Відмовостійка система збереження даних (СЗД) на базі відкритої платформи від Сторус

Преамбула

На зорі розвитку технологій збереження даних переважали дискові масиви з технологією RAID (1994), безпосередньо під'єднанні до серверів ПЗ Parallel SCSI (Direct Attached Storage, DAS), і спеціалізовані файл сервери для забезпечення доступу до файлових ресурсів по мережам Ethernet (Network Attached Storage, 1998). Із зростанням кількості серверів і дискового простору в організаціях виникала потреба в збільшенні кількості ресурсів для адміністрування ІТ-інфраструктур, а надійність останніх і доступність даних в них знижувалась у зворотній пропорції. В той же час, основною перешкодою на шляху виводу ресурсів збереження за рамки окремих серверів і переводу їх в колективне користування становили обмеження ПЗ по адресному простору і відстані протоколу Parallel SCSI, що слугував основним протоколом доступу додатків до даних.

С початком використання протоколу Fibre Channel (1995) , а в подальшому iSCSI (2001) для організації послідовної передачі команд SCSI, відкрились можливості мережевого доступу до колективних дискових і стрічкових ресурсів на рівні фізичного блока даних на великих відстанях і з високим рівнем надійності. Прийшла ера мереж збереження даних (SAN).

Сьогодні актуальність рішень з використанням мереж збереження даних не викликає сумніву. Такі мережі розгортаються там, де присутні високі вимоги до продуктивності, надійності і керованості інформацією. У своєму класичному виконанні технологія SAN дозволяє «нарізати» ємність дискового масиву на долі і роздавати їх серверам. Причому ці долі можуть мати різні рівні RAID. Незалежно від використовуваного протоколу в SAN, сервер бачить свою частину як свій внутрішній SCSI диск. Хоча це і вирішує деякі проблеми адміністрування і ІТ-інфраструктури в цілому, наприклад, такі як кількісне зростання обслуговуючого персоналу, низька доступність даних, неефективне використання дискового простору, залежність сховища від конкретного серверу. Але в цілому, ряд питань залишається відкритим. Як при обмеженому бюджеті побудувати відмовостійку SAN? Як забезпечити сервіси дублювання даних и back-up в різнорідних SAN, зберігаючи відкритість архітектури і незалежність від одного виробника? Як розгорнути резервний центр даних , не використовуючи на це великі кошти?

Рішення, які сьогодні пропонуються «гігантами» ІТ-індустрії, забезпечують сервіси тільки між масивами власного виробництва, причому, часто, тільки між відповідними моделями, так як сервіси забезпечуються або на рівні контролерів дискових масивів (Hitachi Data System), або за допомогою додаткових апаратно-програмних модулів, по своїй суті, потужних серверів (HP, EMC, IBM). За своєю вартістю, такі рішення сьогодні недоступні для більшості організацій в Східній Європі, які планують впровадження SAN з високою доступністю і розвертанням резервних центрів даних.

Відкрита платформа від Сторус

Усвідомлюючи проблему обмеженості бюджетів і актуальність удосконалювання ІТ-інфраструктур в державному секторі і бізнесі в напрямку збільшення доступності і безпеки, Сторус розробив відкриту платформу для побудови високонадійних мереж збереження даних. Вона володіє характеристиками рішень корпоративного рівня, такими як віртуалізація, snapshot, реплікація, мірорінг та back-up (резервне копіювання) даних, як в рамках одного центра даних, так і між декількома центрами, рознесених територіально.

Відкрита платформа складається з трьох рівнів. Рівень комутації, який включає в себе адаптери шини хосту (HBA) та комутатори Qlogic, рівень сервісів, котрі забезпечуються апаратно-програмним модулем IPStor виробництва компанії FalconStor і рівень сховищ даних, що складаються з дискових, стрічкових і оптичних систем різних виробників.

Рівень комутації зв'язує хости і сховища по протоколу Fibre Channel. Цей рівень забезпечує варіантність шляхів доступу до даних в рамках мережі збереження, що дозволяє досягнути високої доступності даних незалежно від збою в одному з каналів передачі даних. У випадку збою керуюче програмне забезпечення автоматично переключить користувальницькі хости на резервний шлях передачі даних. Крім цього, у випадку потреби можливе створення балансу навантаження, тобто одночасне використання двох або більше альтернативних шляхів в мережі передачі даних, що дозволяє добитися необхідного рівня пропускної здатності і забезпечити більш рівномірне завантаження каналів передачі даних.

Рівень сервісів забезпечує дублювання даних у вигляді створення повної копії робочого тому, snapshot, реплікації, синхронного або асинхронного мірорінгу і back-up на стрічку і/або диск через FC або iSCSI.

Рівень сховищ являє собою дискові і стрічкові сховища, що поставляє Юстар або інші виробники, яким надає перевагу замовник.

