SAN

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
SAN של חברת Qlogic עם מחברי fibre channel מסוג LC
תרשים רשת המכילה SAN וNAS

SAN‏ (ראשי תיבות של Storage Area Network - "רשת אזור אחסון") היא רשת מחשוב שנועדה ותוכננה לחבר רכיבי אחסון וגיבוי חיצוניים ועצמאיים לשרתים. תעבורת הנתונים ברשתות אלו מדמה את זו המתקיימת בין המחשב לכוננים קשיחים פנימיים כמו SCSI ו-ATA.

טכנולוגיות ה-SAN השכיחות מקשרות בין השרתים ורכיבי האחסון באמצעות סיבים אופטיים בפרוטוקול Fibre Channel, ב-iSCSI באמצעות רשת תקשורת על גבי פרוטוקול TCP/IP או ב-Infiniband.

אחסון משותף[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבחינה היסטורית, אחסון הנתונים המרכזי הראשון שנוצר היה "איים" של מערכי ה־SCSI הדומים ל־DAS, שכל אחד מהם מוקדש למערכת מסוימת ונראה ללקוח כמו מספר של "כוננים קשיחים וירטואליים" (כלומר LUN-ים). במהותו, התקן SAN מאחד "איים" כאלו יחדיו באמצעות רשת במהירות גבוהה.

מערכות הפעלה שומרות את מערכות הקבצים שלהם על אותם על LUN-ים ייעודים, שאינם משותף, כאילו היו דיסקים מקומיים. שיתוף LUN הוא מסובך מכיוון ששיתוף כזה עשוי לאפשר למערכות המשתמשות להפריע זו לזו, מה שגורם להשחתת הנתונים במהירות (במיוחד בחלקי המטא מידע של מערכת הקבצים). שיתוף נתונים בין מחשבים בתוך LUN דורש פתרונות מתקדמים, כגון מערכות קבצים על ה־SAN עצמו או אשכולות.

למרות בעיות כאלה, SAN מסייע להגדיל את ניצול קיבולת האחסון, משום שמספר שרתים יכולים להשתמש באותו מערך דיסקים עבור שטח האחסון הפרטי שלהם ובמערכות SAN חדשות אף ניתן לבטל כפילויות מידע.

שימושים נפוצים של SAN כוללים אספקת נתונים בטרנזקציות (כלומר הנתונים מתקבלים רק שהם שלמים ונתונים חלקיים נדחים) המחייבים גישה מהירה המהירות ברמת הבלוקים לדיסקים כגון שרתי דואר אלקטרוני, מסדי נתונים, שרתי קבצים וכדומה.

יתרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • אחסון שיתופי אשר לרוב, מפשט ומגמיש את ניהול האחסון, מכיוון שאין תלות בתשתית כבילה פיזית ייחודית למערך האחסון (עם זאת יש צורך במערכת תקשורת ל-SAN עצמו)
  • SAN נוטה להגדיל את ניצול יכולת האחסון, משום ששרתים רבים יכולים לחלוק מאגר אחסון
  • היכולת לאפשר לשרתים לאתחל (Boot) מה-SAN עצמה, מאפשרת החלפה מהירה ופשוטה של שרתים פגומים ללא תלות או פגיעה בנתונים
  • SAN נוטה לייעל תהליכי התאוששות מאסון (Disaster recovery) וזאת על ידי הקלת האפשרות לשכפל העתקים
  • רשויות ממשלתיות דרשו מארגונים אחרי אסונות שונים כגון פיגועי 11 בספטמבר ואסונות טבע גיבויים ברמות זמן שונות. דרישה זאת גרמה לפיתוח מואץ של אפליקציות מבוססות SAN
  • מערכות SAN חדשות מאפשרות לבטל כפילויות בין מסמכים השמורים במחשבים שונים (כמו נהלים מרכזיים של החברה) בצורה שקופה למשתמש
  • ניתן לבצע רפליקציה של הנתונים או גיבוי שלהם לטייפ מבלי להעמיס על מחשבי הלקוח
  • מערכות SAN מתקדמות מכילות אופטימזציה של ניהול שמירת הנתונים בהתאם לסוג התוכנה כך שהגישה עשויה להיות מהירה אף יותר

חסרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • חוסר בסטנדרטיים בתחילת דרכה של הרשת גרם לפיתוחם של פרוטוקולים שונים על ידי היצרנים השונים
  • מערכות הפעלה לא תמכו בתחילה ברשת והיצרנים השונים נאלצו לפתח בעצמם רכיבים שיתאימו למערכות אלו
  • השימוש ב-Fibre Chanel דורש שימוש בציוד (נתבים, חיווט וכו') מיוחד ויקר. כמו כן נדרשת התמחות מיוחדת של אחראי הרשת
  • אין פתרון אבטחה דוגמת SSL ברשתות TCP/IP
  • המחיר של חומרת SAN גבוה יותר מאשר חומרת רשת רגילה ויש צורך בכרטיס רשת ייעודי (HBA) עבור כל מחשב, כולל מחשבים ניידים

פרוטוקולי תקשורת[עריכת קוד מקור | עריכה]

רוב רשתות אחסון השימוש בפרוטוקול SCSI לתקשורת בין שרתים והתקני הדיסקים אולם הם לא משתמשים ב-SCSI ברמה הפיזית, רשתות SAN חדשות משתמשות ב־iSCSI במקום בפרוטוקול SCSI. פרוטוקולים אלו מיושמים על פרוטוקולים ברמה נמוכה היוצרים את הרשת:

  • Fibre Channel Protocol ‏(FCP), יישום של SCSI מעל Fibre Channel ‏(FC)
  • ATA over Ethernet ‏(AoE) - יישום של ATA ‏(IDE) מעל Ethernet
  • Fibre Channel over Ethernet ‏(FCoE) - יישום של Fibre Channel על תשתית Ethernet
  • יישום של FICON (פרוטוקול תקשורת הדיסקים של מחשבי מיינפריים) מעל Fibre Channel
  • HyperSCSI - יישום של SCSI מעל Ethernet
  • iFCP או SANoIP - יישום של FCP מעל IP
  • iSCSI - יישום של SCSI מעל פרוטוקול TCP/IP
  • iSCSI Extensions for RDMA ‏(iSER) - יישום של iSCSI מעל InfiniBand

תשתית SAN[עריכת קוד מקור | עריכה]

רשתות SAN מנצלות לעתים קרובות רשתות Fibre Channel - תשתית שתוכננה במיוחד כדי לטפל בתקשורת SAN. תשתית זו מספקת גישה מהירה יותר ואמינה יותר מאשר הפרוטוקולים ברמה גבוהה יותר שהם בשימוש NAS.‏ Fabric הוא בעל דמיון עקרוני לקטע רשת ברשת תקשורת מקומית ורשת SAN אופיינית נוצרת באמצעות מספר מתגי Fibre Channel המחברים בין הקטעים השונים. היום, כל ספקי הציוד הגדולים של SAN מציעים גם צורה מסוימת של פתרון ניתוב של Fibre Channel, המאפשר יכולת שדרוג משמעותית בארכיטקטורת SAN באמצעות העברת נתונים בין מקטעי רשת שונים בלי שיתערבבו ביניהם. מוצרים אלו תלויים ברכיבי הפרוטוקול הקנייני שהרמה העליונה בארכיטקטורה שלו היא שונה בתכלית. בנוסף מוצרים אלו לעתים קרובות מאפשרים יישום של הפרוטוקול מעל IP או מעל SONET/SDH.

תאימות[עריכת קוד מקור | עריכה]

אחת הבעיות הראשונות עם רשתות Fibre Channel הייתה כי מתגי הרשת ושאר חומרת הרשת של היצרנים לגמרי היו לא תואמים לגמרי. למרות שהפרוטוקולים הבסיסיים (FCP) תמיד היו די סטנדרטיים, חלק מהפונקציות ברמה גבוהה יותר לא היו ניתנת לחיבור היטב. באופן דומה, רוב מערכות ההפעלה יגיבו בצורה מאוד בלתי תקינה למערכות הפעלה אחרות החולקים את אותו מקטע. מצב זה נובע מכך שפתרונות רבים הוצאו לשוק לפני שהסטנדרטים היו סופיים והספקים מאז המציאו יכולת נוספות סביב הסטנדרטים.

