“RED SAN”
Una red de área de almacenamiento, en inglés Storage
Area Network (SAN), es una red de almacenamiento integral. Se
trata de una arquitectura completa que agrupa los siguientes elementos:
- Una
red de alta velocidad de canal de fibra o iSCSI.
- Un equipo
de interconexión dedicado (conmutadores, puentes, etc).
- Elementos
de almacenamiento de red (discos duros).
Una SAN es una red dedicada al almacenamiento que está conectada a las
redes de comunicación de una compañía. Además de contar con interfaces de red
tradicionales, los equipos con acceso a la SAN tienen una interfaz de red
específica que se conecta a la SAN.
El rendimiento de la SAN está directamente relacionado con el tipo de
red que se utiliza. En el caso de una red de canal
de fibra, el ancho de banda es de aproximadamente 100 megabytes/segundo y
se puede extender aumentando la cantidad de conexiones de acceso.
La capacidad de una SAN se puede extender de manera casi ilimitada y
puede alcanzar cientos y hasta miles de terabytes.
Una SAN permite compartir datos entre varios equipos de la red sin
afectar el rendimiento porque el tráfico de SAN está totalmente separado del
tráfico de usuario. Son los servidores de aplicaciones que funcionan como una
interfaz entre la red de datos (generalmente un canal de fibra) y la red de
usuario (por lo general Ethernet).
Por otra parte, una SAN es mucho más costosa que un almacenamiento conectado en red (NAS) ya que la primera es una arquitectura
completa que utiliza una tecnología que todavía es muy cara. Normalmente,
cuando una compañía estima el coste total de propiedad (TCO) con respecto al
coste por byte,
el coste se puede justificar con más facilidad. Además es una red concebida
para conectar servidores, matrices (arrays) de discos y librerías
de soporte. Principalmente, está basada en tecnología fibre
channel y SCASI.
Índice
Definición de SAN
Una red SAN se distingue de otros modos de almacenamiento en red por el
modo de acceso a bajo nivel. El tipo de tráfico en una SAN es muy similar al de
los discos duros como ATA, SATA y SCSI. En otros
métodos de almacenamiento (como SMB o NFS) el servidor solicita un determinado
fichero, por ejemplo "/home/usuario/wikipedia". En una SAN el
servidor solicita "el bloque 6000 del disco 4". La mayoría de las SAN
actuales usan el protocolo SCSI para acceder a los datos de la SAN, aunque no
usen interfaces físicas SCSI. Este tipo de redes de datos se han utilizado y se
utilizan tradicionalmente en grandes mainframes como
en IBM, SUN o HP. Aunque recientemente[¿cuándo?]con la incorporación
de Microsoft se ha empezado a utilizar en máquinas con sistemas
operativos Microsoft Windows.
Una SAN es una red de almacenamiento dedicada que proporciona acceso de nivel
de bloque a varios Logical Unit Number (LUN). Un LUN, o
número de unidad lógica, es un disco virtual proporcionado por la SAN. El
administrador del sistema tiene el mismo acceso y los derechos al LUN como si
fuera un disco directamente conectado a la misma. El administrador puede
particionar y formatear el disco en cualquier medio que él elija.
Los protocolos de red utilizados en una SAN son Fibre
Channel e iSCSI. Una red de canal de fibra es una red muy rápida aislada
normalmente del tráfico de la red LAN de la empresa. Sin embargo, es muy cara.
Las tarjetas de canal de fibra óptica cuestan alrededor de mil dólares cada una[cita requerida][¿cuándo?]. También requieren
conmutadores especiales de canal de fibra. iSCSI es una nueva tecnología que
envía comandos SCSI sobre una red TCP/IP. Este
método no es tan rápido como una red Fibre Channel, pero ahorra
costes, ya que utiliza un hardware de red menos costoso.
A partir de desastres, como lo fue el "martes negro" en los
atentados del 11 de septiembre de 2001, la gente de TI
han tomado acciones al respecto, con servicios de cómo recuperarse ante un
desastre, cómo recuperar miles de datos y lograr la continuidad del negocio,
una de las opciones es contar con la red de área de
Antecedentes
almacenamiento; sin embargo, las compañías
se pueden enfrentar a cientos de ataques, por lo que es necesario contar con un
plan en caso de contingencia; es de vital importancia que el sitio donde se
encuentre la SAN, se encuentre en un área geográfica distinta a donde se ubican
los servidores que contienen la información crítica. Además, se trata de un
modelo centralizado fácil de administrar, puede tener un bajo costo de
expansión y administración, lo que la hace una red fácilmente escalable;
fiabilidad, debido a que se hace más sencillo aplicar ciertas políticas para
proteger a la red.
La mayoría de las SAN usan el protocolo de comunicaciones SCSI (iSCSI) para la
comunicación entre los servidores y los dispositivos de almacenamiento, aunque
no se haga uso de la interfaz física de bajo nivel. En su lugar se emplea una
capa de mapeo, como el estándar FCP.
Sin embargo, la poca flexibilidad que este provee, así como la distancia
que puede existir entre los servidores y los dispositivos de almacenamiento,
fueron los detonantes para crear un medio de conexión que permitiera compartir
los recursos, y a la vez incrementar las distancias y capacidades de los
dispositivos de almacenamiento.
