Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003 - Наик Дайлип

На данный момент CIFS де-факто является индустриальным стандартом для обеспечения взаимодействия между клиентами и серверами Windows. Файловая система CIFS реализована на различных платформах, поддерживающих сетевые файловые системы. Компания Microsoft, как и ассоциация SNIA (Storage Networking Industry Association), предоставляет бесплатную спецификацию CIFS. В обоих спецификациях CIFS рассматривается более старый протокол, реализованный в Windows NT 4.0. Кроме того, Microsoft за определенную плату предоставляет спецификации протокола SMB, который используется в более новых версиях Windows NT.

Компания Microsoft вступила в конкурентную борьбу с поставщиками решений NAS, построенных на платформах, отличных от Windows. Со своей стороны Microsoft предоставляет поставщикам устройств модифицированную версию операционной системы Windows. Время покажет, насколько успешной окажется эта стратегия, но на данный момент компании Microsoft удалось занять заметную нишу рынка операционных систем для решений NAS.

Программный продукт Microsoft Exchange 2000 не работает с устройствами NAS. Ожидается, что со временем компания Microsoft предложит версию этого продукта, которая поддерживает хранение данных на базе программы SQL Server. Учитывая, что новая версия SQL все еще не появилась в продаже, гарантировать сроки появления новых версий этих продуктов невозможно. Предпримет ли Microsoft шаги, необходимые для решения проблемы взаимодействия Microsoft Exchange 2000 и NAS? Помните о реальных сроках выхода продуктов на рынок и регулярных их переносах. Несмотря на то что Microsoft Exchange 2000 уже давно доступен на рынке, множество клиентов продолжают использовать Microsoft Exchange 5.5.

3.9 Резюме

Сетевое хранилище данных (NAS) – это промышленный термин, которым описывается определенный класс устройств, включающих в себя жесткие диски, адаптер сетевого интерфейса и центральный процессор, обрабатывающий данные протокола файлового сервера. Устройства NAS обычно настраиваются на максимальную производительность (с помощью специально настроенных операционных систем) и предоставляют удобные возможности для администрирования. При этом проблема администрирования устройств хранения данных превращается в более понятную проблему – администрирование сервера.

Обычно к устройствам NAS обращаются клиентские системы. Обратите внимание: в данном случаеклиент – термин относительный. Клиентом устройства NAS может быть сервер баз данных. Клиенты используют протоколы CIFS/SMB или NFS. Первый, как правило, применяется клиентами, работающими под управлением Windows. Протокол NFS, в свою очередь, предназначен для клиентов на базе UNIX. Спецификации протокола CIFS разрабатываются компанией Microsoft и организацией SNIA. В этих спецификациях рассматриваются реализации протокола, которые характерны для Windows NT 4.0. Лицензия на протокол SMB для Windows 2000 и Windows Server 2003 предоставляется Microsoft за определенную плату.

Устройства NAS, которые одновременно обслуживают клиентов NFS и CIFS/SMB, характеризуются наличием серьезных проблем при обеспечении взаимодействия клиентов и сохранении метаданных файлов.

Глава 4 Сети хранения данных на базе интерфейса Fibre Channel

Эту главу можно рассматривать как введение в сети хранения данных (storage area network – SAN) в общем и в сети хранения данных на базе интерфейса Fibre1 Channel в частности. Хотя сети хранения данных могут создаваться и на основе технологий, отличных от Fibre Channel, большинство из них будут использовать Fibre Channel еще достаточно долгое время. Именно поэтому интерфейсу Fibre Channel уделяется в этой главе основное внимание. Сети хранения данных, основанные на других технологиях, например iSCSI, рассматриваются в главе 8.

Интерфейс Fibre Channel – это технология межсистемного взаимодействия, которая объединяет в себе возможности высокоскоростного ввода-вывода и сетевого обмена данными. Когда эта книга готовилась к печати, сети хранения данных на основе Fibre Channel обеспечивали быстродействие

Гбит/с; кроме того, растет количество сетей, поддерживающих скорость

Гбит/с.

