تقوم أنظمة التخزين المتصل مباشرة (DAS) بتطبيق النوع الأكثر شهرة من التوصيل البيني. عند استخدام DAS، يكون لدى الخادم اتصال شخصي بنظام التخزين ويكون دائمًا المستخدم الوحيد للجهاز. في هذه الحالة، يتلقى الخادم وصولاً جماعيًا إلى نظام تخزين البيانات، أي أنه يصل إلى كتل البيانات مباشرة.

أنظمة تخزين البيانات من هذا النوع بسيطة جدًا وغير مكلفة عادةً. عيب طريقة الاتصال المباشر هو قصر المسافة بين الخادم وجهاز التخزين. واجهة DAS النموذجية هي SAS.

وحدة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS)

توفر أنظمة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS)، والمعروفة أيضًا بخوادم الملفات، موارد الشبكة الخاصة بها للعملاء عبر الشبكة في شكل ملفات مشتركة أو نقاط تحميل الدليل. يستخدم العملاء بروتوكولات الوصول إلى ملفات الشبكة مثل SMB (المعروف سابقًا باسم CIFS) أو NFS. يستخدم خادم الملفات بدوره بروتوكولات الوصول إلى الكتلة على وحدة التخزين الداخلية الخاصة به لمعالجة طلبات الملفات من العملاء. وبما أن NAS يعمل عبر شبكة، فمن الممكن أن يكون التخزين بعيدًا جدًا عن العملاء. توفر العديد من أنظمة التخزين المتصلة بالشبكة وظائف إضافية مثل تصوير التخزين أو إلغاء البيانات المكررة أو ضغط البيانات وغيرها.

شبكة منطقة التخزين (SAN)

توفر شبكة منطقة التخزين (SAN) للعملاء إمكانية الوصول إلى البيانات عبر الشبكة (مثل القناة الليفية أو Ethernet). لا تنتمي الأجهزة الموجودة في شبكة SAN إلى خادم واحد، ولكن يمكن استخدامها من قبل جميع عملاء شبكة التخزين. من الممكن تقسيم مساحة القرص إلى وحدات تخزين منطقية مخصصة لخوادم مضيفة فردية. وحدات التخزين هذه مستقلة عن مكونات SAN وموضعها. يصل العملاء إلى وحدة التخزين باستخدام نوع الوصول إلى الكتلة، تمامًا مثل اتصال DAS، ولكن بما أن شبكة SAN تستخدم شبكة، فقد تكون أجهزة التخزين موجودة بعيدًا عن العملاء.

حاليًا، تستخدم معماريات SAN بروتوكول SCSI (واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة) لإرسال البيانات واستقبالها. تقوم شبكات SAN للقنوات الليفية (FC) بتغليف بروتوكول SCSI داخل إطارات القنوات الليفية. تستخدم شبكات منطقة التخزين التي تستخدم بروتوكول iSCSI (Internet SCSI) حزم SCSI TCP/IP كوسيلة نقل. تقوم القناة الليفية عبر شبكة إيثرنت (FCoE) بتغليف بروتوكول القناة الليفية ضمن حزم إيثرنت باستخدام تقنية DCB (جسر مركز البيانات) الجديدة نسبيًا، والتي توفر مجموعة من التحسينات على شبكة إيثرنت التقليدية ويمكن نشرها حاليًا على البنية التحتية لشبكة إيثرنت بسرعة 10 جيجابت. ونظرًا لأن كل تقنية من هذه التقنيات تسمح للتطبيقات بالوصول إلى تخزين البيانات باستخدام نفس بروتوكول SCSI، يصبح من الممكن استخدامها جميعًا في شركة واحدة أو الانتقال من تقنية إلى أخرى. لا يمكن للتطبيقات التي تعمل على الخادم التمييز بين FC وFCoE وiSCSI أو حتى التمييز بين DAS وSAN.

هناك الكثير من المناقشات حول اختيار FC أو iSCSI لبناء شبكة تخزين. تركز بعض الشركات على التكلفة المنخفضة للنشر الأولي لشبكة SAN عبر بروتوكول iSCSI، بينما تختار شركات أخرى الموثوقية العالية والتوافر لشبكة SAN ذات القنوات الليفية. على الرغم من أن حلول iSCSI المنخفضة التكلفة أرخص من حلول القنوات الليفية، إلا أنه مع زيادة أداء وموثوقية شبكة التخزين عبر بروتوكول iSCSI، تختفي ميزة التكلفة. ومع ذلك، هناك بعض تطبيقات FC الناشئة والتي تعتبر أسهل في الاستخدام من معظم حلول iSCSI. ولذلك، فإن اختيار تقنية معينة يعتمد على متطلبات العمل والبنية التحتية الحالية والخبرة والميزانية.

تختار معظم المؤسسات الكبيرة التي تستخدم شبكات منطقة التخزين القنوات الليفية. تحتاج هذه الشركات عادةً إلى تكنولوجيا مجربة، وتحتاج إلى إنتاجية عالية، ولديها الميزانية اللازمة لشراء المعدات الأكثر موثوقية وإنتاجية. لديهم أيضًا موظفين لإدارة شبكة SAN. تخطط بعض هذه الشركات لمواصلة الاستثمار في البنية التحتية للقنوات الليفية، بينما يستثمر البعض الآخر في حلول iSCSI، وخاصة 10 جيجابت، لخوادمهم الافتراضية.

من الأرجح أن تختار الشركات الصغيرة بروتوكول iSCSI بسبب حاجز التكلفة المنخفض للدخول، مع منحها الفرصة لتوسيع نطاق شبكة منطقة التخزين (SAN) الخاصة بها. تستخدم الحلول منخفضة التكلفة عادةً تقنية 1 جيجابت إيثرنت؛ تعتبر حلول 10GbE أكثر تكلفة بكثير، وكقاعدة عامة، لا تعتبر شبكة منطقة وصول (SAN) للمبتدئين.

التخزين الموحد

تجمع أنظمة التخزين العالمية (التخزين الموحد) بين تقنيات NAS وSAN في حل واحد متكامل. تسمح أجهزة التخزين العالمية هذه بالوصول إلى الكتل والملفات إلى الموارد المشتركة، كما أنها أسهل في إدارتها باستخدام برامج الإدارة المركزية.

نبدأ قسمًا جديدًا يسمى "التعليم التربوي". سيتم هنا وصف الأشياء التي تبدو معروفة للجميع، ولكن، كما يتبين غالبًا، ليس للجميع، وليس جيدًا. ونتمنى أن يكون القسم مفيدا.

لذا، العدد رقم 1 – “أنظمة تخزين البيانات”.

أنظمة تخزين البيانات.

في اللغة الإنجليزية يتم استدعاؤها بكلمة واحدة - التخزين، وهي مريحة للغاية. لكن هذه الكلمة تُترجم إلى اللغة الروسية بطريقة خرقاء - "التخزين". في كثير من الأحيان في عامية "موظفي تكنولوجيا المعلومات" يستخدمون كلمة "تخزين" في النسخ الروسي، أو كلمة "كرانيلكا"، ولكن هذه أخلاق سيئة تمامًا. ولذلك، سوف نستخدم مصطلح "أنظمة تخزين البيانات"، والمختصر بأنظمة التخزين، أو ببساطة "أنظمة التخزين".

تتضمن أجهزة تخزين البيانات أي جهاز لتسجيل البيانات: ما يسمى. "محركات الأقراص المحمولة" والأقراص المضغوطة (CD وDVD وZIP) ومحركات الأشرطة (الأشرطة) ومحركات الأقراص الثابتة (القرص الصلب، يُطلق عليها أيضًا "محركات الأقراص الثابتة" بالطريقة القديمة، نظرًا لأن نماذجها الأولى كانت تشبه مشبك خرطوشة بندقية القرن التاسع عشر التي تحمل نفس الاسم) وما إلى ذلك. تُستخدم محركات الأقراص الثابتة ليس فقط داخل أجهزة الكمبيوتر، ولكن أيضًا كأجهزة تخزين USB خارجية، وحتى، على سبيل المثال، أحد نماذج iPod الأولى عبارة عن محرك أقراص ثابت صغير يبلغ قطره 1.8 بوصة، مع مخرج سماعة رأس وشاشة مدمجة.

في الآونة الأخيرة، ما يسمى أنظمة التخزين "الحالة الصلبة" SSD (قرص الحالة الصلبة، أو محرك الحالة الصلبة)، والتي تشبه من حيث المبدأ "محرك الأقراص المحمول" للكاميرا أو الهاتف الذكي، تحتوي فقط على وحدة تحكم وحجم أكبر من البيانات المخزنة. على عكس محرك الأقراص الثابتة، لا يحتوي محرك SSD على أجزاء متحركة ميكانيكيًا. في حين أن أسعار أنظمة التخزين هذه مرتفعة للغاية، إلا أنها تنخفض بسرعة.

كل هذه أجهزة استهلاكية، ومن بين الأنظمة الصناعية، من الضروري تسليط الضوء أولا على أنظمة تخزين الأجهزة: صفائف القرص الصلب، ما يسمى. وحدات تحكم RAID لهم، وأنظمة تخزين الأشرطة لتخزين البيانات على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، هناك فئة منفصلة: وحدات تحكم أنظمة التخزين، لإدارة النسخ الاحتياطي للبيانات، وإنشاء "لقطات" في نظام التخزين لاستعادتها لاحقًا، وتكرار البيانات، وما إلى ذلك). تشتمل أنظمة التخزين أيضًا على أجهزة الشبكة (HBAs، ومحولات القنوات الليفية، وكابلات FC/SAS، وما إلى ذلك). وأخيرًا، تم تطوير حلول واسعة النطاق لتخزين البيانات وأرشفتها واستعادة البيانات والتعافي من الكوارث.

من أين تأتي البيانات التي يجب تخزينها؟ منا، المستخدمين المحبوبين، من برامج التطبيقات، والبريد الإلكتروني، وكذلك من المعدات المختلفة - خوادم الملفات وخوادم قواعد البيانات. وبالإضافة إلى ذلك، فإن مزود كمية كبيرة من البيانات – ما يسمى. أجهزة M2M (الاتصالات من آلة إلى آلة) – أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار، وأجهزة الاستشعار، والكاميرات، وما إلى ذلك.

بناءً على تكرار استخدام البيانات المخزنة، يمكن تقسيم أنظمة التخزين إلى أنظمة تخزين قصيرة المدى (التخزين عبر الإنترنت)، وأنظمة تخزين متوسطة المدى (التخزين القريب من الخط)، وأنظمة تخزين طويلة المدى (التخزين دون اتصال).

الأول يتضمن القرص الصلب (أو SSD) لأي جهاز كمبيوتر شخصي. أما النوعان الثاني والثالث فهما أنظمة التخزين الخارجية DAS (التخزين المتصل المباشر)، والتي يمكن أن تكون عبارة عن مجموعة من الأقراص الخارجية للكمبيوتر (Disk Array). ويمكن أيضًا تقسيمها بدورها إلى "مجرد مجموعة من الأقراص" JBOD (مجرد مجموعة من الأقراص) ومصفوفة مزودة بوحدة تحكم إدارة iDAS (تخزين مصفوفة الأقراص الذكية).

أنظمة التخزين الخارجية تأتي في ثلاثة أنواع: DAS (التخزين المرفق المباشر)، SAN (شبكة منطقة التخزين) وNAS (التخزين المتصل بالشبكة). لسوء الحظ، حتى العديد من المتخصصين في مجال تكنولوجيا المعلومات ذوي الخبرة لا يمكنهم شرح الفرق بين SAN و NAS، قائلين إنه كان هناك هذا الاختلاف، والآن من المفترض أنه لم يعد موجودا. في الواقع، هناك فرق كبير (انظر الشكل 1).

الشكل 1. الفرق بين SAN وNAS.

في شبكة SAN، تكون الخوادم نفسها متصلة فعليًا بنظام التخزين من خلال شبكة منطقة تخزين SAN. في حالة NAS، يتم توصيل خوادم الشبكة عبر شبكة LAN محلية بنظام ملفات مشترك في RAID.

