Storage Area Network

SAN (ang. Storage Area Network) – sieć pamięci masowej; rodzaj sieci służący do dostępu do zasobów pamięci masowej przez systemy komputerowe.

W chwili obecnej sieci SAN wykorzystywane są w głównie w firmach, zastosowanie domowe jest mocno ograniczone ze względu na bardzo duże koszta oraz skomplikowanie budowy wymaganej infrastruktury: przełączniki SAN, karty HBA czy w końcu macierze dyskowe lub biblioteki taśmowe.

Rodzaje SAN

Sieci SAN są budowane z wykorzystaniem infrastruktury specjalnie zaprojektowanej do obsługi komunikacji w tej sieci. Z tego powodu zastosowane elementy muszą być wystarczająco szybkie i niezawodne. Z tego powodu w sieciach SAN wykorzystuje się specjalnie do tego celu zaprojektowany protokół nazwany Fibre Channel. Sieci SAN mogą być budowane z wykorzystaniem łączy światłowodowych i wbrew nazwie używanego w nich protokołu także z łączy miedzianych. Protokół Fibre Channel (FC) jest wyłącznie protokołem transportowym danych który transportuje protokoły "wyższej" warstwy w tym najczęściej stosowany protokół SCSI-3 oraz rzadziej stosowany IP.

Wyróżniamy trzy podstawowe typy sieci SAN:

Połączenie Punkt-Punkt – ang. Point-to-Point
Pętla z arbitrażem – ang. Arbitrated Loop (FC-AL)
Pełna sieć – ang. Fabric, nazywana także Point-to-Point Network

FC-AL

Sieć FC-AL jest najprostszym rodzajem sieci SAN nie wymagającym dodatkowych elementów aktywnych takich jak przełączniki SAN. W sieci tej stosuje się połączenie wszystkich urządzeń w pętlę, co znacząco upraszcza fizyczne podłączenia w przypadku pogrupowania jednego rodzaju urządzeń w jednym miejscu, wszystkie dyski w macierzy, karty HBA w serwerze. Komunikacja w sieci odbywa się pomiędzy kolejnymi elementami pętli, co oznacza że wszystkie urządzenia muszą pracować przy tej samej przepływności, czyli sieć pracuje z najwyższą przepływnością najwolniejszego elementu.

Ze względów niezawodnościowych stosuje się dwie niezależne pętle podłączone do dwóch różnych kart HBA z jednej strony i do tych samych urządzeń z drugiej strony. Dzięki takiemu rozwiązaniu przerwanie komunikacji w pętli nie spowoduje niedostępności urządzeń, niestety mechanizmy wykrywające awarię w pętli i przełączające ruch na drugą pętlę muszą być realizowane w warstwie systemu operacyjnego powyżej sterowników urządzeń kart HBA.

Protokół FC posługuje się 24 bitami do określenia adresu urządzenia w sieci. W przypadku FC-AL wykorzystywane jest jedynie 8 najmłodszych bitów adresu, co przy uwzględnieniu trudno rozróżnialnych(?) adresów daje nam jedynie 126 różnych adresów którymi możemy zaadresować urządzenia w pętli. FC-AL powoli wychodzi z użycia ze względu na swoje techniczne ograniczenia oraz ze względu na ciągły spadek cen infrastruktury obsługującej sieć Fabric.

Fabric

Prawdziwa sieć SAN to dopiero Fabric - cyt. RPK - nazywana także Point-to-Point ze względu na to że w sieci tej komunikacja pomiędzy różnymi urządzeniami może odbywać się bez pośrednictwa innych urządzeń tak jak to miało miejsce w FC-AL. Oczywiście nie oznacza to że każde z urządzeń jest podpięte do każdego innego dedykowanym łączem, chodzi o komunikację z logicznego punktu widzenia. W sieci tej wykorzystywana jest pełna 24 bitowa adresacja urządzeń która w bezpośredni sposób odzwierciedla strukturę fizyczną sieci.

Analogicznie do starszych braci, czyli sieci LAN, możliwe jest zbudowanie sieci SAN o różnych topologiach i funkcjonalności. Mamy więc:

Zwykłą "płaską" sieć SAN
Sieć typu Core-Edge - ze względu na swoje właściwości najczęściej stosowana
Dowolna z powyższych z dołączeniem sieci FC-AL – sieć mieszana Fabric/FC-AL

Zwykła sieć SAN

Zwykła sieć SAN, tak zwana "płaska" oznacza po prostu połączenie urządzeń SAN do jednego lub kilku przełączników bez budowania hierarchii funkcji. Ten rodzaj sieci jest najtańszym rozwiązaniem dla małych sieci SAN grupujących zaledwie kilka, kilkanaście urządzeń. Niestety wraz ze wzrostem (sukcesywnym) liczby urządzeń sieć staje się skomplikowana i bardziej zawodna.