רשתות ביתיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

SAN מהיותה רשת של מערכי דיסק גדולים, משמשת בעיקר בקנה מידה גדול, בדרישות ביצועים גבוהות, בארגונים גדולים וכדומה. ציוד SAN הוא יקר יחסית ולכן כרטיסי הרשת המתאימים (המכונים לרוב host bus adapters - HBA על מנת למנוע בלבול עם כרטיסי רשת רגילים - NIC)‏ נדירים במחשבים שולחניים. טכנולוגיית iSCSI אמורה בסופו של דבר לייצר רשתות זולות, אבל ההערכה היא כי גם טכנולוגיה זו לא תשמש את הסביבה מחוץ למרכזי הנתונים הארגוניים. לקוחות קטנים צפויים להמשיך להשתמש בפרוטוקולי NAS כגון SMB ו־NFS והיוצא מן הכלל בנושא זה עשוי להיות רפליקציה לאחסון נתונים מרוחק.

עם זאת, חברת Netgear יצרה את Sc101 - התקן SAN לשוק הביתי, שלא התקבל באהדה רבה אצל המשתמשים. יורשו SC-101T שוחרר כעבור זמן קצר, אך גם הוא לא זכה להצלחה רבה.

רשתות בתחום המדיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

קבוצות עריכת וידאו דורשות קצב העברת נתונים גבוה מאוד. מחוץ לשוק הארגונים הגדולים, זהו אחד מהתחומים בהם יכולים יתרונות ה-SAN לבוא לידי ביטוי.

שליטה ברוחב הפס עבור כל לקוח, המכונה לפעמים איכות שירות (QoS), היא חשובה במיוחד לקבוצות עריכת וידאו מפני שהיא מבטיחה תעדוף הוגן לשימוש ברוחב פס ברשת אם יש רוחב פס בלתי מספיק. Unity Avid, ‏Xsan של אפל ו־MetaSAN של Tiger Technology נועדו במיוחד עבור רשתות עריכת וידאו ומציעות את הפונקציונליות הזו.

וירטואליציה של SAN[עריכת קוד מקור | עריכה]

עקב מבנה הרשת ניתן בקלות לבצע וירטואליזציה של אמצעי האחסון ושל השרתים. בצורה כזו השרתים כותבים לדיסקים וירטואלים מבלי תלות בדיסקים הפיזיים. דבר זה מאפשר לאחראי האחסון בארגון לטייב את ביצועי הרשת מבלי להזדקק לשינויים רבים בשרתים.

וירטאליזצית שרתים[עריכת קוד מקור | עריכה]

אמנם שימוש במערכות הפעלה וירטואליות קיים גם ברשתות LAN, אך שילובו ברשת SAN מעצים את היתרונות הגלומות בפתרון זה. לדוגמה, ניתן להשתמש בכרטיסי רשת וירטואלים וכך השרת הפיזי יוכר ברשת כמספר שרתים. העברת דיסקים בין המחשבים הווירטואליים הינה קלה ברשת SAN וירטואלית ועוזרת לארגון להשתמש במלוא כח המיחשוב ובכך לחסוך בעלויות.