بروتوكولات اتصال التخزين الأساسية

بروتوكول SCSI(واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة)، تُنطق "skázy"، هو بروتوكول تم تطويره في منتصف الثمانينيات لتوصيل الأجهزة الخارجية بأجهزة الكمبيوتر الصغيرة. نسخته، SCSI-3، هي الأساس لجميع بروتوكولات اتصالات نظام التخزين وتستخدم مجموعة أوامر SCSI الشائعة. مزاياها الرئيسية: الاستقلال عن الخادم المستخدم، وإمكانية التشغيل المتوازي لعدة أجهزة، وسرعة نقل البيانات العالية. العيوب: عدد محدود من الأجهزة المتصلة، نطاق الاتصال محدود للغاية.

بروتوكول FC(قناة ليفية)، بروتوكول داخلي بين الخادم ونظام التخزين المشترك، وحدة التحكم، الأقراص. وهو بروتوكول اتصال تسلسلي مستخدم على نطاق واسع ويعمل بسرعة 4 أو 8 جيجابت في الثانية (Gbps). وهو، كما يوحي اسمه، يعمل من خلال الألياف الضوئية، لكنه يمكنه أيضًا العمل عبر النحاس. القناة الليفية هي البروتوكول الأساسي لأنظمة تخزين FC SAN.

بروتوكول بروتوكول iSCSI(واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة عبر الإنترنت)، وهو بروتوكول قياسي لنقل كتل البيانات عبر بروتوكول TCP/IP المعروف، أي. "SCSI عبر IP". يمكن اعتبار بروتوكول iSCSI حلاً عالي السرعة ومنخفض التكلفة لأنظمة التخزين المتصلة عن بعد عبر الإنترنت. يقوم بروتوكول iSCSI بتغليف أوامر SCSI في حزم TCP/IP للإرسال عبر شبكة IP.

بروتوكول ساس(المسلسل المرفق SCSI). يستخدم SAS نقل البيانات التسلسلي وهو متوافق مع محركات الأقراص الثابتة SATA. حاليًا، يمكن لـ SAS نقل البيانات بسرعة 3 جيجابت/ثانية أو 6 جيجابت/ثانية، وتدعم وضع الازدواج الكامل، أي. يمكنه نقل البيانات في كلا الاتجاهين بنفس السرعة.

أنواع أنظمة التخزين.

يمكن التمييز بين ثلاثة أنواع رئيسية من أنظمة التخزين:

• DAS (التخزين المرفق المباشر)
• NAS (التخزين المتصل بالشبكة)
• SAN (شبكة منطقة التخزين)

تم تطوير أنظمة التخزين ذات الاتصال المباشر بمحركات أقراص DAS في أواخر السبعينيات، وذلك بسبب الزيادة الهائلة في بيانات المستخدم، والتي ببساطة لم تتلاءم فعليًا مع الذاكرة الداخلية طويلة المدى لأجهزة الكمبيوتر (بالنسبة للشباب، دعنا نلاحظ أننا هنا نحن لا نتحدث عن أجهزة الكمبيوتر الشخصية، ولم تكن هناك بعد ذلك، ولكن أجهزة كمبيوتر كبيرة، ما يسمى بالحاسبات المركزية). لم تكن سرعة نقل البيانات في DAS عالية جدًا، من 20 إلى 80 ميجابت/ثانية، لكنها كانت كافية لتلبية احتياجات ذلك الوقت.

الشكل 2. داس

ظهرت أنظمة التخزين المتصلة بالشبكة NAS في أوائل التسعينيات. وكان السبب هو التطور السريع للشبكات والمتطلبات الحاسمة لمشاركة كميات كبيرة من البيانات داخل شبكة المؤسسة أو المشغل. يستخدم NAS نظام ملفات شبكي خاص، CIFS (Windows) أو NFS (Linux)، بحيث يمكن لخوادم مختلفة لمستخدمين مختلفين قراءة نفس الملف من NAS في نفس الوقت. وكانت سرعة نقل البيانات أعلى بالفعل: 1 - 10 جيجابت/ثانية.

الشكل 3. ناس

في منتصف التسعينيات، ظهرت شبكات لتوصيل أجهزة تخزين FC SAN. كان تطويرها مدفوعًا بالحاجة إلى تنظيم البيانات المنتشرة عبر الشبكة. يمكن تقسيم جهاز تخزين واحد في شبكة SAN إلى عدة عقد صغيرة تسمى LUN (رقم الوحدة المنطقية)، تنتمي كل منها إلى خادم واحد. زادت سرعة نقل البيانات إلى 2-8 جيجابت/ثانية. يمكن لأنظمة التخزين هذه أن توفر تقنيات حماية البيانات من الفقدان (لقطة، نسخة احتياطية).

الشكل 4. نادي سان

نوع آخر من شبكات SAN هو IP SAN (شبكة منطقة تخزين IP)، التي تم تطويرها في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. كانت شبكات FC SAN باهظة الثمن، ويصعب إدارتها، وكانت شبكات IP في ذروتها، لذلك ظهر هذا المعيار. تم توصيل أنظمة التخزين بالخوادم باستخدام وحدة تحكم iSCSI عبر محولات IP وتوفير معدلات نقل بيانات تتراوح من 1 إلى 10 جيجابت/ثانية.

الشكل 5. IP سان.

يوضح الجدول أدناه بعض الخصائص المقارنة لجميع أنظمة التخزين التي تمت مراجعتها:

يكتب	ناس	سان
معامل		إف سي سان	IP سان	داس
نوع التحويل	SCSI، FC، SAS	نادي كرة القدم.	الملكية الفكرية	الملكية الفكرية
نوع البيانات	كتلة البيانات	ملف	كتلة البيانات	كتلة البيانات
تطبيق نموذجي	أي	خادم الملفات	قاعدة البيانات	الدوائر التلفزيونية المغلقة
ميزة	توافق ممتاز	سهلة التركيب، منخفضة التكلفة	قابلية التوسع جيدة	قابلية التوسع جيدة
عيوب	صعوبة في الإدارة. الاستخدام غير الفعال للموارد. قابلية التوسع ضعيفة	أداء سيء. القيود في قابلية التطبيق	غالي السعر. تعقيد تكوين القياس	أداء منخفض

باختصار، تم تصميم شبكات SAN لنقل كتل ضخمة من البيانات إلى أنظمة التخزين، بينما توفر NAS إمكانية الوصول إلى البيانات على مستوى الملف. من خلال الجمع بين SAN + NAS، يمكنك تحقيق درجة عالية من تكامل البيانات والأداء العالي ومشاركة الملفات. تسمى هذه الأنظمة بالتخزين الموحد.

أنظمة التخزين الموحدة:بنية تخزين الشبكة التي تدعم كلاً من نظام NAS الموجه للملفات ونظام SAN الموجه للكتلة. تم تطوير مثل هذه الأنظمة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين لحل مشاكل الإدارة والتكلفة الإجمالية المرتفعة لملكية أنظمة منفصلة في مؤسسة واحدة. يدعم نظام التخزين هذا جميع البروتوكولات تقريبًا: FC، وiSCSI، وFCoE، وNFS، وCIFS.

الأقراص الصلبة

يمكن تقسيم جميع محركات الأقراص الثابتة إلى نوعين رئيسيين: HDD (محرك الأقراص الثابتة، والذي يُترجم في الواقع إلى "محرك الأقراص الثابتة") وSSD (محرك الحالة الصلبة، ما يسمى "محرك الحالة الصلبة"). وهذا يعني أن كلا القرصين صعبان. ما هو إذن "القرص الناعم"، هل هو موجود بالفعل؟ نعم، في الماضي كان هناك ما يسمى "الأقراص المرنة" (تم تسميتها بهذا الاسم بسبب صوت "الفرقعة" المميز في محرك الأقراص عند التشغيل). لا يزال من الممكن رؤية محركات الأقراص الخاصة بها في وحدات النظام لأجهزة الكمبيوتر القديمة التي تم الحفاظ عليها في بعض الوكالات الحكومية. ومع ذلك، مع كل الرغبة، لا يمكن تصنيف هذه الأقراص المغناطيسية على أنها أنظمة تخزين. كانت هذه بعض نظائرها لـ "محركات الأقراص المحمولة" الحالية، وإن كانت بسعة صغيرة جدًا.

الفرق بين محرك الأقراص الثابتة (HDD) ومحرك الأقراص ذو الحالة الثابتة (SSD) هو أن محرك الأقراص الثابتة (HDD) يحتوي على عدة أقراص مغناطيسية متحدة المحور بالداخل وميكانيكا معقدة تحرك رؤوس القراءة والكتابة المغناطيسية، بينما لا يحتوي محرك الأقراص ذو الحالة الثابتة (SSD) على أجزاء متحركة ميكانيكيًا على الإطلاق، وهو في الواقع عبارة عن دائرة كهربائية دقيقة مضغوطة إلى البلاستيك. لذلك، بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن تسمية محركات الأقراص الثابتة فقط "محركات الأقراص الثابتة" غير صحيحة.

يمكن تصنيف محركات الأقراص الثابتة وفقًا للمعايير التالية:

• التصميم: HDD، SSD؛
• قطر القرص الصلب بالبوصة: 3.5، 2.5، 1.8 بوصة؛
• الواجهة: ATA/IDE، SATA/NL SAS، SCSI، SAS، FC
• فئة الاستخدام: فردي (فئة سطح المكتب)، شركات (فئة المؤسسات).

معامل	ساتا	ساس	نل-ساس	SSD
سرعة الدوران (دورة في الدقيقة)	7200	15000/10000	7200	لا.
السعة النموذجية (تيرابايت)	1 طن/2 طن/3 طن	0.3 طن/0.6 طن/0.9 طن	2 طن/3 طن/4 طن	0.1 طن/0.2 طن/0.4 طن
MTBF (ساعة)	1 200 000	1 600 000	1 200 000	2 000 000
ملحوظات	تطوير محركات الأقراص الصلبة ATA مع نقل البيانات التسلسلية. يدعم SATA 2.0 سرعات نقل تصل إلى 300 ميجابايت/ثانية، ويدعم SATA3.0 ما يصل إلى 600 ميجابايت/ثانية. يبلغ متوسط ​​AFR (معدل الفشل السنوي) لمحركات أقراص SATA حوالي 2%.	تعد محركات الأقراص الصلبة SATA المزودة بواجهة SAS مناسبة للطبقات. يبلغ متوسط ​​AFR (معدل الفشل السنوي) لمحركات NL-SAS حوالي 2%.		محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة المصنوعة من شرائح الذاكرة الإلكترونية، بما في ذلك جهاز التحكم وشريحة (FLASH/DRAM). مواصفات الواجهة ووظائفها وطريقة استخدامها هي نفس مواصفات الأقراص الصلبة، والحجم والشكل متماثلان.

خصائص محركات الأقراص الصلبة.

• سعة

تقيس محركات الأقراص الثابتة الحديثة السعة بالجيجابايت أو التيرابايت. بالنسبة لمحرك الأقراص الثابتة، تكون هذه القيمة مضاعفة لسعة قرص مغناطيسي واحد داخل الصندوق، مضروبة في عدد الأقراص المغناطيسية، والتي يوجد عادةً عدة منها.

• سرعة الدوران (محرك الأقراص الصلبة فقط)

سرعة دوران الأقراص المغناطيسية داخل محرك الأقراص، والتي يتم قياسها بعدد الدورات في الدقيقة RPM (الدوران في الدقيقة)، عادة ما تكون 5400 دورة في الدقيقة أو 7200 دورة في الدقيقة. تتمتع محركات الأقراص الثابتة المزودة بواجهات SCSI/SAS بسرعة دوران تتراوح بين 10000 و15000 دورة في الدقيقة.

• متوسط ​​وقت الوصول =يعني وقت البحث + متوسط ​​وقت الانتظار، أي. الوقت لاستعادة المعلومات من القرص.
• معدل نقل البيانات

هذه هي السرعات التي يمكن للقرص الصلب من خلالها قراءة البيانات وكتابتها، ويتم قياسها بالميجابايت في الثانية (MB/S).