SAN typu Fabric

Bardziej przemyślaną i skalowalną strukturą sieci jest Core-Edge. Topologia ta dzieli się na kilka warstw:

Warstwa przełączników "Core'owych" – ang. Core switches
Warstwa przełączników brzegowych – ang. Edge switches
Warstwa podłączanych urządzeń: serwerów, macierzy dyskowych i innych

Do warstwy przełączników Core'owych podłączone są wszystkie przełączniki brzegowe. Przełączniki te stanowią rdzeń całej sieci, standardowo także obsługują serwisy nazw sieci Fabric. Do warstwy przełączników brzegowych podłączane są urządzenia korzystające z sieci SAN. Topologia taka umożliwia przejrzyste zasady rozbudowy sieci, niestety nowobudowane, małe sieci muszą ponieść znaczne koszta związane z zakupem odpowiednich przełączników Core'owych które zapewnią prostą rozbudowę sieci podczas jej znacznej rozbudowy. Przełączniki Core'owe, ze względu na swoją rolę, muszą sprostać specjalnym wymaganiom dostępnościowym. Awaria przełącznika brzegowego nie wpływa na dostępność pozostałej części sieci SAN natomiast awaria przełącznika Core'owego powoduje już jej całkowitą dysfunkcję. Z tego powodu jako przełączniki Core'owe stosuje się specjalne urządzenia zwane Director'ami. Urządzenia te są bardzo wysoko dostępnymi (graniczącymi z urządzeniami Fault Tolerant) przełącznikami SAN zbudowanymi zazwyczaj jako połączenie w jednym urządzeniu dwóch niezależnych przełączników SAN, zarządzanych jako całość. Każdy z przełączników brzegowych jest w takim wypadku podłączony dedykowanym połączeniem do każdego z nich. W celu dalszego zwiększenia niezawodności infrastruktury SAN buduje się dwie całkowicie niezależne sieci. Do obu tych sieci jednocześnie podłączane są serwery oraz macierze. Z tego powodu nawet awaria całej jednej sieci SAN nie skutkuje niedostępnością zasobów dyskowych. Zbudowanie takiej infrastruktury jest wysoce kosztowne - koszta przełączników Core'owych, w tym klasy Director, do tego podwojone, ze względu na dwie sieci – wdrażane jest wyłącznie w dużych firmach.

Mieszana sieć SAN

Biorąc pod uwagę, że sieci SAN rozpoczęły swoje istnienie od prostych sieci FC-AL i w wielu firmach działają one bez problemów, powstała możliwość łączenia tych sieci do nowobudowanych sieci typu Fabric. Niestety proste połączenie obu rodzajów tych sieci nie jest możliwe głównie ze względu na różne sposoby adresacji FC. Dla przypomnienia sieć FC-AL używa wyłącznie 8-bitowych adresów z 24-bitowego pola adresowego, a sieć Fabric pełnej 24-bitowej adresacji. Z tego powodu niektórzy producenci przełączników SAN zaimplementowali rozwiązanie polegające na udostępnianiu w przestrzeni adresowej FC-AL urządzeń istniejących w sieci Fabric. Stosowane są w tym rozwiązaniu tablice translacji adresów z każdej podsieci FC-AL na sieć Fabric. Tak zbudowana sieć ma jednak sporo ograniczeń i jest wdrażana wyłącznie tam gdzie nie ma możliwości technicznych do zamiany istniejących sieci FC-AL na Fabric.

Inne

Alternatywnym protokołem SAN jest ostatnio iSCSI. iSCSI wykorzystuje transportowanie standardowych komend SCSI za pomocą protokołu TCP/IP (zazwyczaj po łączu Ethenetowym). Z tego powodu można wykorzystać standardowe przełączniki ethernetowe i routery IP oraz istniejącą lub dedykowaną sieć LAN.

Zobacz też:

Fibre Channel
FC-AL
iSCSI
RAID (informatyka)
Director SAN
DAS – Direct Attached Storage
NAS – Network Attached Storage
HBA – Host Bus Adapter

Sieci komputerowe

Gourt Home::Gourt :: Storage Area Network