معرفی سیستم های ذخیره سازی SAN يا Storage Area Network

SAN چیست ؟

SAN-Storage Area Network یک شبکه است که به بقیه قسمت های شبکه متصل می شود و امکان ذخیره سازی مشترک اطلاعات را بین تمامی اجزای شبکه ممکن می سازد. این ماشین که مجموعه ای از دیسک های ذخیره سازی اطلاعات است به کمک WAN و LAN با دیگر اجزای شبکه همچون سرورها ارتباط برقرار می کند و اطلاعات را به صورت بلوکی Block-Level Access در اختیار دیگر اجزا شبکه قرار می دهد. به طور کلی چهار روش برای ایجاد ارتباط بین SAN و دیگر اجزا شبکه موجود است، SAS, iSCSI و FC و FCoE که به توضیح هرکدام می پردازیم.

SAS
Serial Attached SCSI یک پروتکل ارتباطی بین SAN و اجزا شبکه است. اگرچه SAS استاندارد سریع و آسانی برای استفاده در شبکه های کوچک است اما حقیقتا به علت وجود محدودیت های اساسی در زمینه ابعاد و فاصله بین پورت های ارتباطی نمی توان آنرا یک روش عملی و مفید برای شبکه های بزرگتر از 4 سرور در نظر گرفت.

iSCSI
iSCSI-Internet Small Computer System Interface یک استاندارد IP-Based برای اتصال دستگاه های ذخیره ساز در سراسر شبکه به یکدیگر است. این استاندارد در لایه فیزیکی از Ethernet با سرعت های 1Gbps یا 10Gbps پشتیبانی می کند که به این سیستم امکان برقراری ارتباط مستقیم با سوییچ های Ethernet و IP Router ها را می دهد. وقتی سیستم عامل درخواستی دریافت می کند، یک دستور SCSI تولید می کند و یک بسته IP روی ارتباط Ethernet می فرستد. وقتی بسته در طرف دیگر دریافت می شود ، اطلاعات و دستور SCSI به کنترلر ارسال و سپس به ذخیره ساز منتقل می شوند.

FC-Fiber Channel
FC یک تکنولوژی برای انتقال اطلاعات بر روی فیبرنوری و با سرعت 8Gbps و حداکثر 16Gbps است که عموما برای ارتباط بین سرورها و سیستم های دخیره ساز استفاده می شوند از آنچا که این تکنولوژی 3 برابر سریعتر از iSCSI است کم کم در حال جایگزین شدن با آن است. تکنولوژی FC منعطف تر است و می تواند تا ده کیلومتر طول داشته باشد . این تکنولوژی توانایی همکاری با SCSI , IP Protocol و پروتکل های دیگر را نیز دارد.

FCoE
Fiber Channel over Ethernet نیز یک روش دیگر ارتباطی است اما عموما از آن به عنوان روش جداگانه یاد نمی شود بلکه در واقع این روش ترکیب دو روش FC و اترنت برای همگرا کردن ترافیک سنگین شبکه در محیطهای شلوغ همانند سرورهای Blade است.

تفاوت های iSCSI و FC

قابلیت اطمینان
FC همواره به عنوان یک پروتکل بدون خطا در نظر گرفته می شود که فریم های ارسالی بدون اینکه در سوییچ دچار مشکل شوند به ترتیب دریافت می شوند. iSCSI هم یک سیستم کنترل و اصلاح خطای داخلی دارد ، در این پروتکل نیز فریم های ارسالی به ترتیب دریافت می شوند اما چیزی که در این پروتکل تضمین شده نیست، ارسال مجدد بسته های دچار مشکل شده در سوییچ است. البته با توجه به اصلاحاتی که در این پروتکل صورت گرفته است ارتباطات امروزی این پروتکل بسیار پایدارتر از گذشته است.

سرعت
شاید مهمترین برتری FC بر دیگر پروتکل ها سرعت آن باشد. سرعت 10Gbps امروزه برای اترنت در دسترس است و برای FC سرعت 16Gbps موجود است.