• IOPS (الإدخال/الإخراج في الثانية)

عدد عمليات الإدخال/الإخراج (أو القراءة/الكتابة) في الثانية (عمليات الإدخال/الإخراج في الثانية)، أحد المؤشرات الرئيسية لقياس أداء القرص. بالنسبة للتطبيقات التي تحتوي على عمليات قراءة وكتابة متكررة، مثل OLTP (معالجة المعاملات عبر الإنترنت)، يعد IOPS هو المؤشر الأكثر أهمية، لأنه يعتمد أداء تطبيق الأعمال عليه. مؤشر مهم آخر هو إنتاجية البيانات، والتي يمكن ترجمتها تقريبًا على أنها "إنتاجية نقل البيانات"، والتي توضح مقدار البيانات التي يمكن نقلها لكل وحدة زمنية.

غارة

بغض النظر عن مدى موثوقية محركات الأقراص الثابتة، يتم أحيانًا فقدان البيانات الموجودة فيها لأسباب مختلفة. لذلك، تم اقتراح تقنية RAID (صفيف متكرر من الأقراص المستقلة) - مجموعة من الأقراص المستقلة مع تخزين بيانات زائدة عن الحاجة. التكرار يعني أن كافة بايتات البيانات المكتوبة على قرص واحد تتكرر على قرص آخر، ويمكن استخدامها في حالة فشل القرص الأول. بالإضافة إلى ذلك، تساعد هذه التقنية على زيادة IOPS.

تتمثل المفاهيم الأساسية لـ RAID في تجريد البيانات ونسخها. تحدد مجموعاتها أنواعًا مختلفة من صفائف RAID لمحركات الأقراص الثابتة.

تتميز المستويات التالية من صفائف RAID:

تؤدي مجموعات هذه الأنواع إلى ظهور عدة أنواع جديدة من RAID:

يوضح الشكل مبدأ RAID 0 (التقسيم):

أرز. 6. ريد 0.

وهذه هي الطريقة التي يتم بها تنفيذ RAID 1 (التكرار):

أرز. 7. ريد 1.

وهذه هي الطريقة التي يعمل بها RAID 3، وهي دالة منطقية “حصرية OR” (eXclusive OR). وباستخدامه، يتم حساب قيمة التكافؤ لكتل ​​البيانات A، B، C، D...، والتي يتم كتابتها على قرص منفصل.

أرز. 8. ريد 3.

توضح الرسوم البيانية أعلاه بشكل جيد مبدأ تشغيل RAID ولا تحتاج إلى أي تعليقات. لن نقوم بتوفير مخططات تشغيل لمستويات RAID المتبقية، ويمكن للمهتمين العثور عليها على الإنترنت.

يتم عرض الخصائص الرئيسية لأنواع RAID في الجدول.

برامج التخزين

يمكن تقسيم برامج التخزين إلى الفئات التالية:

1. التنظيم والإدارة:إدارة وإعداد معلمات البنية التحتية: التهوية، والتبريد، وأوضاع تشغيل القرص، وما إلى ذلك، والتحكم حسب الوقت من اليوم، وما إلى ذلك.
2. حماية البيانات:لقطة ("لقطة" لحالة القرص)، ونسخ محتويات LUN، والمرآة المقسمة، وتكرار البيانات عن بعد (النسخ المتماثل عن بعد)، وCDP (الحماية المستمرة للبيانات)، وما إلى ذلك.
3. زيادة الموثوقية:برامج متنوعة للنسخ المتعدد والنسخ الاحتياطي لمسارات نقل البيانات داخل مراكز البيانات وفيما بينها.
4. زيادة الكفاءة:تقنية التزويد الرفيع، والتخزين المتدرج التلقائي، وإلغاء البيانات المكررة، وجودة إدارة الخدمة، والجلب المسبق لذاكرة التخزين المؤقت، والتقسيم، والترحيل التلقائي للبيانات، وتقليل سرعة دوران القرص (تدوير القرص للأسفل)

التكنولوجيا مثيرة للاهتمام للغاية " تموين ضعيف" كما هو الحال غالبًا في مجال تكنولوجيا المعلومات، غالبًا ما يكون من الصعب ترجمة المصطلحات بشكل مناسب إلى اللغة الروسية، على سبيل المثال، من الصعب ترجمة كلمة "التزويد" بدقة ("التزويد"، "الدعم"، "التزويد" - لا ينقل أي من هذه المصطلحات المعنى تماما). وعندما يكون "رفيعاً"..

لتوضيح مبدأ "المخصصات الضعيفة"، يمكننا الاستشهاد بالقرض البنكي. عندما يصدر البنك عشرة آلاف بطاقة ائتمان بحد أقصى 500 ألف، فإنه لا يحتاج إلى 5 مليارات في حسابه لخدمة هذا الحجم من القروض. عادةً لا ينفق مستخدمو بطاقات الائتمان كل رصيدهم مرة واحدة، ولا يستخدمون سوى جزء صغير منه. ومع ذلك، يمكن لكل مستخدم فردي استخدام مبلغ القرض بالكامل أو تقريبًا بالكامل إذا لم يتم استنفاد المبلغ الإجمالي لأموال البنك.

أرز. 9. تموين ضعيف.

وبالتالي، فإن استخدام التوفير الرفيع يسمح لنا بحل مشكلة التخصيص غير الفعال للمساحة في شبكة SAN، وتوفير المساحة، وتسهيل الإجراءات الإدارية لتخصيص مساحة للتطبيقات الموجودة على التخزين، واستخدام ما يسمى بالاشتراك الزائد، أي تخصيص مساحة أكبر للتطبيقات أكثر مما لدينا فعليًا، على أمل ألا تتطلب هذه التطبيقات كل المساحة في نفس الوقت. ومع ظهور الحاجة إليها، أصبح من الممكن لاحقًا زيادة سعة التخزين الفعلية.

يفترض تقسيم نظام التخزين إلى طبقات (التخزين المتدرج) أنه يتم تخزين البيانات المختلفة في أجهزة تخزين تتوافق سرعتها مع تكرار الوصول إلى هذه البيانات. على سبيل المثال، يمكن وضع البيانات المستخدمة بشكل متكرر في "التخزين عبر الإنترنت" على محركات أقراص SSD ذات سرعات وصول عالية وأداء عالٍ. ومع ذلك، فإن سعر هذه الأقراص لا يزال مرتفعا، لذلك يُنصح باستخدامها فقط للتخزين عبر الإنترنت (في الوقت الحالي).

سرعة محركات الأقراص FC/SAS عالية جدًا أيضًا، والسعر معقول. ولذلك، فإن هذه الأقراص مناسبة تمامًا لـ "التخزين على الخط القريب"، حيث يتم تخزين البيانات التي لا يتم الوصول إليها كثيرًا، ولكن في نفس الوقت ليس نادرًا.

وأخيرًا، تتمتع محركات الأقراص SATA/NL-SAS بسرعات وصول منخفضة نسبيًا، ولكنها تتمتع بقدرة عالية ورخيصة نسبيًا. لذلك، يتم استخدامها عادةً للتخزين دون الاتصال بالإنترنت، للبيانات التي نادرًا ما يتم استخدامها.

بمجرد أن يلاحظ نظام الإدارة أن الوصول إلى البيانات الموجودة في وحدة التخزين غير المتصلة بالإنترنت أصبح أكثر تكرارًا، فإنه ينقلها إلى وحدة التخزين القريبة من الخط، ومع زيادة تكثيف استخدامها، إلى التخزين عبر الإنترنت على محركات أقراص SSD.

إلغاء البيانات المكررة (القضاء على التكرار) للبيانات(إلغاء البيانات المكررة، DEDUP). كما يوحي الاسم، يؤدي إلغاء البيانات المكررة إلى إزالة البيانات المكررة من مساحة القرص المستخدمة عادةً للنسخ الاحتياطي للبيانات. على الرغم من أن النظام غير قادر على تحديد المعلومات الزائدة عن الحاجة، إلا أنه يمكنه اكتشاف وجود بيانات مكررة. ونتيجة لذلك، يصبح من الممكن تقليل متطلبات السعة لنظام التكرار بشكل كبير.

القرص تدور إلى أسفل) – ما يسمى عادة “السبات” (النوم) للقرص. إذا لم يتم استخدام البيانات الموجودة على قرص معين لفترة طويلة، إذن القرص تدور إلى أسفليضعه في وضع السبات لتقليل استهلاك الطاقة الناتج عن إهدار القرص أثناء الدوران بالسرعة العادية. يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة عمر خدمة القرص وزيادة موثوقية النظام ككل. عندما يصل طلب جديد للبيانات الموجودة على هذا القرص، فإنه "يستيقظ" وتزداد سرعة دورانه إلى وضعها الطبيعي. إن المفاضلة بين توفير الطاقة وزيادة الموثوقية هي بعض التأخير عند الوصول لأول مرة إلى البيانات الموجودة على القرص، ولكن هذه التكلفة لها ما يبررها.

"لقطة" لحالة القرص (Snapshot). اللقطة هي نسخة قابلة للاستخدام بالكامل من مجموعة محددة من البيانات الموجودة على القرص في وقت التقاط النسخة (ولهذا السبب يطلق عليها "اللقطة"). يتم استخدام هذه النسخة لاستعادة حالة النظام جزئيًا في وقت النسخ. وفي هذه الحالة لا تتأثر استمرارية النظام على الإطلاق، ولا يتدهور الأداء.

النسخ المتماثل للبيانات عن بعد: يعمل باستخدام تقنية النسخ المتطابق. يمكن الاحتفاظ بنسخ متعددة من البيانات عبر موقعين أو أكثر لمنع فقدان البيانات في حالة الكوارث الطبيعية. هناك نوعان من النسخ: متزامن وغير متزامن، الفرق بينهما موضح في الشكل.

أرز. 10. النسخ المتماثل للبيانات عن بعد (Remote Replication).

الحماية المستمرة للبيانات CDP (الحماية المستمرة للبيانات)، المعروف أيضًا باسم النسخ الاحتياطي المستمر أو النسخ الاحتياطي في الوقت الحقيقي، هو إنشاء نسخة احتياطية تلقائيًا كلما تغيرت البيانات. وفي الوقت نفسه، يصبح من الممكن استعادة البيانات في حالة وقوع أي حوادث في أي وقت، وتتوفر نسخة حالية من البيانات، وليس تلك التي كانت قبل دقائق أو ساعات قليلة.

برامج الإدارة والتنظيم (برامج الإدارة):يتضمن ذلك مجموعة متنوعة من البرامج لإدارة وإدارة الأجهزة المختلفة: برامج التكوين البسيطة (معالجات التكوين المشترك)، وبرامج المراقبة المركزية: عرض الهيكل، والمراقبة في الوقت الفعلي، وآليات إنشاء تقارير الأعطال. ويشمل ذلك أيضًا برامج ضمان الأعمال: إحصاءات الأداء متعددة الأبعاد، وتقارير الأداء والاستعلامات، وما إلى ذلك.

التعافي من الكوارث (DR، التعافي من الكوارث). يعد هذا عنصرًا مهمًا إلى حد ما في أنظمة التخزين الصناعية الجادة، على الرغم من أنه مكلف للغاية. ولكن لا بد من تحمل هذه التكاليف حتى لا نخسر بين عشية وضحاها "ما تم الحصول عليه من خلال العمل الشاق". تعتبر أنظمة حماية البيانات التي تمت مناقشتها أعلاه (Snapshot، Remote Replication، CDP) جيدة حتى حدوث كارثة طبيعية في المنطقة التي يوجد بها نظام التخزين: تسونامي أو فيضان أو زلزال أو حرب نووية (pah-pah-pah). وأي حرب يمكن أن تفسد بشكل كبير حياة الأشخاص الذين يقومون بأشياء مفيدة، على سبيل المثال، تخزين البيانات، وعدم الركض بمدفع رشاش من أجل قطع أراضي الآخرين أو معاقبة بعض "الكفار". النسخ المتماثل عن بعد يعني أن نظام تخزين النسخ المتماثل يقع في نفس المدينة، أو على الأقل في مكان قريب. وهو، على سبيل المثال، لا يساعد في حالة حدوث تسونامي.

تفترض تقنية التعافي من الكوارث أن مركز النسخ الاحتياطي المستخدم لاستعادة البيانات أثناء الكوارث الطبيعية يقع على مسافة كبيرة من مركز البيانات الرئيسي ويتفاعل معه عبر شبكة نقل بيانات متراكبة على شبكة نقل، غالبًا ما تكون شبكة بصرية. إن استخدام تقنية CDP، على سبيل المثال، مع مثل هذا الترتيب لمراكز البيانات الرئيسية والاحتياطية، على سبيل المثال، سيكون مستحيلاً من الناحية الفنية.