Сервіси у відкритій платформі від Сторус

Мірорінг – виконується на рівні дисків, віртуальних приладів, LUNів або сховищ, сервіс дзеркалювання, забезпечує високий рівень доступності даних і збільшує захищеність від програмних і апаратних збоїв, які можуть виникнути безпосередньо у сховищах, в каналах передачі даних и т.п.

При реалізації мірорінгу данні, записані на первинному об'єкті збереження, одночасно записуються на вторинний об'єкт, на якому таким чином забезпечується збереження точної копії даних. У випадку неможливості доступу до первинного об'єкту збереження запит користувача на запис/зчитування даних автоматично адресується до вторинного об'єкту збереження даних. Існують рішення як апаратної реалізації мірорінгу, наприклад, на рівні комутаторів, так і з використанням програмно/апаратних рішень. Мірорінг може виконуватися в синхронному або в асинхронному режимі. При роботі в синхронному режимі фізичний блок не буде записаний на первинний масив до тих пір, поки контролер резервного масиву не пришле підтвердження успішного запису із вторинного масиву. Асинхронний мірорінг передбачає запис на первинний масив зразу ж, без очікування підтвердження успішності запису на резервному масиві. При використані синхронного мірорінгу рекомендується використовувати масиви, які володіють приблизно рівними характеристиками продуктивності, так як в протилежному випадку загальна продуктивність системи буде визначатися менш продуктивним пристроєм.

Реплікація – сервіс, що забезпечує захист від катастроф за допомогою створення видаленої копії даних. Після початкової синхронізації даних чергові оновлення передаються від первинного масиву до репліки або по заздалегідь заданому розкладі, або по досягненню зміненими даними порогового об'єму. При виникненні збою і втраті доступу до первинного об'єкту збереження на протязі короткого часу запити користувачів можуть бути переадресовані до репліки. Так як при синхронізації первинних даних і репліки, а також безпосередньо під час реплікації передаються тільки зміни, а не весь об'єм даних, для зв'язку між центрами даних можливе використання каналів передачі даних з достатньо невисокими характеристиками, наприклад WAN/IP.
Реплікація даних може виконуватися, як на рівні блоків, так і на файловому рівні. При файловій реплікації можна безпосередньо вказати, які саме каталоги і файли необхідно копіювати. Блочна реплікація використовує в якості об'єктів що копіюються логічні одиниці (logical units, LUNs). В цьому випадку процес реплікації стає незалежним від використовуваних типів файлових систем.

Snapshot Copy – опція створення миттєвих знімків даних, вона дозволяє забезпечити швидке відтворення даних після збоїв, зокрема програмних, таких як вірусні атаки, помилки в ПЗ и т.п., та викликаних людським фактором. При реалізації подібних сервісів автоматично за розкладом або за іншими правилами створюються копії даних, прив'язані до визначених точок в часі. При цьому, як правило, необхідне створення тільки однієї повної копії даних в початковий момент (Snapshot Copy). В подальшому копіюються тільки данні, котрі будуть змінені, що дозволить знизити як загальний об'єм зберігаємих даних, так і вимоги до пропускної можливості каналів передачі даних (TimeMark™) .

Крім захисту від збоїв, робочу копію тому зручно використовувати для організації з неї back-up, Мірорінгу або видаленої реплікації.




Back-up в мережах збереження даних

Back-up в відкритій платформі Сторус вирішує три основні проблеми виконання back-up і відновлення даних із якими зіштовхуються сьогодні організації.

По-перше, розвантаження трафіка локальної мережі шляхом «прибирання» трафіка back-up в мережі збереження даних. По-друге, розвантаження серверів додатків, шляхом здійснення централізованого back-up.. По-третє, звуження вікна back-up до мінімуму шляхом використання ієрархічного методу (спочатку back-up на диск, потім з диска на плівку). Back-up може здійснюватись як на рівні файлової системи або записів баз даних, так і на блоковому рівні, коли ПЗ back-up бачить данні не у вигляді файлів, а у вигляді фізичного тому. В останньому випадку, файлова система серверів додатків «не знає» коли відбувається back-up. Тому, агенти відкритих файлів і баз даних на серверах не потрібні. Для блокового back-up рекомендуються використання робочої копії тому (snapshot copy).

В якості ПЗ для back-up в рішенні від Сторус використовується продукт NetVault компанії BakBone.

Висновок

Основною перевагою відкритої платформи від Сторус є незалежність від одного виробника. Вона дозволяє використовувати різнорідне обладнання і здійснювати сервіси між сховищами з різними типами носіїв (SCSI U320, FC, SAS, sATA, sDLT, LTO, DVD, UDO). Це значно зменшує інвестиції в інфраструктуру і прискорює їх повернення. Дане рішення - це гнучкий інструмент для розробки та впровадження стратегії ІТ. Воно покликано прискорити впровадження відмовостійких мереж збереження даних з високою доступністю і розгортання резервних центрів даних в організаціях і на підприємствах. Це, безсумнівно, є головною умовою безпеки і ефективності ведення державної і господарської діяльності.