هزینه
قیمت سوییچ ها و ذخیره ساز های FC هنوز بالاتر از مشابه اترنت است ، همچنین نیاز به نیروی متخصص در Fiber Channel نیز یکی دیگر از هزینه های مطرح در زمینه استفاده از FC است.

استفاده در مقیاس‌های مختلف
برای استفاده شرکت ها و سازمان های کوچک و متوسط ، iSCSI بسیار به صرفه تر است در عین حال اینکه تمامی نیازهای آنها و ضریب اطمینان کافی را نیز ارائه می کند. همچنین با استفاده از این پروتکل دیگر نیازی به استفاده از سوییچ ها و کابل های خاص و گران قیمت وجود ندارد اما برای شرکت ها و سازمان های بزرگ شاید FC انتخاب بهتری باشد.

برتری های iSCSI

هزینه های تجهیزات کمتر نسبت به FC
ذخیره سازی بلوکی که قابلیت استفاده با vSphere VMFS را دارد.
سرعت و عملکرد بالا 10Gbps اترنت
عدم نیاز به مهارت و تخصص خاص برای استفاده و نصب
پشتیبانی از تایید هویت و رمزنگاری برای امنیت بالاتر
نصب سریعتر نسبت به FC

نقاط ضعف iSCSI

استفاده بیش از حد از منابع پردازشی سیستم
عملکرد و کارایی ضعیف تر نسبت به FC
تاخیر شبکه و ترافیک شبکه باعث افت کیفیت و عملکرد می شود

برتری های FC

سرعت بالاتر نسبت به اترنت
عملکرد و کارایی بالاتر
پایداری و اطمینان بالاتر
انتقال اطلاعات بدون از بین رفتن بسته ها
لایه امنیتی قوی تر نسبت به اترنت
تاخیر بسیار کم و تاثیر کم روی عملکرد پردازشی

نقاط ضعف FC

قیمت بالا
پیچیدگی نصب و استفاده
نیاز به تجهیزات سوییچ و کابلینگ جدید و گران قیمت
نیاز به نیروی متخصص در استفاده و راه اندازی
نصب زمانبر نسبت به اترنت

رایج ترین تصورات اشتباه

iSCSI جایگزین FC شده است؟
امروزه با وجود اینکه ارتباطات اترنت 10Gbps نیز رایج شده اند اما تهدیدی برای FC محسوب نمی شوند. استاندارد فعلی FC با سرعت 8 و حداکثر 16Gbps کار می کند اما این استاندارد در آینده به 32 ، 64 و 128Gbps نیز افزایش خواهد یافت. اما باید توجه داشت که حتی در صورت افزایش سرعت و تغییر استانداردها ، پشتیبانی از سرعت رایج فعلی 8Gbps تا زمان ارائه استاندارد 128Gbps ادامه خواهد داشت پس نگرانی در مورد از بین رفتن سرمایه گذاری در این زمینه نابجا است.

در واقع مهمترین تهدید برای FC استاندارد جدیدتر FCoE است که FC ، HBA و Storage Array را به صورت یکجا در Converged Network Adaptors-CNA یکپارچه می کند و ترافیک FC را از طریق ارتباطات اترنت منتقل می کند.

FC بسیار گران است!
در واقع این جمله زمانی درست است که ارتباطات 1GbE را با 8Gb FC مقایسه کنیم. مسلما به دلیل ارائه سرعت بسیار بالاتر و تکنولوژی نوین در زمان ارائه این محصول در سالهای گذشته این تفاوت قیمت وجود داشت. اما باید توجه داشت که با توجه به ارائه استاندارد 10GbE و همچنین کاهش قیمت تکنولوژی FC امروزه این اختلاف قیمت بسیار نزدیک شده است و عملا می توان 8G FC را مشابه با 10GbE در نظر گرفت. اما هنوز هم اختلاف قیمت زیادی بین پورت های 16Gb FC که هنوز به طور کامل تجاری نشده اند با پورت های 10GbE وجود دارد که به علت نیاز به تجهیزات اپتیکال پیشرفته تر و سرعت بالاتر این محصولات است.