تستخدم تقنية DR ثلاثة مفاهيم أساسية:

• BW (نافذة النسخ الاحتياطي)- "نافذة الحجز"، الوقت اللازم لنظام النسخ الاحتياطي لنسخ كمية البيانات المستلمة من نظام العمل.
• RPO (هدف نقطة الاسترداد)- "نقطة الاسترداد المقبولة"، الحد الأقصى للمدة الزمنية والكمية المقابلة من البيانات التي يمكن أن يفقدها مستخدم نظام التخزين.
• RTO (هدف وقت الاسترداد)- "وقت عدم التوفر المسموح به"، الحد الأقصى للوقت الذي يمكن أن يكون فيه نظام التخزين غير متاح دون تأثير حاسم على العمل الرئيسي.

أرز. 11. ثلاثة مفاهيم أساسية لتقنية DR.

* * *

لا يدعي هذا المقال أنه كامل، فهو يشرح فقط المبادئ الأساسية لنظام التخزين، وإن لم يكن بالكامل. تحتوي المصادر المختلفة على الإنترنت على العديد من الوثائق التي تصف بمزيد من التفصيل جميع النقاط المذكورة (وغير المذكورة) هنا.

استمرار موضوع التخزين حول أنظمة تخزين الكائنات -.

تعد شركة Trinity إحدى الشركات الرائدة في سوق تكنولوجيا المعلومات بين موردي أنظمة تخزين البيانات (DSS) في روسيا. على مدار تاريخنا الممتد لأكثر من 25 عامًا، وباعتبارنا موردًا رسميًا وشريكًا لعلامات تجارية معروفة لأنظمة التخزين، قمنا بتزويد عملائنا بعدة مئات من أنظمة تخزين البيانات لأغراض مختلفة من بائعي المعدات (المصنعين) مثل: IBM وDell EMC و NetApp و Lenovo و Fujitsu و HP و Hitachi و Oracle (Sun Microsystems) و Huawei و RADIX و Infortrend. تحتوي بعض أنظمة التخزين على أكثر من 1000 قرص صلب وتصل سعتها إلى أكثر من بيتابايت.

اليوم نحن شركة تكامل أنظمة متعددة البائعين ونشارك في تصميم وبناء البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات للمؤسسات، ونزود عملائنا وننفذهم ليس فقط أنظمة تخزين البيانات ذات العلامات التجارية المعروفة، ولكن أيضًا معدات الخوادم والشبكات، والبنية التحتية الهندسية، أدوات أمن المعلومات، فضلا عن الإدارة والمراقبة. يتم ضمان نهج Trinity الشامل من خلال الخبرة العميقة لمهندسينا والشراكات طويلة الأمد مع الشركات المصنعة للأجهزة والبرامج. يمكننا اليوم تقديم حلول تكنولوجيا معلومات شاملة للشركات من أي حجم ومهام مهما كانت درجة تعقيدها.

نحن نقدم مجموعة واسعة خدمات مجانية، والتي نرافق بها الأنشطة المحتملة في العلاقات مع عملائنا المحتملين لمعدات وحلول تكنولوجيا المعلومات. نحن على استعداد للعمل وإعداد حل لمشكلة تكنولوجيا المعلومات مجانًا من حيث تحليل جميع الخيارات الممكنة، واختيار الخيار الأمثل، وحساب بنية الحل، ووضع جميع مواصفات الأجهزة والبرامج، بالإضافة إلى نشر هذا الحل في البنية التحتية للعميل.

يتضمن النهج المنهجي لحل مشكلات تكنولوجيا المعلومات الخاصة بالعميل بشكل شامل أو توفير مكونات تكنولوجيا المعلومات الفردية للحل استشارة متعمقة مع خبراء Trinity لاختيار الحل الصحيح والأمثل الوحيد.

تعد Trinity شريكًا رسميًا لكبار الشركات المصنعة لمعدات وبرامج التخزين، وقد تم تأكيدها بأعلى المستويات Premier وGOLD وPLATINUM والحصول على جوائز خاصة يتعرف بها البائعون على شركائهم على الإنجازات في مستوى الخبرة وتنفيذ تقنيات المعلومات المعقدة في صناعات الإنتاج والتجارة والإدارة العامة.

نحن لا نقدم فقط شراء معدات تخزين البيانات من العلامات التجارية العالمية الرائدة (الشركات المصنعة)، مثل Dell EMC، وLenovo، وNetApp، وFujitsu، وHP (HPe)، وHitachi، وCisco، وIBM، وHuawei، ولكننا أيضًا على استعداد لتنفيذ المهمة بالكامل مجموعة من خدمات تكنولوجيا المعلومات لك لاختيار المعدات، والاستشارات، ووضع المواصفات، والاختبار التجريبي في مختبرنا أو في موقعك، وإعداد البنية التحتية وتركيبها وتحسينها خصيصًا لمهامك وتطبيقاتك المحددة. نحن أيضًا على استعداد لتقديم أسعار خاصة لأنظمة تخزين البيانات الموردة والمعدات والبرامج ذات الصلة، بالإضافة إلى تقديم الدعم الفني المؤهل والخدمة.

نحن دائمًا على استعداد للمساعدة في تطوير المواصفات والمواصفات الفنية لأنظمة تخزين البيانات (DSS) ومعدات الخادم لمهام وخدمات وتطبيقات محددة، واختيار الشروط المالية (التقسيط، التأجير)، وتسليم وتركيب المعدات في موقع العميل وإطلاقها لاحقًا مع استشارات وتدريب موظفي تكنولوجيا المعلومات للعملاء.

اختيار التكوين الأمثل للمعدات لتخزين البيانات ومعالجتها

نحن على استعداد لنقدم لك أنظمة تخزين البيانات التي تم تكوينها على النحو الأمثل. في مجموعة حلولنا، لدينا أنظمة مختلفة لتخزين البيانات: أنظمة فئة الفلاش بالكامل (فلاش)، وأنظمة التخزين الهجينة على محركات أقراص فلاش ذات الحالة الصلبة، وSSD، وNVMe، وSAS، وSATA مع خيارات متنوعة للاتصال بالمضيفين، مثل الملف البيئات (نظام ملفات الشبكة NFS وSMB)، وأنظمة تخزين الكتل (Fibre Channel وiSCSI)، كما أنها جاهزة لحساب الأنظمة شديدة التقارب (HCI). يمكنك صياغة مهامك أو رغباتك فيما يتعلق بتكوين نظام التخزين، ومتطلبات الأداء (IOPs - عمليات الإدخال/الإخراج في الثانية)، ومتطلبات وقت الوصول (زمن الوصول، والتأخير بالمللي أو الميكروثانية)، وسعة التخزين (جيجابايت، تيرابايت، بيتابايت). )، الحجم المادي واستهلاك الطاقة، بالإضافة إلى الخوادم والبرامج (أنظمة التشغيل وبرامج Hypervisor وتطبيقات التطبيقات). نحن على استعداد لتقديم المشورة لك عبر الهاتف أو البريد ومستعدون لنقدم لك تدقيقًا كاملاً أو جزئيًا للموارد وخدمات التخزين الخاصة بالبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات الخاصة بشركتك، من أجل فهم عميق لمهامك ومتطلباتك وإمكانياتك للاختيار الأمثل حل تكنولوجيا المعلومات (نظام تخزين) أو تنفيذ مشروع معقد، ستعمل نتائجه لصالح عملك لسنوات عديدة، مع القدرة على زيادة الطاقة وسعة التخزين مع المتطلبات المتزايدة وتفاصيلك ومهام التطوير. ستتمكن من اختيار (تلقي المواصفات والأسعار)، وإجراء اختبار تجريبي لأنظمة تخزين البيانات في البنية التحتية الخاصة بك، وتلقي جميع الاستشارات اللازمة ومن ثم شراء أنظمة تخزين البيانات وغيرها من المعدات والبرامج ذات الصلة، والحصول على بائع واحد أو متعدد حل البائع، وسيقوم المتخصصون لدينا بإكمال عمليات التسليم والأعمال المعقدة بالكامل بدءًا من اتصالك الأول معنا وحتى توقيع شهادات العمل المكتمل وتقديم الخدمة.

بالإضافة إلى أنظمة تخزين البيانات الجاهزة والمكونة، تقدم Trinity مجموعة واسعة من معدات الخادم والبنية التحتية للشبكة المدمجة في البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات الخاصة بالعميل للحصول على حل شامل لمشكلات تخزين البيانات ومعالجتها. تقريبًا أي مراجعة لأنظمة التخزين التي يمكن العثور عليها في المواقع والمنتديات المواضيعية ستتضمن بالتأكيد معلومات من شركائنا على المدى الطويل IBM وDell EMC وNetApp وLenovo وFujitsu وHP وHitachi وCisco وHuawei. يمكنك شراء جميع معدات تخزين البيانات هذه وإعدادها في شركتنا بسرعة وبشكل مربح.

تحديد حجم واختيار مواصفات نظام تخزين البيانات لمهام شركتك

لدينا في المخزون أنظمة تخزين البيانات الجاهزة والأكثر شيوعًا وجميع الإمكانيات اللازمة لتطوير المواصفات الفنية بسرعة ودقة لتطوير تكوينات نظام التخزين لتلبية احتياجات شركة معينة. أنظمتنا قادرة على العمل على مدار الساعة: 24 ساعة في اليوم، 7 أيام في الأسبوع، 365 يومًا في السنة دون أعطال أو أخطاء. نحن نحقق هذه الإحصائيات من خلال الجودة العالية للحلول المقدمة والاختبارات الصارمة لجميع وحدات ومكونات أنظمة التخزين قبل الشحن لعملائنا. إن استخدام تقنيات RAID وأدوات تحمل الأخطاء وحلول التجميع والحماية من الكوارث (التعافي من الكوارث)، سواء على مستوى الأجهزة أو على مستوى أنظمة التشغيل ووحدات التحكم وبرامج Hypervisor والخدمات المنشورة، يضمن سلامة وتوافر المعلومات المعالجة والمخزنة على أنظمة تخزين البيانات، وعلى النسخ الاحتياطية. يمكنك ببساطة شراء أنظمة تخزين البيانات من شركتنا أو دعوتنا للمشاركة في مشروع معقد لتكنولوجيا المعلومات تكون فيه معدات تخزين البيانات أحد مكونات البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات في المؤسسة.

التطوير الداخلي لنظام تخزين البيانات

قامت شركة Trinity بتطوير وتزويد نظام تخزين البيانات (DSS) للسوق الروسية تحت علامتها التجارية الخاصة "FlexApp". يعتمد نظام التخزين هذا على برنامج RAIDIX. يشتمل خط Trinity من معدات التخزين المنتجة محليًا على أنظمة تخزين بيانات عالية الأداء تعتمد على محركات أقراص فلاش (All-Flash) وأنظمة تخزين عالية السعة تستخدم العديد من محركات الأقراص الثابتة الأكثر اتساعًا التي تبلغ سعتها 16 تيرابايت (تيرابايت) في كل رف مع القدرة على قم بدمج هذه الرفوف في مجمعات تصل سعتها الإجمالية إلى مئات البيتابايت. يمكن أن يكون نظام تخزين البيانات FlexApp الذي قمنا بتطويره أساسًا لمعدات تخزين البيانات لمشغلي الاتصالات للامتثال لمتطلبات قانون ياروفايا.

كيف يمكنك شراء نظام تخزين البيانات من شركتنا؟

من أجل حساب وشراء نظام تخزين البيانات من شركتنا، يجب عليك إرسال طلب عبر البريد للنموذج الذي تهتم به أو وصف متطلباتك لتكوين مثل هذا النموذج. يمكنك أيضًا الاتصال بنا خلال ساعات العمل. سنكون سعداء أن نناقش معك المهام والمتطلبات الخاصة بأنظمة تخزين البيانات وأدائها ومستوى تحمل الأخطاء. نحن على استعداد لتقديم مشورة الخبراء الكاملة والمجانية بشأن التكوين والميزات التقنية لأي أنظمة تخزين بيانات ينتجها شركاؤنا: Dell EMC، وLenovo، وNetApp، وFujitsu، وHP (HPe)، وHitachi، وCisco، وIBM، وHuawei لتحقيق المستوى الأمثل اختيار الحل المطلوب.

