Virtualizace a ukládání dat v síti

Stále více firem řeší problémy s růstem objemu podnikových dat. Dnešní společnost jich produkuje každoročně o 50...


Stále více firem řeší problémy s růstem objemu podnikových dat. Dnešní
společnost jich produkuje každoročně o 50 až 80 % více a původně uvažovaná
úložná zařízení přestávají stačit.
Pro většinu starších diskových polí je limitujícím prvkem jejich rozšiřitelnost
a rychlost. Jediným řešením tohoto stavu je zakoupení nových výkonnějších polí,
která jsou schopna vyhovět současným požadavkům. Vzhledem k tomu, že velká
disková kapacita v korporátních řešeních vyžaduje vysoké finanční náklady, lze
využít starší pole i jako doplněk k novým. K tomu, abychom mohli používat
starší datové kapacity souběžně s novými, slouží virtualizace. Ta mimo jiné
umožňuje zpřístupnit serverům všechna zařízení umístěná v jedné síti SAN
(Storage Area Network) nebo ji lze použít i k jednorázové migraci dat ze
starších systémů na novější. Při virtualizaci se využívají většinou samostatné
virtualizační kontroléry (servery), ale některá disková pole podnikové třídy
mají tyto kontroléry již implementovány přímo výrobcem. Virtualizační server je
tak schopen na jedné straně připojit všechna úložná zařízení a na straně druhé
je nabízet serverům jako diskovou kapacitu. Pro administraci systému má toto
řešení hlavní výhody v jednotném ovládání a využití všech dostupných datových
kapacit.

SAN a virtualizace
V čem virtualizace vlastně spočívá? Je především mezičlánkem mezi diskovými
poli a servery. Virtualizační server využívá možnosti spojování logických
jednotek (LUN) diskových polí, přičemž tyto spojené části přiděluje serverům
jako virtuální logické jednotky. To umožňuje složit jednu logickou jednotku z
disků umístěných v různých polích (a přesouvat data mezi diskovými poli bez
nutnosti výpadku serveru) nebo rozšiřovat kapacitu logické jednotky při
zapojení například nového diskového pole.
V tradiční SAN architektuře má úložné zařízení svá fyzická omezení, jako jsou
konektivita, kapacita, přístup, konfigurovatelnost, management, doba na
restartování, využitelnost, zatížení apod. Virtualizace dovoluje tato fyzická
zařízení využívat mnohem efektivněji, více je vytěžovat, pohodlněji
konfigurovat a ovládat, dosáhnout úspory nákladů či lepšího zachování investic.
Virtualizace úložných zařízení má také význam pro budoucí implementace. Hlavní
výhodou je změna dosavadní SAN architektury na podobu plně otevřenou, kdy při
použití virtualizace lze relativně bez problémů přidávat nové servery, clustery
nebo nové systémy, a to i od různých výrobců. Je možné zahrnovat nové
technologie pro propojení (Fiber Channel, iSCSI, iFC apod.), a snížit tak
riziko výpadku jednotlivých komponent SAN. Virtualizace pak mimo jiné umožní i
definovat kvalitu služeb spojených s ukládáním dat QoSS (Quality of Storage
Services).
Podle umístění virtualizační platformy přitom rozlišujeme u SAN následující
varianty virtualizace: l Virtualizace na straně hostitelských systémů je
implementována v serverech, typicky na principu LVM (Logical Volume
Management). Tato metoda je velmi flexibilní, použitelná pro jakékoliv úložné
zařízení a její pomocí je možné on-line rozšířit úložný prostor, vytvářet
softwarová pole typu RAID. Je vhodná i pro clustery, a to s možností vytváření
duálních cest. Umožňuje také provádět snapshoty typu point-in-time, synchronní
(real-time) či asynchronní zrcadlení (mirroring) apod.
l Virtualizace na straně úložných systémů probíhá přímo ve zařízeních pro
ukládání dat, což umožňuje lépe využívat jejich zdroje. Metoda je použitelná
pro velký počet heterogenních host systémů, zlepšuje výkon, dostupnost a
bezpečnost těchto zařízení.
l Virtualizace v síti In-Band je realizována mezi server/host systémy a
úložnými zařízeními. Je ideální pro použití jak heterogenních host systémů, tak
i pro použití heterogenních úložných zařízení, a to s jednotným centrálním
managementem. Umožňuje například on-line rozšíření prostoru, přidělování
prostoru podle skutečných potřeb, snapshoty typu point-in-time, synchronní i
asynchronní mirroring (a to také pro clustery) či duální cesty k úložným
zařízením.
l Virtualizace v síti Out of Band je umístěna mimo cestu dat, mimo servery/host
systémy a úložná zařízení. Každý hostitelský systém musí mít vlastní agentský
software. Výhodou je oddělení dat od řídicích příkazů.