מיקום ההמרה מכתובת דיסקים וירטואלית לאמיתית[עריכת קוד מקור | עריכה]

על מנת לבצע את הווירטואליזציה יש להמיר את הכתובת הווירטואלית לכתובת האמיתית (קרי הכתובת שאליה יש להפנות את בקשת הקלט/פלט). ישנן שלוש אפשרויות עיקריות למיקום ההמרה:

  • ברמת השרת: יתרון השיטה הוא בשימוש בתוכנה בלבד. אין צורך, כמעט, בחומרה נוספת המייקרת את הפתרון. חסרונות השיטה הינם בצורך להתקין תוכנה ייעודית על כל אחד מהשרתים, דבר שגוזל זמן התקנה רב במקרה של מספר שרתים רב. ישנו צורך בפיתוח תוכנה לכל מערכת הפעלה ובנוסף ההישענות על משאבי המחשב המארח גוזלת משאבים אלה מהאפליקציות הרצות עליו במילא.
  • בעזרת ממירים (Routers) חכמים היושבים במרכז הרשת וחוצים את הרשת לשתיים. רשת ("קדמית") המורכבת מהם ומהשרתים ורשת שנייה ("אחורית") המורכבת מהממירים ומאמצעי האחסון. יתרונה של השיטה היא בהישענות על חומרה ייעודית ובכך לשחרר את משאבי השרתים. מספר הממירים קטן משמעותית ממספר השרתים ולכן זמני התקנת הגרסאות ועדכונן קצרים בהרבה מוירטואליזציה ברמת השרתים. חסרון השיטה הוא הצורך ביתירות, שכן אם אחד הממירים קורס או לא יכול לעמוד במעמסה עליו יש ל"עזור" לו בעזרת ממיר (ים) נוסף (ים). חסרון נוסף הינו בצורך ברכישת חומרה ייעודית הדורשת יותר חשמל (בדמות מיזוג וכו'), והתיישנותה במהרה.
  • באמצעי האחסון עצמם (שיכולים להיות וירטואלים בעצמם - כדוגמת בענן מחשוב). יתרונות השיטה הם עבודה מיטבית עם החומרה עליה רצה שכבת הווירטואליזציה ואי צורך בהתקנת חומרה או תוכנה נוספות. חסרון השיטה הוא "כבילת המשתמש" לספק מסוים או אפילו לדגם מסוים. חוסר התקנים ב-SAN בא לידי ביטוי כאן בצורה ברורה. יש קושי, למשל, לבצע העתקה מאמצעי אחסון למשנהו.

דוגמאות לאפליקציות הנתמכות בווירטואליזציה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מאחר שהשרתים כותבים / קוראים אל/מ כוננים וירטואליים ניתן להיעזר באפיון זה על מנת להריץ אפליקציות שונות, שכן מנקודת מבטם של השרתים מיקומו הפיזי של המידע נסתר מהם.