مكاتبنا مع المهندسين والخبراء تقع في ثلاث مناطق من البلاد:

• المنطقة الفيدرالية المركزية، موسكو؛
• المنطقة الفيدرالية الشمالية الغربية، سانت بطرسبرغ؛
• منطقة الأورال الفيدرالية، إيكاترينبرج.

نحن دائمًا على استعداد لرؤيتك وندعوك لزيارة مكاتب Trinity لمناقشة الحلول لمشاكل تكنولوجيا المعلومات لديك مع مديرينا وخبرائنا ومهندسينا وإدارة الشركة. إذا لزم الأمر، نحن على استعداد لتنظيم اجتماعات بين العملاء وممثلي البائعين (المصنعين) والموردين. موظفونا أيضًا على استعداد للحضور إلى موقعك للتعرف والدراسة التفصيلية للبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وعمل خدمات تكنولوجيا المعلومات.

المعلومات هي القوة الدافعة للأعمال الحديثة وتعتبر حاليًا الأصول الإستراتيجية الأكثر قيمة لأي مؤسسة. وينمو حجم المعلومات بشكل كبير مع نمو الشبكات العالمية وتطور التجارة الإلكترونية. يتطلب النجاح في حرب المعلومات استراتيجية فعالة لتخزين وحماية ومشاركة وإدارة أهم أصولك الرقمية - البيانات - اليوم وفي المستقبل القريب.

أصبحت إدارة موارد التخزين إحدى القضايا الإستراتيجية الأكثر إلحاحًا التي تواجه أقسام تكنولوجيا المعلومات. بسبب تطور الإنترنت والتغيرات الأساسية في العمليات التجارية، تتراكم المعلومات بسرعة غير مسبوقة. بالإضافة إلى المشكلة الملحة المتمثلة في ضمان إمكانية الزيادة المستمرة في حجم المعلومات المخزنة، فإن مشكلة ضمان موثوقية تخزين البيانات والوصول المستمر إلى المعلومات لا تقل إلحاحا على جدول الأعمال. بالنسبة للعديد من الشركات، أصبحت صيغة الوصول إلى البيانات "24 ساعة في اليوم، 7 أيام في الأسبوع، 365 يومًا في السنة" هي القاعدة.

في حالة وجود جهاز كمبيوتر منفصل، يمكن فهم نظام التخزين (SDS) على أنه محرك أقراص ثابت داخلي منفصل أو نظام قرص. عندما يتعلق الأمر بأنظمة تخزين الشركات، يمكننا تقليديًا التمييز بين ثلاث تقنيات لتنظيم تخزين البيانات: التخزين المتصل المباشر (DAS)، والتخزين المرفق بالشبكة (NAS)، وشبكة منطقة التخزين (SAN).

التخزين المتصل المباشر (DAS)

تتضمن تقنية DAS الاتصال المباشر (المباشر) لمحركات الأقراص بالخادم أو الكمبيوتر الشخصي. في هذه الحالة، يمكن أن تكون أجهزة التخزين (محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأشرطة) إما داخلية أو خارجية. أبسط حالة لنظام DAS هي قرص واحد داخل خادم أو جهاز كمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتضمن نظام DAS أيضًا تنظيم مصفوفة RAID داخلية من الأقراص باستخدام وحدة تحكم RAID.

ومن الجدير بالذكر أنه على الرغم من الإمكانية الرسمية لاستخدام مصطلح نظام DAS فيما يتعلق بقرص واحد أو مجموعة داخلية من الأقراص، يُفهم نظام DAS عادةً على أنه رف خارجي أو سلة بها أقراص، والتي يمكن اعتبارها بمثابة نظام تخزين مستقل (الشكل 1). بالإضافة إلى مصدر الطاقة المستقل، تحتوي أنظمة DAS المستقلة على وحدة تحكم (معالج) متخصصة لإدارة مصفوفة التخزين. على سبيل المثال، يمكن أن تكون وحدة التحكم هذه وحدة تحكم RAID مع القدرة على تنظيم صفائف RAID بمستويات مختلفة.

أرز. 1. مثال لنظام تخزين DAS

تجدر الإشارة إلى أن أنظمة DAS المستقلة يمكن أن تحتوي على عدة قنوات إدخال/إخراج خارجية، مما يجعل من الممكن توصيل العديد من أجهزة الكمبيوتر بنظام DAS في وقت واحد.

يمكن استخدام واجهات SCSI (واجهة أنظمة الكمبيوتر الصغيرة)، وSATA، وPATA، وواجهات القنوات الليفية كواجهات لتوصيل محركات الأقراص (الداخلية أو الخارجية) في تقنية DAS. إذا تم استخدام واجهات SCSI وSATA وPATA بشكل أساسي لتوصيل محركات الأقراص الداخلية، فسيتم استخدام واجهة القناة الليفية حصريًا لتوصيل محركات الأقراص الخارجية وأنظمة التخزين المستقلة. تتمثل ميزة واجهة القناة الليفية في هذه الحالة في أنها لا تحتوي على قيود صارمة على الطول ويمكن استخدامها عندما يكون الخادم أو الكمبيوتر المتصل بنظام DAS على مسافة كبيرة منه. يمكن أيضًا استخدام واجهات SCSI وSATA لتوصيل أنظمة التخزين الخارجية (في هذه الحالة، تسمى واجهة SATA eSATA)، ومع ذلك، فإن هذه الواجهات لها قيود صارمة على الحد الأقصى لطول الكابل الذي يربط نظام DAS والخادم المتصل.

تشمل المزايا الرئيسية لأنظمة DAS تكلفتها المنخفضة (مقارنة بحلول التخزين الأخرى)، وسهولة النشر والإدارة، بالإضافة إلى السرعة العالية لتبادل البيانات بين نظام التخزين والخادم. في الواقع، ولهذا السبب بالتحديد اكتسبوا شعبية كبيرة في قطاع المكاتب الصغيرة وشبكات الشركات الصغيرة. وفي الوقت نفسه، فإن أنظمة DAS لها أيضًا عيوبها، والتي تشمل ضعف القدرة على التحكم والاستخدام دون الأمثل للموارد، حيث يتطلب كل نظام DAS اتصالاً بخادم مخصص.

حاليًا، تحتل أنظمة DAS مكانة رائدة، لكن حصة مبيعات هذه الأنظمة تتناقص باستمرار. يتم استبدال أنظمة DAS تدريجيًا إما بحلول عالمية مع إمكانية الانتقال السلس من أنظمة NAS، أو أنظمة توفر إمكانية استخدامها كأنظمة DAS وNAS وحتى أنظمة SAN.

يجب استخدام أنظمة DAS عندما يكون من الضروري زيادة مساحة القرص لخادم واحد ونقله خارج الهيكل. يمكن أيضًا التوصية باستخدام أنظمة DAS لمحطات العمل التي تعالج كميات كبيرة من المعلومات (على سبيل المثال، محطات تحرير الفيديو غير الخطية).

وحدة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS)

أنظمة NAS هي أنظمة تخزين شبكية متصلة مباشرة بالشبكة بنفس طريقة اتصال خادم طباعة الشبكة أو جهاز التوجيه أو أي جهاز شبكة آخر (الشكل 2). في الواقع، تمثل أنظمة NAS تطورًا في خوادم الملفات: فالفرق بين خادم الملفات التقليدي وجهاز NAS هو نفسه تقريبًا بين جهاز توجيه شبكة الأجهزة وجهاز توجيه البرامج المخصص القائم على الخادم.

أرز. 2. مثال على نظام تخزين NAS

لفهم الفرق بين خادم الملفات التقليدي وجهاز NAS، دعونا نتذكر أن خادم الملفات التقليدي هو جهاز كمبيوتر (خادم) مخصص يقوم بتخزين المعلومات المتاحة لمستخدمي الشبكة. لتخزين المعلومات، يمكن استخدام محركات الأقراص الثابتة المثبتة في الخادم (كقاعدة عامة، يتم تثبيتها في سلال خاصة)، أو يمكن توصيل أجهزة DAS بالخادم. تتم إدارة خادم الملفات باستخدام نظام تشغيل الخادم. يعد هذا النهج في تنظيم أنظمة تخزين البيانات هو الأكثر شيوعًا حاليًا في قطاع الشبكات المحلية الصغيرة، ولكن له عيبًا واحدًا مهمًا. الحقيقة هي أن الخادم العالمي (وحتى بالاشتراك مع نظام تشغيل الخادم) ليس حلاً رخيصًا بأي حال من الأحوال. وفي الوقت نفسه، فإن معظم الوظائف المتأصلة في الخادم العالمي لا يتم استخدامها ببساطة في خادم الملفات. تتمثل الفكرة في إنشاء خادم ملفات محسّن بنظام تشغيل محسّن وتكوين متوازن. هذا هو بالضبط المفهوم الذي يجسده جهاز NAS. وبهذا المعنى، يمكن اعتبار أجهزة NAS خوادم ملفات "رفيعة"، أو كما يطلق عليها أيضًا، ملفات.

بالإضافة إلى نظام التشغيل الأمثل، المتحرر من جميع الوظائف غير المتعلقة بصيانة نظام الملفات وتنفيذ إدخال/إخراج البيانات، تتمتع أنظمة NAS بنظام ملفات محسّن لسرعة الوصول. تم تصميم أنظمة NAS بحيث تركز كل قوة الحوسبة الخاصة بها حصريًا على عمليات تقديم الملفات وتخزينها. يوجد نظام التشغيل نفسه في ذاكرة فلاش ويتم تثبيته مسبقًا من قبل الشركة المصنعة. وبطبيعة الحال، مع إصدار نسخة جديدة من نظام التشغيل، يمكن للمستخدم "إعادة تحميل ملفات" النظام بشكل مستقل. يعد توصيل أجهزة NAS بالشبكة وتكوينها مهمة بسيطة إلى حد ما ويمكن أن يقوم بها أي مستخدم ذي خبرة، ناهيك عن مسؤول النظام.

وبالتالي، بالمقارنة مع خوادم الملفات التقليدية، تعد أجهزة NAS أكثر قوة وأقل تكلفة. حاليًا، تم تصميم جميع أجهزة NAS تقريبًا للاستخدام في شبكات Ethernet (Fast Ethernet وGigabit Ethernet) استنادًا إلى بروتوكولات TCP/IP. يتم الوصول إلى أجهزة NAS باستخدام بروتوكولات خاصة للوصول إلى الملفات. بروتوكولات الوصول إلى الملفات الأكثر شيوعًا هي CIFS وNFS وDAFS.

سيفس(نظام ملفات الإنترنت المشترك) هو بروتوكول يوفر الوصول إلى الملفات والخدمات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر البعيدة (بما في ذلك الإنترنت) ويستخدم نموذج التفاعل بين الخادم والعميل. يقوم العميل بإنشاء طلب إلى الخادم للوصول إلى الملفات، ويلبي الخادم طلب العميل ويعيد نتيجة عمله. يُستخدم بروتوكول CIFS تقليديًا على الشبكات المحلية التي تعمل بنظام التشغيل Windows للوصول إلى الملفات. يستخدم CIFS بروتوكول TCP/IP لنقل البيانات. يوفر CIFS وظائف مشابهة لـ FTP (بروتوكول نقل الملفات) ولكنه يمنح العملاء تحكمًا محسنًا في الملفات. كما يسمح لك بمشاركة الوصول إلى الملفات بين العملاء، وذلك باستخدام الحظر والاستعادة التلقائية للاتصال بالخادم في حالة فشل الشبكة.

بروتوكول NFSيُستخدم (نظام ملفات الشبكة) تقليديًا على منصات UNIX وهو عبارة عن مزيج من نظام الملفات الموزع وبروتوكول الشبكة. يستخدم بروتوكول NFS أيضًا نموذج اتصال بين العميل والخادم. يسمح بروتوكول NFS بالوصول إلى الملفات الموجودة على مضيف بعيد (خادم) كما لو كانت موجودة على كمبيوتر المستخدم. يستخدم NFS بروتوكول TCP/IP لنقل البيانات. لتشغيل NFS على الإنترنت، تم تطوير بروتوكول WebNFS.