Virtualizační kontrolér
Pod pojmem virtualizační kontrolér si lze představit samostatný "server", který
umožňuje připojit jednotlivé jednotky LUN různých polí od různých výrobců a
následně je převádí na vlastní virtuální LUN (VLUN), jež nabízí jednotlivým
serverům v síti SAN. Kontrolér umí většinou spravovat pole i od různých
výrobců, jako jsou například HP, Sun, IBM, Hitachi, EMC apod. Virtualizační
kontroléry umějí také provádět replikace mezi jednotlivými kontroléry, a tím
pádem i mezi různými diskovými poli, a to na úrovni zrcadlení. Toto řešení je
vhodné pro heterogenní SAN sítě. Pokud je některá SAN mezi dvěma lokalitami
propojena prostřednictvím techniky Fibre Channel (FC), jedná se v podstatě o
jednu síť, kde je možné použít pouze jediný kontrolér. V tomto případě je
zajištěna záloha prostřednictvím zrcadlení na poli v jiné lokalitě, a to i
tehdy, když je toto pole vyrobeno jiným výrobcem než to, co obsahuje zdrojová
data.
Virtualizace může mít ale i záporné stránky v podobě značné komunikace s
jednotlivými poli nebo při výpadcích částí sítí SAN.

Virtualizace při replikaci
Další možností, jak virtualizaci využít, je replikace dvou geograficky
oddělených lokalit na úrovni diskových polí. Nabízí se přitom možnost vzdálené
replikace dat mezi stejnými nebo různými systémy. Samotné vzdálené zrcadlení
mezi stejnými diskovými poli přitom umožňuje většina výrobců, ale tato
funkcionalita bývá omezena na jednu produktovou řadu, nebo dokonce na konkrétní
typ pole. V případě začlenění virtualizačního kontroléru je možné ve většině
případů provádět tyto operace mezi poli bez ohledu na výrobce a typ diskového
pole. Controller umožní vzdálené zrcadlení, které dovoluje replikovat data na
primární lokalitě se záložní lokalitou v synchronním nebo asynchronním režimu.
Při synchronní replikaci je předána serveru informace o zapsání teprve poté,
kdy je potvrzen zápis na obě pole, zatímco při asynchronním režimu se tak stane
již po uložení dat na primární pole bez ohledu na zápis na pole záložní. Data
jsou replikována na úrovni disků, nikoliv na úrovni operačního systému. Pro
propojení blízkých lokalit je vhodnější použít optická vlákna (FC) a provádět
synchronní replikaci, jež je ale náročnější na šířku datového pásma. V případě
větší vzdálenosti a využití FC je nutné použít asynchronní zápis. Je možné také
využívat přenos pomocí IP protokolu.

