массивов RAID можно использовать не только популярную интерфейсную технологию SCSI, но и более современную высокоскоростную Fibre Channel; обе эти технологии являются отраслевыми стандартами и поддерживаются всеми современными программно-аппаратными платформами корпоративного уровня. В арсенале Compaq имеется также и программное обеспечение для управления массивами RAID.
Решением для обеспечения высокого уровня готовности на уровне серверов являются кластерные технологии, в которых Compaq — признанный лидер. Собственно первый кластер был построен корпорацией Digital, которая была приобретена Compaq. Естественно, что для кластерных технологий требуются особо надежные системы хранения. Использование нескольких систем хранения, резервирующих друг друга, в кластере позволяет обеспечить доступность информации даже при полном разрушении любого из его узлов. Пары RAID-контроллеров, используемых в дисковых подсистемах Compaq, составляют фактически отказоустойчивую (fault-tolerant) систему с зеркальным энергонезависимым кэшем. При этом обеспечивается горячая замена всех критически важных компонентов системы хранения.
Распределенность, рассредоточенность системы хранения в пространстве обеспечивает функциональную неуязвимость системы в случае физического уничтожения части компонентов в силу внешних катаклизмов. Можно обеспечить и настоящую катастрофоустойчивость данных, поддерживая зеркальные копии, удаленные друг от друга на большое расстояние. При этом устройства хранения могут находиться практически на любом расстоянии друг от друга, а синхронизировать информацию, хранящуюся в них, можно как по сетям Fibre Channel, так и по классическим глобальным сетям, например, через ATM. Для этого служит специальное программное обеспечение — StorageWorks Data Replication Manager.
Самые высокие уровни доступности невозможны без гибкости и быстроты маневра дисковыми ресурсами. При этом недопустимо тратить время на физические перемещения дисков — максимальной гибкости помогают специализированные сети хранения — Storage Area Network (SAN). У Compaq есть решения для организации подобной сети на базе технологий Fibre Channel.
Быстрое восстановление информации
Система хранения должна обеспечить быстрое восстановление в случае потери какого-либо фрагмента информации. Одним из методов обеспечения восстановления является резервное копирование. То есть сохранение на носителе большой емкости, например, на стримере, всей информации, хранящейся в системе. Системы резервного копирования включают в себя специальные устройства хранения большого объема информации, а также специальные программы, которые в фоновом режиме копируют информацию на эти устройства хранения. Compaq предлагает как оборудование резервного копирования, так и программное обеспечение для управления им.
Впрочем, другим возможным вариантом быстрого восстановления важной информации является репликация критически важных данных в другие, внешние системы хранения. В этом случае может быть достигнута еще большая скорость восстановления. Однако такое решение не следует считать заменой резервному копированию — это возможность либо быстро восстановить наиболее важные данные, либо переключиться в экстренных случаях (скажем, при крупных авариях) на резервную службу.
Возможно также создание клонов или «мгновенных снимков» (snap-shot) логических дисков, чтобы можно было производить резервное копирование с них, почти не прерывая работу приложений. В случае необходимости восстановление с клона происходит почти мгновенно — достаточно переконфигурировать контроллеры так, чтобы заменить им исходный логический диск. В процессе переконфигурации остальные диски будут продолжать работать, как будто ничего не происходит.
Централизованное управление
Управление — чрезвычайно важная часть системы хранения, поскольку большинство серьезных проблем, как правило, возникает именно из-за ошибок в администрировании систем. Поэтому возможность графического представления служебной информации и наличие удобного интерфейса утилит администрирования сети могут сберечь организации большие деньги. Для обеспечения централизованного управления системами хранения, причем не только производства самой Compaq, компания разработала специальное программное обеспечение — StorageWorks Command Console. Следует отметить, что механизм репликации также можно использовать для оптимизации администрирования систем хранения, например, для хранения и распространения некоторой базовой конфигурации системы хранения.
В большой сети хранения данных администратор физически не в состоянии уследить за всем — ему на помощь приходит специальный программно-аппаратный комплекс Compaq SANworks Management Appliance, который служит «постовым регулировщиком» в ключевых точках сети, обеспечивая контроль текущего состояния и прогноз завтрашних потребностей, и предупреждает администратора о возможно необходимом вмешательстве человека.