بروتوكول DAFS(نظام ملفات الوصول المباشر) هو بروتوكول وصول قياسي للملفات يعتمد على NFS. يسمح هذا البروتوكول لمهام التطبيق بنقل البيانات متجاوزًا نظام التشغيل ومساحة المخزن المؤقت الخاصة به مباشرةً لنقل الموارد. يوفر بروتوكول DAFS سرعات إدخال/إخراج عالية للملفات ويقلل من حمل المعالج عن طريق تقليل عدد العمليات والمقاطعات المطلوبة عادةً عند معالجة بروتوكولات الشبكة بشكل كبير.

تم تصميم DAFS للاستخدام في بيئات العنقودية والخادم لقواعد البيانات ومجموعة متنوعة من تطبيقات الإنترنت التي تركز على التشغيل المستمر. فهو يوفر أقل زمن وصول للوصول إلى مشاركات الملفات والبيانات، كما يدعم أيضًا النظام الذكي وآليات استعادة البيانات، مما يجعله جذابًا للاستخدام في أنظمة NAS.

تلخيصًا لما سبق، يمكن التوصية باستخدام أنظمة NAS في الشبكات متعددة المنصات في الحالات التي يكون فيها الوصول إلى الشبكة إلى الملفات مطلوبًا وتكون سهولة تثبيت إدارة نظام تخزين البيانات من العوامل المهمة جدًا. ومن الأمثلة الممتازة على ذلك استخدام NAS كخادم ملفات في مكتب شركة صغيرة.

شبكة منطقة التخزين (SAN)

في الواقع، لم تعد شبكة SAN جهازًا منفصلاً، بل أصبحت حلاً شاملاً، وهو عبارة عن بنية تحتية شبكية متخصصة لتخزين البيانات. يتم دمج شبكات التخزين كشبكات فرعية متخصصة منفصلة في شبكة محلية (LAN) أو شبكة واسعة (WAN).

بشكل أساسي، تقوم شبكات SAN بتوصيل خادم واحد أو أكثر (خوادم SAN) بجهاز تخزين واحد أو أكثر. تسمح شبكات SAN لأي خادم SAN بالوصول إلى أي جهاز تخزين دون تحميل الخوادم الأخرى أو الشبكة المحلية العبء. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن تبادل البيانات بين أجهزة التخزين دون مشاركة الخوادم. في الواقع، تسمح شبكات SAN لعدد كبير جدًا من المستخدمين بتخزين المعلومات ومشاركتها في مكان واحد (مع وصول مركزي سريع). يمكن استخدام صفائف RAID، والمكتبات المختلفة (الأشرطة، والبصريات المغناطيسية، وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى أنظمة JBOD (صفائف الأقراص غير المدمجة في RAID) كأجهزة لتخزين البيانات.

بدأت شبكات تخزين البيانات في التطور بشكل مكثف ولم يتم تنفيذها إلا في عام 1999.

مثلما يمكن، من حيث المبدأ، بناء الشبكات المحلية على أساس تقنيات ومعايير مختلفة، يمكن أيضًا استخدام تقنيات مختلفة لبناء شبكات SAN. ولكن مثلما أصبح معيار Ethernet (Fast Ethernet، Gigabit Ethernet) هو المعيار الفعلي لشبكات المنطقة المحلية، فإن معيار القناة الليفية (FC) يهيمن على شبكات منطقة التخزين. في الواقع، كان تطوير معيار القناة الليفية هو الذي أدى إلى تطوير مفهوم SAN نفسه. وفي الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى أن معيار iSCSI أصبح يتمتع بشعبية متزايدة، وعلى أساسه يمكن أيضًا بناء شبكات SAN.

إلى جانب معلمات السرعة، فإن إحدى أهم مزايا القناة الليفية هي القدرة على العمل لمسافات طويلة ومرونة الهيكل. يعتمد مفهوم بناء طوبولوجيا شبكة التخزين على نفس مبادئ الشبكات المحلية التقليدية القائمة على المحولات وأجهزة التوجيه، مما يبسط إلى حد كبير إنشاء تكوينات النظام متعدد العقد.

ومن الجدير بالذكر أن معيار القناة الليفية يستخدم كابلات الألياف الضوئية والنحاسية لنقل البيانات. عند تنظيم الوصول إلى العقد النائية جغرافيًا على مسافة تصل إلى 10 كم، يتم استخدام المعدات القياسية والألياف الضوئية أحادية الوضع لنقل الإشارات. إذا تم فصل العقد على مسافة أكبر (عشرات أو حتى مئات الكيلومترات)، يتم استخدام مكبرات الصوت الخاصة.

طوبولوجيا شبكة SAN

يظهر الشكل 1 شبكة SAN نموذجية تعتمد على معيار القناة الليفية. 3. تتكون البنية التحتية لشبكة SAN هذه من أجهزة تخزين مزودة بواجهة قناة ليفية، وخوادم SAN (خوادم متصلة بالشبكة المحلية عبر واجهة Ethernet وبشبكة SAN عبر واجهة قناة ليفية) ونسيج تحويل (ألياف نسيج القناة) ، والذي تم إنشاؤه على أساس محولات القنوات الليفية (المحاور) وهو مُحسّن لنقل كتل كبيرة من البيانات. يصل مستخدمو الشبكة إلى نظام تخزين البيانات من خلال خوادم SAN. من المهم أن يتم فصل حركة المرور داخل شبكة SAN عن حركة مرور IP الخاصة بالشبكة المحلية، مما يؤدي بالطبع إلى تقليل الحمل على الشبكة المحلية.

أرز. 3. مخطط شبكة SAN النموذجي

مزايا شبكات SAN

تشمل المزايا الرئيسية لتقنية SAN الأداء العالي، والمستوى العالي من توفر البيانات، وقابلية التوسع والإدارة الممتازة، والقدرة على دمج البيانات وجعلها افتراضية.

تسمح أقمشة تبديل القنوات الليفية ذات البنية غير القابلة للحظر لخوادم SAN المتعددة بالوصول إلى أجهزة التخزين في وقت واحد.

باستخدام بنية SAN، يمكن نقل البيانات بسهولة من جهاز تخزين إلى آخر، مما يسمح بوضع البيانات بشكل مثالي. يعد هذا مهمًا بشكل خاص عندما تتطلب خوادم SAN المتعددة الوصول المتزامن إلى نفس أجهزة التخزين. لاحظ أن عملية دمج البيانات غير ممكنة عند استخدام تقنيات أخرى، مثل، على سبيل المثال، عند استخدام أجهزة DAS، أي أجهزة تخزين البيانات المتصلة مباشرة بالخوادم.

فرصة أخرى توفرها بنية SAN هي المحاكاة الافتراضية للبيانات. تتمثل فكرة المحاكاة الافتراضية في تزويد خوادم SAN بإمكانية الوصول ليس إلى أجهزة التخزين الفردية، بل إلى الموارد. وهذا يعني أن الخوادم يجب أن "لا ترى" أجهزة التخزين، بل الموارد الافتراضية. من أجل التنفيذ العملي للمحاكاة الافتراضية، يمكن وضع جهاز محاكاة افتراضية خاص بين خوادم SAN وأجهزة الأقراص، التي تتصل بها أجهزة التخزين من جهة، وخوادم SAN من جهة أخرى. بالإضافة إلى ذلك، توفر العديد من محولات FC وHBAs الحديثة القدرة على تنفيذ المحاكاة الافتراضية.

الفرصة التالية التي توفرها شبكات SAN هي تنفيذ النسخ المتطابق للبيانات عن بعد. مبدأ عكس البيانات هو تكرار المعلومات على عدة وسائط، مما يزيد من موثوقية تخزين المعلومات. مثال على أبسط حالة لنسخ البيانات هو دمج قرصين في صفيف RAID من المستوى 1. في هذه الحالة، تتم كتابة نفس المعلومات في وقت واحد على قرصين. عيب هذه الطريقة هو الموقع المحلي لكلا القرصين (كقاعدة عامة، توجد الأقراص في نفس السلة أو الحامل). تسمح لك شبكات التخزين بالتغلب على هذا العيب وتوفر الفرصة لتنظيم النسخ المتطابق ليس فقط لأجهزة تخزين البيانات الفردية، ولكن لشبكات SAN نفسها، والتي يمكن أن تكون على بعد مئات الكيلومترات من بعضها البعض.

ميزة أخرى لشبكات SAN هي سهولة تنظيم النسخ الاحتياطي للبيانات. تتطلب تقنية النسخ الاحتياطي التقليدية، والتي يتم استخدامها في معظم الشبكات المحلية، خادم نسخ احتياطي مخصصًا، والأهم من ذلك، عرض نطاق ترددي مخصص للشبكة. في الواقع، أثناء عملية النسخ الاحتياطي، يصبح الخادم نفسه غير متاح لمستخدمي الشبكة المحلية. في الواقع، هذا هو السبب وراء إجراء النسخ الاحتياطية عادةً في الليل.

تسمح بنية شبكات التخزين باتباع نهج مختلف جذريًا لمشكلة النسخ الاحتياطي. في هذه الحالة، يعد خادم النسخ الاحتياطي جزءًا لا يتجزأ من شبكة SAN ويتصل مباشرة بنسيج التبديل. في هذه الحالة، يتم عزل حركة مرور النسخ الاحتياطي عن حركة مرور الشبكة المحلية.

المعدات المستخدمة لإنشاء شبكات SAN

كما ذكرنا سابقًا، يتطلب نشر شبكة SAN أجهزة تخزين وخوادم SAN ومعدات لإنشاء نسيج التبديل. تشتمل أنسجة التبديل على كل من أجهزة الطبقة المادية (الكابلات والموصلات) وأجهزة الاتصال (جهاز التوصيل البيني) لتوصيل عقد SAN مع بعضها البعض، وأجهزة الترجمة (أجهزة الترجمة) التي تؤدي وظائف تحويل بروتوكول القناة الليفية (FC) إلى بروتوكولات أخرى، على سبيل المثال SCSI أو FCP أو FICON أو Ethernet أو ATM أو SONET.

الكابلات

كما ذكرنا من قبل، يسمح معيار القناة الليفية باستخدام كابلات الألياف الضوئية والنحاسية لتوصيل أجهزة SAN. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الكابلات في شبكة SAN واحدة. يتم استخدام كابل النحاس للمسافات القصيرة (حتى 30 مترًا)، ويستخدم كابل الألياف الضوئية للمسافات القصيرة والمسافات التي تصل إلى 10 كم أو أكثر. يتم استخدام كل من كابلات الألياف الضوئية متعددة الأوضاع وأحادية الوضع، حيث يتم استخدام الوضع المتعدد لمسافات تصل إلى 2 كم، والوضع الفردي للمسافات الأطول.

يتم ضمان التعايش بين أنواع مختلفة من الكابلات داخل نفس شبكة SAN من خلال محولات الواجهة الخاصة GBIC (محول واجهة جيجابت) وMIA (محول واجهة الوسائط).

يحتوي معيار القناة الليفية على عدة معدلات نقل محتملة (انظر الجدول). لاحظ أن أجهزة FC الأكثر شيوعًا حاليًا هي المعايير 1 و2 و4 GFC. وهذا يضمن التوافق مع الإصدارات السابقة للأجهزة الأسرع مع الأجهزة الأبطأ، أي أن جهاز 4 GFC يدعم تلقائيًا توصيل الأجهزة بمعايير 1 و2 GFC.

جهاز الربط

يسمح معيار القناة الليفية باستخدام طبولوجيا الشبكة المختلفة لتوصيل الأجهزة، مثل نقطة إلى نقطة، والحلقة التحكيمية (FC-AL)، والنسيج المحول.

يمكن استخدام طوبولوجيا نقطة إلى نقطة لتوصيل الخادم بنظام تخزين مخصص. في هذه الحالة، لا تتم مشاركة البيانات مع خوادم SAN. في الواقع، هذه الطوبولوجيا هي نسخة مختلفة من نظام DAS.

لتنفيذ طوبولوجيا من نقطة إلى نقطة، تحتاج على الأقل إلى خادم مزود بمحول قناة ليفية وجهاز تخزين مزود بواجهة قناة ليفية.