مدیریت FC دشوارتر است
FC در واقع از اساس به عنوان یک پروتکل ذخیره سازی ایجاد شده است اما iSCSI بر روی پروتکل TCP/IP ایجاد شده است. در FC بلوک های SCSI مستقیما توسط فریم های FC ارسال می شوند در حالی که در iSCSI این فریم ها به اجزا TCP بسته بندی می شوند، سپس به صورت بسته های IP و در نهایت به صورت فریم های TCP/IP منتقل می شوند که این پروسه یک لایه به لایه های مدیریتی اضافه می کند و درنهایت مدیریت را پیچیده تر می کند.

در زمینه Zoning ، سیستم FC بسیار آسانتر است، مقاصد (Target) و محرک ها (Initiator) را به دو صورت فیزیکی و در پورت های سوییچ (HARD ZONING) یا نرم افزاری و توسط WWN (SOFT ZONING) انجام می شود. چنین مکانیسمی در TCP/IP وجود ندارد و نزدیکترین سیستم مشابه آن VLAN است.

اکثر سیستم های ذخیره ساز چندین پورت اترنت دارند که می توانند به VLAN اختصاص بیابند اما باید توجه داشت که هر پورت تنها به یک VLAN اختصاص می یابد و در این صورت حداکثر 4 VLAN به ازای هر ذخیره ساز در اختیار داریم ولی در FC می توان صدها ZONE در اختیار داشت.

همچنین باید توجه داشت که ایجاد VLAN نیاز به تعریف Subnet و آدرس IP و تنظیمات دیگر دارد که همه اینها مدیریت سیستم را پیچیده تر از FC می کند.

نصب FC پیچیده تر از iSCSI است
درست است که برای نصب FC نیاز به تجهیزات مختلف کابلینگ، HBA و غیره نیاز داریم اما باید توجه داشت که برای اینکه حداکثر بازده را در سیستم iSCSI هم داشته باشیم باید سیستم ارتباطی جداگانه برای ذخیره ساز در نظر بگیریم و این در حالی است که عموما برای استفاده از این سیستم از اترنت موجود شبکه برای برقراری ارتباط استفاده می شود.

بنا براین در صورتی که بخواهیم شبکه iSCSI را با حداکثر توان به کار بگیریم نیازمند ایجاد یک شبکه جدید موازی هستیم که ایجاد این شبکه هم همانند نصب FC نیازمند خرید و نصب تجهیزات جدید است که هم هزینه نصب را بالاتر می برد و هم مدیریت سیستم را پیچیده تر می کند.

FC سریعتر از iSCSI است
باید توجه داشت که این موضوع در زمان ارائه این سیستم برای نخسین بار کاملا صحیح بود. اما امروزه با پیشرفت سرعت iSCSI به 10Gbps این سیستم کاملا از لحاظ سرعت قابل رقابت با 8Gb FC است.

اگرچه هنوز FC 16Gb سرعت بالاتری نسبت به 10GbE دارد اما استاندارد iSCSI در حال کار بر روی سرعت های بالاتر 40GbE و 100GbE است که این سیستم را حتی از سرعت های آینده FC با سرعت 32 و 64 Gb سریعتر می کند. زیرا در واقع محدودیت اصلی سرعت سیستم iSCSI سرعت ارتباط روی شبکه اترنت است بنا براین با افزایش سرعت اترنت می توان سرعت این سیستم را افزایش داد.

FC امن تر از iSCSI است
این تفکر وجود دارد که به دلیل عدم وجود پورتهای FC روی سیستم های موبایل و کامپیوتر شخصی امکان اتصال به شبکه برای افراد مهاجم و یا عضو شبکه برای ایجاد تغییر یا اختلال در شبکه وجود ندارد. البته این امر صحیح است که می توان به صورت تئوری از طریق دستگاه های شخصی توسط سیستم بی سیم یا باسیم به شبکه iSCSI متصل شد اما در صورت اجرای دقیق سیستم های امنیتی شبکه مانند CHAP, IPSec, ACLs و غیره جای نگرانی برای امنتیت شبکه وجود ندارد.