Replikace pomocí IP sítí
Řešení replikace pomocí IP sítí je vhodné především pro synchronizace na
neomezenou vzdálenost, nevýhodou je však nutná velká šířka pásma pro datový
tok. Proto se většinou prvotní replikace provádí mezi poli pomocí FC a teprve
potom se už replikované pole instaluje na vzdálenou lokalitu. Následně probíhá
pouze synchronizace změněných dat. Pro přenos dat se ve většině případů dnes
využívají protokoly iSCSI (Internet Small Computer System Interface) nebo iFCP
(Internet Fibre Channel Protocol); viz níže.
Použití iSCSI přitom přináší snížení nákladů a možnost používat SAN na delší
vzdálenosti než u tradiční FC technologie. Při použití iSCSI mostů (přepínačů)
je možné využít i existující SCSI nebo FC zálohovací zařízení či propojit
stávající sítě FC-SAN a iSCSI IP-SAN. Při práci s technologií iSCSI si
administrátoři vystačí s již existujícími vědomostmi, postupy a odbornými
znalostmi o IP protokolu, a nemusejí proto absolvovat náročná školení, jako je
tomu v případě sítí FC-SAN. Navíc iSCSI využívá i stávající zabezpečení a
management jako protokol IP.

Protokol iSCSI
Technologie iSCSI zapouzdřuje SCSI komunikaci do protokolu IP, čímž umožňuje
přistupovat k SCSI zařízením po již existující síti, a implementovat tak tzv.
vzdálený datový sklad. Zapouzdření SCSI protokolu do IP přitom přináší
následující nové možnosti pro řešení infrastruktury pro ukládání dat:
lVytvoření společné technologie pro přenos dat a pro úschovu dat možnost použít
iSCSI adaptér využívající gigabitový Ethernet nebo TCP/IP zásobník počítačů.
lRozšiřitelnost na velké vzdálenosti použitím sítí WAN a směrovačů se může síť
pro ukládání dat rozšířit na jakoukoli vzdálenost.
lRůzné možnosti topologií.
lPodpora konsolidace úschovy dat do jednoho místa s jednou technologií, což
vede k redukci ceny za správu a údržbu
ISCSI tak lze použít pro konsolidaci datového prostoru (snadný přechod od
lokálního, přímo připojeného diskového prostoru k diskovému prostoru
připojenému v IP síti), pro datové sklady (lokální, distribuované), pro
replikaci dat, pro zálohování na úrovni fyzických zařízení, pro tzv. network
boot (a jeho využití pro systémy s vysokou dostupností dat) či pro služby
poskytování datového prostoru a pro vzdálený přístup k datům.

iSCSI IP-SAN
Technologie iSCSI IP-SAN má před sebou slibnou budoucnost. Je vhodná zejména
pro malé a střední instalace a uplatnění najde především při konsolidaci
úložných zařízení, při zálohování a obnově dat, v clusterech, při replikaci, v
geograficky rozsáhlých SAN sítích či při řešení aplikací pro disaster recovery.
Je možné ji nasadit při cenově výhodnějším vybudování sítí SAN s velkým
množstvím serverů, a to i na velké vzdálenosti, nebo pro aplikace disaster
recovery. Naopak nákladnější FC SAN je doporučeno používat pro relativně
náročné a výkonné host systémy a aplikace, které jsou v dosahu FC technologie
(tedy ve vzdálenosti maximálně několika desítek kilometrů).

Závěrem
Hlavní přínosy virtualizace spočívají ve využití starších, pro hlavní provoz
již nedostačujících diskových polí. Významné je také využití virtualizace při
replikaci dat mezi různými diskovými poli bez ohledu na jejich typ a výrobce. A
v neposlední řadě jde i o možnost provádět při využití IP protokolu zálohy na
vzdálené lokality (tyto zálohy mohou být užívány především pro případnou obnovu
při živelných pohromách). Data jsou dnes pro většinu firem vedle kvalitních
zaměstnanců tím nejcennějším, co mají. Bohužel, v mnoha případech jsou tyto
hodnoty ze strany českých firem podceňovány.
Autor je produktovým specialistou ve společnosti Unicorn.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.