طوبولوجيا حلقة الوصول المقسمة (FC-AL) هي نظام اتصال جهاز يتم من خلاله نقل البيانات في حلقة مغلقة منطقيًا. في طوبولوجيا الحلقة FC-AL، يمكن أن تكون أجهزة الاتصال عبارة عن محاور أو محولات قنوات ليفية. مع لوحات الوصل، يتم مشاركة عرض النطاق الترددي بين جميع العقد في الحلقة، في حين يوفر كل منفذ محول عرض النطاق الترددي للبروتوكول لكل عقدة.

في التين. يوضح الشكل 4 مثالاً على حلقة قناة ليفية مقسمة.

أرز. 4. مثال على حلقة قناة ليفية ذات وصول مشترك

يشبه التكوين النجمة الفعلية والحلقة المنطقية المستخدمة في شبكات المنطقة المحلية استنادًا إلى تقنية Token Ring. أيضًا، مثل شبكات Token Ring، تنتقل البيانات حول الحلقة في اتجاه واحد، ولكن على عكس شبكات Token Ring، يمكن للجهاز طلب إذن لنقل البيانات بدلاً من انتظار رمز مميز فارغ من المحول. يمكن لحلقات القنوات الليفية ذات الوصول المشترك معالجة ما يصل إلى 127 منفذًا، ومع ذلك، كما تظهر الممارسة، تحتوي حلقات FC-AL النموذجية على ما يصل إلى 12 عقدة، وبعد توصيل 50 عقدة، يتدهور الأداء بشكل كارثي.

يتم تنفيذ طوبولوجيا بنية الاتصالات المحولة (نسيج تبديل القنوات الليفية) على أساس محولات القنوات الليفية. في هذه الهيكلية، يكون لكل جهاز اتصال منطقي بكل جهاز آخر. في الواقع، تؤدي المحولات النسيجية ذات القنوات الليفية نفس الوظائف التي تؤديها محولات Ethernet التقليدية. تذكر أنه، على عكس الموزع، فإن المحول هو جهاز عالي السرعة يوفر اتصال "من الجميع إلى الجميع" ويتعامل مع الاتصالات المتزامنة المتعددة. أي عقدة متصلة بمحول قناة ليفية تتلقى النطاق الترددي للبروتوكول.

في معظم الحالات، عند إنشاء شبكات SAN كبيرة، يتم استخدام طوبولوجيا مختلطة. في المستوى الأدنى، يتم استخدام حلقات FC-AL، متصلة بمفاتيح منخفضة الأداء، والتي بدورها متصلة بمفاتيح عالية السرعة، مما يوفر أعلى إنتاجية ممكنة. يمكن توصيل مفاتيح متعددة ببعضها البعض.

أجهزة البث

أجهزة الترجمة هي أجهزة وسيطة تقوم بتحويل بروتوكول القناة الليفية إلى بروتوكولات ذات مستوى أعلى. تم تصميم هذه الأجهزة لتوصيل شبكة القنوات الليفية بشبكة WAN خارجية، وشبكة محلية، بالإضافة إلى توصيل الأجهزة والخوادم المختلفة بشبكة القنوات الليفية. تشمل هذه الأجهزة الجسور ومحولات القنوات الليفية (محولات الناقل المضيف (HBA) وأجهزة التوجيه والبوابات ومحولات الشبكة. ويوضح الشكل 5 تصنيف أجهزة البث.

أرز. 5. تصنيف أجهزة البث

أجهزة الترجمة الأكثر شيوعًا هي محولات HBA المزودة بواجهة PCI، والتي تُستخدم لتوصيل الخوادم بشبكة القنوات الليفية. تسمح لك محولات الشبكة بتوصيل شبكات Ethernet المحلية بشبكات القنوات الليفية. تُستخدم الجسور لتوصيل أجهزة التخزين بواجهة SCSI بشبكة قائمة على القنوات الليفية. تجدر الإشارة إلى أن جميع أجهزة تخزين البيانات المخصصة للاستخدام في شبكات SAN مؤخرًا تحتوي على قناة ليفية مدمجة ولا تتطلب استخدام الجسور.

أجهزة التخزين

يمكن استخدام كل من محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأشرطة كأجهزة تخزين البيانات في شبكات SAN. إذا تحدثنا عن التكوينات الممكنة لاستخدام محركات الأقراص الثابتة كأجهزة تخزين البيانات في شبكات SAN، فيمكن أن تكون هذه إما صفائف JBOD أو صفائف أقراص RAID. تقليديًا، يتم إنتاج أجهزة التخزين لشبكات SAN على شكل رفوف أو سلال خارجية مزودة بوحدة تحكم RAID متخصصة. على عكس أجهزة NAS أو DAS، فإن أجهزة أنظمة SAN مزودة بواجهة قناة ليفية. وفي الوقت نفسه، يمكن أن تحتوي الأقراص نفسها على واجهة SCSI وSATA.

بالإضافة إلى أجهزة التخزين المعتمدة على محركات الأقراص الثابتة، تُستخدم محركات الأشرطة والمكتبات على نطاق واسع في شبكات SAN.

خوادم سان

تختلف خوادم SAN عن خوادم التطبيقات التقليدية في تفصيل واحد فقط. بالإضافة إلى محول شبكة Ethernet، لكي يتفاعل الخادم مع الشبكة المحلية، فهي مجهزة بمحول HBA، مما يسمح لها بالاتصال بشبكات SAN القائمة على القنوات الليفية.

أنظمة تخزين إنتل

بعد ذلك، سنلقي نظرة على بعض الأمثلة المحددة لأجهزة تخزين Intel. بالمعنى الدقيق للكلمة، لا تنتج شركة Intel حلولاً كاملة وتشارك في تطوير وإنتاج المنصات والمكونات الفردية لبناء أنظمة تخزين البيانات. واستناداً إلى هذه المنصات، تنتج العديد من الشركات (بما في ذلك عدد من الشركات الروسية) حلولاً كاملة وتبيعها تحت شعاراتها.

نظام تخزين الدخول من إنتل SS4000-E

نظام تخزين الإدخال Intel SS4000-E هو جهاز NAS مصمم للاستخدام في المكاتب الصغيرة والمتوسطة الحجم والشبكات المحلية متعددة المنصات. عند استخدام نظام Intel Entry Storage System SS4000-E، يتلقى العملاء الذين يعتمدون على منصات Windows وLinux وMacintosh وصولاً مشتركًا عبر الشبكة إلى البيانات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لنظام تخزين الإدخال Intel SS4000-E أن يعمل كخادم DHCP وعميل DHCP.

نظام تخزين الإدخال Intel SS4000-E عبارة عن حامل خارجي مدمج مع إمكانية تثبيت ما يصل إلى أربعة محركات أقراص SATA (الشكل 6). وبالتالي، يمكن أن تصل سعة النظام القصوى إلى 2 تيرابايت باستخدام محركات أقراص سعة 500 جيجابايت.

أرز. 6. نظام تخزين الدخول من إنتل SS4000-E

يستخدم نظام تخزين الإدخال Intel SS4000-E وحدة تحكم SATA RAID مع دعم مستويات RAID 1 و5 و10. وبما أن هذا النظام عبارة عن جهاز NAS، وهو في الواقع خادم ملفات "رفيع"، يجب أن يكون لنظام تخزين البيانات معالج متخصص وذاكرة ونظام تشغيل ثابت. يستخدم نظام تخزين الدخول Intel SS4000-E معالج Intel 80219 بتردد ساعة يبلغ 400 ميجاهرتز. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز النظام بذاكرة DDR بسعة 256 ميجابايت وذاكرة فلاش بسعة 32 ميجابايت لتخزين نظام التشغيل. يتم استخدام Linux Kernel 2.6 كنظام تشغيل.

للاتصال بشبكة محلية، يوفر النظام وحدة تحكم شبكة جيجابت ثنائية القناة. بالإضافة إلى ذلك، يوجد أيضًا منفذي USB.

يدعم جهاز تخزين البيانات Intel Entry Storage System SS4000-E بروتوكولات CIFS/SMB وNFS وFTP، ويتم تكوين الجهاز باستخدام واجهة الويب.

في حالة استخدام عملاء Windows (يتم دعم Windows 2000/2003/XP)، فمن الممكن أيضًا تنفيذ النسخ الاحتياطي للبيانات واستعادتها.

نظام تخزين إنتل SSR212CC

يعد نظام التخزين Intel SSR212CC منصة عالمية لإنشاء أنظمة تخزين DAS وNAS وSAN. يوجد هذا النظام في مبيت مرتفع 2 U وهو مصمم للتركيب على حامل قياسي مقاس 19 بوصة (الشكل 7). يدعم نظام التخزين Intel SSR212CC تركيب ما يصل إلى 12 محرك أقراص مع واجهة SATA أو SATA II (قابلة للتبديل السريع) مما يسمح لك بتوسيع سعة النظام حتى 6 تيرابايت باستخدام محركات أقراص سعة 550 جيجابايت.

أرز. 7. نظام تخزين إنتل SSR212CC

في الواقع، يعد Intel Storage System SSR212CC خادمًا عالي الأداء ومتكاملًا يعمل بنظام التشغيل Red Hat Enterprise Linux 4.0 وMicrosoft Windows Storage Server 2003 وMicrosoft Windows Server 2003 Enterprise Edition وMicrosoft Windows Server 2003 Standard Edition.

يعتمد الخادم على معالج Intel Xeon بتردد ساعة يبلغ 2.8 جيجا هرتز (تردد FSB 800 ميجا هرتز، وحجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 1 ميجا بايت). يدعم النظام استخدام ذاكرة SDRAM DDR2-400 مع ECC بسعة قصوى تصل إلى 12 جيجابايت (يتم توفير ست فتحات DIMM لتثبيت وحدات الذاكرة).

تم تجهيز نظام التخزين Intel SSR212CC بوحدتي تحكم Intel RAID SRCS28X مع القدرة على إنشاء مصفوفات RAID بمستويات 0 و1 و10 و5 و50. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي نظام التخزين Intel SSR212CC على وحدة تحكم شبكة جيجابت ثنائية القناة.

نظام تخزين إنتل SSR212MA

يعد Intel Storage System SSR212MA نظامًا أساسيًا لإنشاء أنظمة تخزين البيانات في شبكات IP SAN استنادًا إلى بروتوكول iSCSI.

يوجد هذا النظام في مبيت مرتفع 2 U وهو مصمم للتركيب على حامل قياسي مقاس 19 بوصة. يدعم نظام التخزين Intel SSR212MA تركيب ما يصل إلى 12 محرك أقراص SATA (قابل للتبديل السريع)، مما يسمح بتوسيع سعة النظام حتى 6 تيرابايت باستخدام محركات أقراص سعة 550 جيجابايت.

من حيث تكوين الأجهزة، لا يختلف نظام تخزين Intel SSR212MA عن نظام تخزين Intel SSR212CC.

في أبسط الحالات، تتكون شبكة SAN من أنظمة تخزين ومحولات وخوادم متصلة بواسطة قنوات اتصال بصرية. بالإضافة إلى أنظمة تخزين الأقراص المباشرة، يمكنك توصيل مكتبات الأقراص ومكتبات الأشرطة (أجهزة البث) وأجهزة تخزين البيانات على الأقراص الضوئية (CD/DVD وغيرها) وما إلى ذلك بشبكة SAN.

مثال على بنية تحتية موثوقة للغاية حيث تتصل الخوادم في نفس الوقت بشبكة محلية (يسار) وشبكة تخزين (يمين). يوفر هذا المخطط إمكانية الوصول إلى البيانات الموجودة على نظام التخزين في حالة فشل أي وحدة معالج أو محول أو مسار وصول.

يتيح لك استخدام SAN توفير:

• الإدارة المركزية للموارد للخوادم وأنظمة تخزين البيانات؛
• توصيل مصفوفات الأقراص والخوادم الجديدة دون إيقاف نظام التخزين بأكمله؛
• استخدام المعدات التي تم شراؤها مسبقًا مع أجهزة تخزين البيانات الجديدة؛
• الوصول السريع والموثوق إلى أجهزة تخزين البيانات الموجودة على مسافات بعيدة من الخوادم، *دون خسائر كبيرة في الأداء؛
• تسريع عملية النسخ الاحتياطي للبيانات واستعادتها - BURA.