Существует несколько типов устройств хранения: прямого подключения (Direct Connect), системы хранения, подключенные к обычной сети (Network Attached Storage), и так называемые сети хранения (Storage Area Network). У каждого из этих типов есть свои достоинства и недостатки, поэтому в больших корпоративных сетях, как правило, используют комбинацию этих решений. Администрирование всех этих распределенных ресурсов хранения является достаточно сложной задачей, поэтому оно централизовано. Программное обеспечение Compaq поддерживает все три типа устройств хранения и обеспечивает их совместное использование.
Производительность
Производительность системы является одной из ключевых характеристик систем хранения, которые предполагается использовать для Internet, поскольку такая система должна быть рассчитана на интенсивное использование. Высокая производительность системы хранения в системе массового обслуживания позволяет избежать перегрузок в часы пик. Производительность каждого компонента от Compaq очень высока, а производительность всего комплекса может расти почти до бесконечности. Основным методом увеличения производительности единичной системы является распараллеливание запросов по членам кластера и ввода/вывода по RAID-массивам. Для реализации этого Compaq разработала технологию виртуализации систем хранения VersaStor. Дополнительно ускорить работу систем хранения можно с помощью правильного распределения данных, расположив информацию как можно ближе к потребителям и грамотно организовав репликацию и резервное копирование.
Масштабируемость
Масштабируемость для систем хранения должна предусматривать постепенное увеличение объемов хранимой информации. Это необходимо как для обеспечения непрерывной работы приложений, так и для сохранения инвестиций. Причем желательно обеспечить масштабируемость на всех трех уровнях: собственно устройств хранения, компьютеров и сети, их объединяющей. Для каждого из этих уровней у Compaq есть свой подход. Для устройств хранения — массивы RAID, для компьютеров — кластеры и многопроцессорные серверы, для сети — решения SAN и концепция архитектуры корпоративной системы хранения информации Enterprise Network Storage Architecture (ENSA).
Характерной особенностью концепции ENSA является использование стандартных технологий для устройств хранения, сетевой архитектуры и других компонентов. Используемое программное обеспечение для администрирования систем хранения информации должно обеспечивать репликацию информации, динамическое перенесение данных, обеспечение постоянной доступности, централизованное управление и многое другое. При этом пользователь освобожден от необходимости постоянно задумываться над тем, где же его данные хранятся. Это обеспечивается как программным обеспечением, так и организацией надежного взаимодействия между всеми составляющими подсистемы хранения. Этими базовыми принципами, органично объединенными в концепцию ENSA, пользуются разработчики Compaq при проектировании новых решений для систем хранения информации.
Преимущества Compaq
Compaq является лидером в области устройств и решений хранения информации. Вот преимущества Compaq:
- Ориентация на сетевые и компьютерные технологии, соответствующие открытым стандартам
- Использование для подключения систем хранения передовых интерфейсов SCSI и Fibre Channel
- Разработка технологий, обеспечивающих высокий уровень готовности данных, таких как кластеры и корпоративные системы хранения данных, включающие дисковые массивы RAID, решения для резервного копирования, системы управления и объединяющие все это сети SAN
- Создание качественного программного обеспечения управления ресурсами хранения, поддерживающего передовые технологии
- Ориентация на открытые стандарты и разработка собственной интегрированной концепции ENSA организации системы хранения корпоративного уровня
- Поддержка оборудования других производителей для создания гетерогенных сетей.
Compaq ENSA - универсальный подход
В отличие от «чистых» подходов к организации систем хранения, таких как Storage Area Networks (специализированные сети хранения) и Network-Attached Storage (системы хранения, подключенные к обычной сети), архитектура Compaq Enterprise Network Storage Architecture предлагает универсальный подход, обобщая оба этих механизма, и обеспечивает практически неограниченную емкость и любую необходимую производительность.
В этом решении корпорация Compaq реализовала свое видение систем хранения, утверждая, что использование подобных ресурсов, по сути, должно быть таким же простым, как пользование коммунальными услугами в наших квартирах. Как и в случае с другими коммунальными службами, географически распределенные структуры Compaq ENSA бесконфликтно взаимодействуют друг с другом, будучи нацелены на то, чтобы удовлетворить все требования потребителей. Затраты и срок службы системы хранения отделены от самих системных компонентов подобно тому, как жизненный цикл электрической сети не зависит от электрических приборов, подключенных к этой сети.