В терминологии Fibre Channel устройства называются узлами (nodes). Это весьма напоминает узлы в терминологии сетей IP. Узел Fibre Channel может иметь несколько портов, как и узел IP, который зачастую получает несколько адресов IP. Разница между ними в том, что порт Fibre Channel представляет собой физический элемент, а порт IP – логический. Каждый узел Fibre Channel имеет уникальное 64-разрядное имя WWN (World Wide Name), которое назначается производителем. Это напоминает уникальные адреса MAC, которые назначаются производителями сетевым адаптерам Ethernet. Каждый порт сети хранения данных на базе кольца с разделением доступа Fibre Channel имеет 8-битовый адрес, а порт в коммутируемой связной архитектуре – 24-битовый. При подключении кольца с разделяемым доступом (arbitrated loop) к коммутатору связной архитектуры (fabric switch),

Написание Fiber было заменено на Fibre, чтобы указать, что технология Fibre Channel может использовать медные и оптические носители.

коммутатор представляет 8-битовый адрес в виде 24-битового. Оба идентификатора порта назначаются динамически. Концепция портов и различные их типы обсуждаются в разделе 4.5.

Сфера применения Fibre Channel рассматривается в следующем разделе, после чего технология SAN сравнивается с NAS (см. главу 3). В этой главе сначала описываются принципы технологии Fibre Channel, затем внимание акцентируется на протоколах нижнего уровня и наконец рассматриваются различные элементы (включая устройства), из которых и создаются системы SAN на базе интерфейса Fibre Channel.

4.1 Сферы применения технологии Fibre Channel

В технологии Fibre Channel предпринята попытка объединить лучшее из двух миров – каналов передачи данных и сетей. Термин канал впервые стал использоваться в мире мэйнфреймов и описывал структурированный механизм передачи данных. В большинстве случаев передача данных выполняется между компьютерной системой и периферийным устройством, например жестким диском или накопителем на магнитной ленте. К таковым каналам относятся интерфейсы SCSI (Small Computer System Interface) и HIPPI (High- Performance Parallel Interface). Работа каналов обычно реализуются средствами аппаратного обеспечения.

По сравнению с каналом сеть представляет собой более универсальный механизм для передачи данных, который, однако, менее структурирован. Кроме того, сеть может работать на значительно большем расстоянии и подключаться к большему количеству устройств, чем канал. В отличие от каналов, сети в основном реализуются средствами программного, а не аппаратного уровня.

Один из подходов в объединении систем хранения данных и сетей заключается в том, что сеть становится ключевым элементом, к которому добавляются новые возможности с одновременной компенсацией недостатков подобного подхода. Речь идет о технологии хранения данных на базе протокола IP (см. главу 8).

Другой подход состоит в использовании центрального хранилища данных (канальная система) и расширения существующих технологических функций. На базе этого метода создавалась технология Fibre Channel. Одно из основных преимуществ Fibre Channel по сравнению с IP Storage заключается в разработке продуктов Fibre Channel уже в течение 10 лет, в то время как решения для IP Storage появились сравнительно недавно.

Учитывая, что Fibre Channel основана на структуре каналов, стоит рассмотреть недостатки другой известной технологии – SCSI.

Максимальная скорость передачи данных – 80 Мбайт/с (впоследствии скорость возросла до 320 Мбайт/с, но уже после появления технологии Fibre Channel), чего явно недостаточно для хранилищ данных большого объема.

Адаптер поддерживает только 16 устройств.

Преимущество, которое одновременно является и недостатком, – обратная совместимость. Стандарт SCSI развивался много лет, и производители устройств смогли обеспечить обратную совместимость для нескольких поколений устройств. Но администратор должен следить, чтобы к шине не подключались устройства предыдущих поколений, поскольку шина автоматически перейдет в режим, поддерживающий работу самого старого устройства.

Поддерживается длина кабелей, составляющая несколько десятков метров. Этого недостаточно для создания обычных, а тем более географически распределенных кластеров.

Существуют и другие альтернативы SCSI, например SSA (Serial Storage Architecture), которые еще находятся в рамках архитектуры Intel или вообще представляют собой открытый стандарт.

4.2 Сравнение SAN и NAS

В главе 3 рассматривается технология NAS: Прежде чем знакомиться с архитектурой сетей хранения данных на базе Fibre Channel, следует провести сравнение принципов создания хранилищ. В табл. 4.1 описываются различия и общие черты этих технологий.

Таблица 4.1. Сравнение технологий NAS и SAN

Окончание табл. 4–1