قصة

أدى تطور تقنيات الشبكات إلى ظهور حلين شبكيين لأنظمة التخزين - شبكة منطقة التخزين (SAN) لتبادل البيانات على مستوى الكتلة التي تدعمها أنظمة ملفات العميل، والخوادم لتخزين البيانات في وحدة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS) مستوى الملف. لتمييز أنظمة التخزين التقليدية عن أنظمة الشبكات، تم اقتراح تسمية رجعية أخرى - التخزين المتصل المباشر (DAS).

تعكس أنظمة DAS وSAN وNAS المتعاقبة التي ظهرت في السوق سلسلة الاتصالات المتطورة بين التطبيقات التي تستخدم البيانات والبايتات الموجودة على الوسائط التي تحتوي على تلك البيانات. ذات مرة، كانت برامج التطبيقات نفسها تقرأ وتكتب الكتل، ثم ظهرت برامج التشغيل كجزء من نظام التشغيل. في DAS وSAN وNAS الحديثة، تتكون السلسلة من ثلاث روابط: الرابط الأول هو إنشاء صفائف RAID، والثاني هو معالجة البيانات الوصفية التي تسمح بتفسير البيانات الثنائية في شكل ملفات وسجلات، والثالث هو معالجة البيانات الثنائية. هي خدمات لتوفير البيانات للتطبيق. وهي تختلف في مكان وكيفية تنفيذ هذه الروابط. في حالة DAS، يكون نظام التخزين "مجردًا"؛ فهو يوفر فقط القدرة على تخزين البيانات والوصول إليها، ويتم كل شيء آخر على جانب الخادم، بدءًا من الواجهات وبرامج التشغيل. مع ظهور شبكة SAN، تم نقل توفير RAID إلى جانب نظام التخزين؛ ويظل كل شيء آخر كما هو في حالة DAS. لكن NAS يختلف في أنه يتم أيضًا نقل البيانات التعريفية إلى نظام التخزين لضمان الوصول إلى الملفات؛ وهنا يمكن للعميل دعم خدمات البيانات فقط.

أصبح ظهور شبكة SAN ممكنًا بعد تطوير بروتوكول القناة الليفية (FC) في عام 1988 واعتماده من قبل ANSI كمعيار في عام 1994. يعود مصطلح شبكة منطقة التخزين إلى عام 1999. بمرور الوقت، أفسحت قناة FC المجال لشبكة Ethernet، وانتشرت شبكات IP-SAN المزودة باتصالات iSCSI.

تعود فكرة خادم التخزين المتصل بالشبكة (NAS) إلى برايان راندال من جامعة نيوكاسل وتم تنفيذها في الأجهزة التي تعمل بخادم UNIX في عام 1983. كانت هذه الفكرة ناجحة جدًا لدرجة أن العديد من الشركات، بما في ذلك Novell، وIBM، وSun، استبدلتها في النهاية بشركتي NetApp وEMC.

في عام 1995، طور جارث جيبسون مبادئ NAS وأنشأ أنظمة تخزين الكائنات (OBS). بدأ بتقسيم كافة عمليات القرص إلى مجموعتين، إحداهما تتضمن تلك التي يتم إجراؤها بشكل متكرر أكثر، مثل القراءة والكتابة، والأخرى التي يتم إجراؤها بشكل أقل تكرارًا، مثل العمليات ذات الأسماء. ثم اقترح حاوية أخرى بالإضافة إلى الكتل والملفات، والتي أطلق عليها اسم الكائن.

يتميز OBS بنوع جديد من الواجهة، يُسمى الكائن. تتفاعل خدمات بيانات العميل مع البيانات التعريفية باستخدام Object API. لا يقوم OBS بتخزين البيانات فحسب، بل يدعم أيضًا RAID، ويخزن البيانات التعريفية المتعلقة بالكائنات، ويدعم واجهة الكائن. تتعايش كل من DAS وSAN وNAS وOBS مع مرور الوقت، ولكن كل نوع وصول يكون أكثر ملاءمة لنوع معين من البيانات والتطبيقات.

هندسة سان

طوبولوجيا الشبكة

SAN هي شبكة بيانات عالية السرعة مصممة لتوصيل الخوادم بأجهزة التخزين. تحل مجموعة متنوعة من طبولوجيا SAN (من نقطة إلى نقطة، والحلقة التحكيمية، والتبديل) محل اتصالات الناقل التقليدية من خادم إلى وحدة تخزين وتوفر قدرًا أكبر من المرونة والأداء والموثوقية عليها. يعتمد مفهوم SAN على القدرة على توصيل أي من الخوادم بأي جهاز تخزين بيانات يعمل باستخدام بروتوكول القناة الليفية. يظهر في الأشكال مبدأ تفاعل العقد في شبكة SAN مع طبولوجيا نقطة إلى نقطة أو التبديل. في شبكة SAN ذات الحلقة التحكيمية، يتم نقل البيانات بشكل تسلسلي من عقدة إلى أخرى. من أجل البدء في نقل البيانات، يبدأ جهاز الإرسال التحكيم من أجل الحق في استخدام وسيلة نقل البيانات (وبالتالي اسم الهيكل - حلقة التحكيم).

أساس النقل لشبكة SAN هو بروتوكول القناة الليفية، الذي يستخدم اتصالات الأجهزة النحاسية والألياف الضوئية.

مكونات سان

يتم تصنيف مكونات SAN على النحو التالي:

• موارد تخزين البيانات؛
• الأجهزة التي تنفذ البنية التحتية لشبكة منطقة التخزين (SAN)؛

محولات الناقل المضيف

موارد التخزين

تتضمن موارد التخزين صفائف الأقراص ومحركات الأشرطة ومكتبات القنوات الليفية. تتحقق موارد التخزين من العديد من إمكانياتها فقط عند تضمينها في شبكة منطقة التخزين (SAN). وبالتالي، يمكن لمصفوفات الأقراص المتطورة نسخ البيانات بين المصفوفات عبر شبكات القنوات الليفية، ويمكن لمكتبات الأشرطة نقل البيانات إلى الشريط مباشرةً من صفائف الأقراص باستخدام واجهة القنوات الليفية، متجاوزة الشبكة والخوادم (النسخ الاحتياطي بدون خادم). الأكثر شيوعًا في السوق هي مصفوفات الأقراص من EMC، وHitachi، وIBM، وCompaq (عائلة Storage Works، التي ورثتها شركة Compaq من Digital)، ومن بين الشركات المصنعة لمكتبات الأشرطة، تجدر الإشارة إلى StorageTek، وQuantum/ATL، وIBM.

الأجهزة التي تنفذ البنية التحتية لشبكة SAN

الأجهزة التي تنفذ البنية التحتية لشبكة SAN هي محولات القنوات الليفية (محولات FC) والمحاور (محور القنوات الليفية) وأجهزة التوجيه (يتم استخدام محاور القنوات الليفية-SCSI لدمج الأجهزة التي تعمل في وضع الحلقة المتحكمة في القنوات الليفية (FC_AL)). يتيح لك استخدام لوحات الوصل توصيل الأجهزة وفصلها في حلقة دون إيقاف النظام، حيث تقوم لوحة الوصل تلقائيًا بإغلاق الحلقة في حالة قطع اتصال الجهاز وفتح الحلقة تلقائيًا في حالة اتصال جهاز جديد بها. يكون كل تغيير في الحلقة مصحوبًا بعملية معقدة لتهيئتها. تكون عملية التهيئة متعددة المراحل، وحتى اكتمالها، يكون تبادل البيانات في الحلقة مستحيلًا.

جميع شبكات SAN الحديثة مبنية على محولات، مما يسمح باتصال كامل بالشبكة. لا تستطيع المحولات توصيل أجهزة القنوات الليفية فحسب، بل يمكنها أيضًا تقييد الوصول بين الأجهزة، حيث يتم إنشاء ما يسمى بالمناطق على المحولات. لا يمكن للأجهزة الموضوعة في مناطق مختلفة التواصل مع بعضها البعض. يمكن زيادة عدد المنافذ في شبكة SAN عن طريق توصيل المحولات ببعضها البعض. تسمى مجموعة المحولات المترابطة نسيج القناة الليفية أو ببساطة القماش. تُسمى الاتصالات بين المحولات باسم Interswitch Links، أو ISL للاختصار.

برمجة

يتيح لك البرنامج تنفيذ تكرار مسارات وصول الخادم إلى صفائف القرص وتوزيع التحميل الديناميكي بين المسارات. بالنسبة لمعظم صفائف الأقراص، هناك طريقة بسيطة لتحديد أن المنافذ التي يمكن الوصول إليها من خلال وحدات تحكم مختلفة تنتمي إلى نفس القرص. يحتفظ البرنامج المتخصص بجدول مسارات الوصول إلى الأجهزة ويضمن فصل المسارات في حالة وقوع كارثة، وربط المسارات الجديدة ديناميكيًا وتوزيع الحمل بينها. كقاعدة عامة، يقدم مصنعو مصفوفات الأقراص برامج متخصصة من هذا النوع لمصفوفاتهم. تقوم شركة VERITAS Software بإنتاج برنامج VERITAS Volume Manager، المصمم لتنظيم وحدات تخزين الأقراص المنطقية من الأقراص الفعلية وتوفير تكرار لمسارات الوصول إلى القرص، بالإضافة إلى توزيع التحميل بينها لمعظم صفائف الأقراص المعروفة.

البروتوكولات المستخدمة

تُستخدم البروتوكولات منخفضة المستوى في شبكات التخزين:

• بروتوكول القناة الليفية (FCP)، نقل SCSI عبر القناة الليفية. البروتوكول الأكثر استخدامًا في الوقت الحالي. متوفر بخيارات 1 جيجابت/ثانية و2 جيجابت/ثانية و4 جيجابت/ثانية و8 جيجابت/ثانية و10 جيجابت/ثانية.
• نقل بروتوكول iSCSI وSCSI عبر TCP/IP.
• نقل FCoE وFCP/SCSI عبر شبكة إيثرنت خالصة.
• FCIP وiFCP، تغليف ونقل FCP/SCSI في حزم IP.
• نقل HyperSCSI وSCSI عبر الإيثرنت.
• نقل FICON عبر القناة الليفية (يُستخدم فقط بواسطة الحواسيب المركزية).
• ATA عبر إيثرنت، ونقل ATA عبر إيثرنت.
• نقل SCSI و/أو TCP/IP عبر InfiniBand (IB).

مزايا

• موثوقية عالية للوصول إلى البيانات الموجودة على أنظمة التخزين الخارجية. استقلال طوبولوجيا شبكة SAN عن أنظمة التخزين والخوادم المستخدمة.
• تخزين البيانات مركزيًا (الموثوقية والأمان).
• سهولة التبديل المركزي وإدارة البيانات.
• نقل حركة مرور الإدخال/الإخراج المكثفة إلى شبكة منفصلة - تفريغ الشبكة المحلية (LAN).
• الأداء العالي والكمون المنخفض.
• قابلية التوسع والمرونة في النسيج المنطقي لشبكة SAN
• الحجم الجغرافي لشبكة SAN، على عكس DAS الكلاسيكي، غير محدود عمليًا.
• القدرة على توزيع الموارد بسرعة بين الخوادم.
• القدرة على بناء حلول مجموعة متسامحة مع الأخطاء دون تكاليف إضافية بناءً على شبكة SAN الموجودة.
• نظام نسخ احتياطي بسيط - جميع البيانات في مكان واحد.
• توفر ميزات وخدمات إضافية (لقطات، النسخ المتماثل عن بعد).
• درجة عالية من الأمان SAN.

عادةً ما تعمل أنظمة التخزين المشتركة على تبسيط الإدارة وإضافة قدر لا بأس به من المرونة، نظرًا لأن الكابلات ومصفوفات الأقراص لا تحتاج إلى النقل فعليًا وإعادة توصيلها من خادم إلى آخر.

ميزة أخرى هي القدرة على تشغيل الخوادم مباشرة من شبكة التخزين. باستخدام هذا التكوين، يمكنك استبدال الجهاز المعيب بسرعة وسهولة