Compaq ENSA включает в себя устройства хранения, интерфейсные компоненты для серверов приложений, связующие инфраструктуры и общие инструментальные средства управления, применяемые для администрирования всей среды.
Физические ограничения, естественно присущие каждому из компонентов, не мешают им взаимодействовать между собой и устраняются на уровне сети.
Compaq ENSA создает гибкий, разделяемый ресурс за счет виртуализации дисковой памяти на новом уровне. Это решение позволяет распределять ресурсы хранения в рамках всего предприятия в зависимости от требований серверов приложений и вне зависимости от их местонахождения.
Виртуализация памяти реализуется через пул устройств хранения (Storage Pool), который может содержать самые разные ресурсы хранения от различных производителей, и мощные механизмы виртуализации хранения.
Новая архитектура Compaq ENSA позволяет создавать из набора физических дисков, составляющих пул, логические диски различной емкости и с разным уровнем защиты данных. Именно к этим дискам и обращаются приложения. Защита данных обеспечивается с помощью различных технологий, в том числе с помощью RAID-массивов. К таким дискам могут обращаться несколько серверов, а к одному серверу может быть подключено много дисков, причем для доступа к ним используются стандартные возможности операционной системы.
Подход Compaq ENSA предполагает резервирование физической емкости хранения для конкретных приложений автоматически, исходя из реально используемого объема виртуальных дисков до тех пор, пока не достигнута заранее определенная логическая емкость. При увеличении емкости пула перераспределение ресурсов выполняется автоматически, с учетом запросов серверов приложений, требования которых постоянно отслеживаются системой управления.
Консолидация ресурсов хранения SAN Solution For Storage Consolidation
Недавно модернизированное решение SAN Solution for Storage Consolidation, поддерживающее одновременно Microsoft Windows NT и Compaq Tru64 UNIX, теперь рассчитано и на работу с операционными системами OpenVMS и Solaris. В его состав входит система хранения с интерфейсом Fibre Channel, коммутаторы, соответствующие межсоединения и ПО обеспечения высокой готовности. Кроме того, потребители могут дополнительно заказать услуги поддержки, установки и переноса данных.
Это решение предназначено для поддержки приложений постоянной готовности в таких областях, как передача сообщений и совместная работа, а также широкий диапазон приложений баз данных. Это решение поддерживает взаимодействие с Microsoft Exchange, работающим на серверах ProLiant, с Oracle Server на Alpha-серверах с операционными системами Tru64 UNIX, OpenVMS, а также серверах Sun с операционной системой Solaris. Вместе с данным решением предлагаются рекомендации по конфигурации памяти, которые можно использовать в качестве точки отсчета для оперативного создания рабочей среды. Такой подход позволяет предприятию возможность легко оценить производительность решения в реальных условиях, принимая во внимание сложности, возникающие при развертывании и конфигурации среды хранения. Возможна также поддержка данных и серверов, ориентированных на другие конкретные приложения — соответствующие работы по конфигурированию и тестированию системы можно заказать в Compaq.
SAN Solution for Storage Consolidation — решение, когда речь идет о приложениях, работающих на различных серверных платформах, но хранящих обрабатываемую информацию в быстрой системе хранения высокой готовности.
В состав SAN Solution for Storage Consolidation входят две системы хранения MA/RA8000 или EMA12000 с максимальной емкостью 4,5 Тбайт каждая, два 8-портовых или 16-портовых коммутатора Fibre Channel, консоль управления StorageWorks Command Console, а также услуги установки и обслуживания. Помощь по конфигурации позволяет упростить решение задачи определения масштабов и конфигурации решения; в качестве дополнительных предлагаются услуги переноса данных.
Это решение выступает в роли одного из «крупных» строительных блоков архитектуры Compaq ENSA; его емкость и производительность можно наращивать. Но, впрочем, можно создавать почти любые иные решения из элементарных компонентов. Кроме того, их можно объединить с другими решениями для сетей хранения в более масштабные сети Open SAN.