  • הגדלה וצמצום של נפחי דיסקים בצורה פשוטה.
  • ניתן להקפיא דיסק וירטואלי בנקודות זמן שקובע אחראי הרשת, מבלי ל"הפריע" לאפליקציות. בעזרת הקפאה זאת ניתן לגבות את הכוננים. הגיבוי יכול להיות לדיסק מקומי אחר או לרשמקול (שיכול להיות בעצמו וירטואלי). ההקפאה, במקרה כזה, כהפסקת חשמל ושיחזור המידע הוא תלוי תמיכת האפליקציה לכישלון כזה. ניתן גם להתחבר לאפליקציות על מנת לבצע הקפאה "אטומית"; באפשרות זאת יש לעשות שימוש בכלים הנמצאים בחלק ממערכות הפעלה או כלים המסופקים על ידי יצרני האפליקציות.
  • ספריית רשמקולים וירטואלית משמשת כתחליף לרשמקולים פיזיים. היתרון בכך שאין צורך להסתמך על מדיות איטיות, יקרות ואמינות פחות. תוכנת הווירטואליזציה מחקה את פעולת הרשמקולים, והשרתים משתמשים בתוכנות גיבוי לרשמקולים הנפוצות.
  • אפשרות לשכפולי מידע (גם על פי זמן). ישנה אפשרות להעתקה מלאה או כ"תצלום הבזק" (snapshot).
  • אפשרות להתאוששות מאסון על ידי העתקת המידע למרחקים גדולים בעזרת שימוש ב-Tcp/IP בצורה א-סינכרונית או מרחק קצר בצורה סינכרונית. ההבדל בין שתי השיטות הוא בעדכניות ועקביות המידע. בצורה הא-סינכרונית לא מובטח שכל המידע אכן ישוחזר, ואילו בשיטה הסינכרונית ההתאוששות היא אמינה יותר. יתרונה העיקרי של השיטה הא-סינכרונית הוא ביכולת להפיץ את המידע (שמהירותו מוגבל על ידי מהירות האור) למרחקים רבים יותר. בעזרת שימוש בשכפולי מידע ניתן להעתיק את הכוננים הבסיסיים למדיות שניתן לשלוח "בדואר רגיל" ובכך לחסוך זמן רב. בעזרת ווירטאליזציה ניתן להשתמש במדיות זולות (כולל שימוש בענן מחשוב).
  • אפשרות להחליף את התשתית הפיזית (את הדיסקים ה"אמיתיים") מבלי לכבות את השרתים והאפליקציות הרצות בהם. פעולה זאת מתבצעת על ידי תוכנת הווירטואליזציה בצורה שקופה לשרתים אשר מבחינתם לא חשים בהבדל, שכן הם תמיד משתמשים בדיסקים וירטואלים.
  • ביצוע Tiering, כלומר מידע הדרוש בתכיפות יימצא באמצעי אחסון מהירים וההיפך מידע הפחות נדרש (למשל גיבויים) יכול להיות מאוחסן באמצעי אחסון איטיים וזולים יותר. ישנה אפשרות לבצע Tiering דינמי על ידי דגימת תכיפות השימוש. לדוגמה אזורים מסוימים בדיסקים יכולים לשבת בדיסקים פיזיים מהירים (ואף לדיסקים מבוססי זיכרון הבזק או זיכרון רגיל) ואחרים יכולים להיות מופנים לדיסקים איטיים (ואף שימוש בענן מחשוב).
  • שימוש בכוננים "רזים". ניתן לתת למשתמשים שטח אחסון גדול מאוד מבלי להקצות בפועל את כל שטח האחסון, אלא רק על פי דרישה. גישה דומה קיימת בשרתי דואר אלקטרוני דוגמת ג'ימייל שבהם ניתן למשתמשים שטח אחסון נרחב שאם אינם משתמשים בו, אין צורך בהקצאה "אמיתית" של שטח אחסון. על מנת ל"החזיר מקום" יש צורך בידע שנצבר במערכת ההפעלה לגבי שחרורי מקום.
  • יצירת דיסק איתחול אחד המתאים למספר שרתים אשר כולם יקראו ממנו. בכך נחסכת מאחראי הרשת הכנת ועדכון גרסאות לכל שרת ושרת.
  • בשימוש ב-DeDuplication (ביטול כפילות) ניתן לחסוך בשטח אחסון על ידי בדיקת הכתיבות ואי שיכפולם במקרה של דמיון. הדבר בא, למשל, לידי ביטוי בעת ארכובים של מידע, שכן רוב המידע המאורכב אינו משתנה בין ארכוב לארכוב. מאחר שתוכנת הווירטואליזציה "רואה" את כל הרשת ביכולתה למצוא דמיון גם בין דיסקים שונים המשרתים שרתים שונים. חלק מהתוכנות גם דוחסות את המידע וכך לחסוך מקום נוסף. התוכנה יכולה גם "לדבר" עם מערכת הקבצים שמותקנת על השרת ואז לדחוס בצורה מיטבית גם מידע שכבר דחוס (לדוגמה לפענח צרור תמונות דחוסות ולדחוס אותן מחדש). שימוש בשיטות אלו של חיסכון במקום, באות על פי רוב בתוספת של שימוש בכוננים רזים.
  • הוספת שטח אחסון והחלפת התוכנה או החומרה המפעילות את הווירטואליזציה ללא הפסקת האפליקציות (24/7).

פיתוח בישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

בישראל קמו מספר רב, יחסית, של חברות העוסקות בפיתוחים בתחום האחסון. חברות רבות נרכשו על ידי חברות בינלאומיות‏[1].

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ לדוגמה TopIO, StoreAge, XIV‏