Dada la necesidad de compartir recursos, se hizo un primer esfuerzo con
los primeros sistemas que compartían el almacenamiento a dos servidores, como
el actual HP MSA500G2, pero la corta distancia y la capacidad máxima de 2
servidores, sugirió la necesidad de otra forma de conexión.
Comparativas
Una SAN se puede considerar una extensión de Direct Attached Storage (DAS).
Donde en DAS hay un enlace punto a punto entre el servidor y su
almacenamiento, una SAN permite a varios servidores acceder a varios
dispositivos de almacenamiento en una red compartida.
Tanto en SAN como en DAS, las aplicaciones y programas de usuarios hacen
sus peticiones de datos al sistema de ficheros directamente. La diferencia
reside en la manera en la que dicho sistema de ficheros obtiene los datos
requeridos del almacenamiento.
En DAS, el almacenamiento es local al sistema de ficheros, mientras que
en SAN, el almacenamiento es remoto.
SAN utiliza diferentes protocolos de acceso como Fibre
Channel y Gigabit
Ethernet. En el lado opuesto se encuentra la tecnología Network-Attached Storage (NAS),
donde las aplicaciones hacen las peticiones de datos a los sistemas de ficheros
de manera remota mediante protocolos Server Message Block (CIFS) y Network File System (NFS).
DAS vs. NAS vs. SAN.
Estructura básica de una SAN
Las SAN proveen conectividad de E/S a través de las computadoras host y
los dispositivos de almacenamiento combinando los beneficios de tecnologías
Fibre Channel y de las arquitecturas de redes brindando así una aproximación
más robusta, flexible y sofisticada que supera las limitaciones de DAS
empleando la misma interfaz lógica SCSI para acceder al almacenamiento.
Las SAN se componen de tres capas:
- Capa Host:
esta capa consiste principalmente en servidores, dispositivos o
componentes (HBA, GBIC, GLM) y software (sistemas operativos).
- Capa
Fibra: esta capa la conforman los cables (fibra óptica) así como los SAN hubs y
los SAN switches como punto central de conexión para la
SAN.
- Capa
Almacenamiento: esta capa la componen las formaciones de
discos (Disk Arrays, memoria caché, RAID) y cintas empleados para
almacenar datos.
La red de almacenamiento puede ser de dos tipos:
- Red Fibre
Channel: la red fibre channel es la
red física de dispositivos Fibre Channel que emplea Fibre
Channel Switches y directores y el protocolo Fibre
Channel Protocol (FCP) para transporte (SCSI-3 serial sobre canal
de fibra).
- Red
IP: emplea la infraestructura del estándar LAN con hubs y/o switches Ethernet
interconectados. Una SAN IP emplea iSCSI para transporte (SCSI-3 serial
sobre IP).
Canal de fibra
Artículo principal: Canal
de fibra
Canal de fibra (Fibre Channel) es un estándar, que transporta en
gigabits, está optimizado para almacenamiento y otras aplicaciones de alta
velocidad. Actualmente la velocidad que se maneja es de alrededor de 1 gigabit
(200 MBps full-duplex). Fibre Channel soportará
velocidades de transferencia full
duplex arriba de los 400 MBps, en un futuro cercano.
Hay tres topologías basadas en Fibre Channel:
- Punto a punto (Point to Point).
- Bucle
Arbitrado (Arbitrated Loop).
- Tejido
Conmutado (Switched Fabric).
Fibre Channel Fabric
El “Tejido de Canal de Fibra” (Fibre Channel Fabric) fue diseñado
como una interfaz genérica entre cada nodo y la interconexión con la capa
física de ese nodo. Con la adhesión de esta interfaz, cualquier nodo
"canal de fibra", puede comunicarse sobre el Tejido, sin que sea
requerido un conocimiento específico del esquema de interconexión entre los
nodos.
Fibre Channel Arbitrated Loop
Esta topología, se refiere a la compartición de arquitecturas, las
cuales soportan velocidades full-duplex de 100 MBps o
inclusive de hasta 200 MBps.
Analógicamente a la topología Token Ring,
múltiples servidores y dispositivos de almacenamiento, pueden agregarse a mismo
segmento del bucle.
Hasta 126 dispositivos pueden agregarse a un FC-AL (Fibre Channel
Arbitrated Loop).
Ya que el bucle es de transporte compartido, los dispositivos deben ser
arbitrados, esto es, deben ser controlados, para el acceso al bucle de
transporte, antes de enviar datos.
Servicios Brindados por una Fabric
Cuando un dispositivo se une a una Fabric su información es registrada
en una base de datos, la cual es usada para su acceso a otros dispositivos de
la Fabric, así mismo mantiene un registro de los cambios físicos de la
topología. A continuación se presentan los servicios básicos dentro de una
Fabric.
- Login
Service: este servicio se utiliza para cada uno de
los nodos cuando estos realizan una sesión a la Fabric (FLOGI). Para cada
una de las comunicaciones establecidas entre nodos y la fábrica se envía
un identificador de origen (S_ID) y del servicio de conexión se regresa un
D_ID con el dominio y la información del puerto donde se establece la
conexión.
- Name
services: toda la información de los equipos
“logueados” en la Fabric son registrados en un servidor de nombre que
realiza PLOGIN. Esto con la finalidad de tener todas las entradas
registradas en una base de datos de los residentes locales.
- Fabric
Controller: es el encargado de proporcionar todas las
notificaciones de cambio de estado a todos los nodos que se encuentren
dados de alta dentro de la Fabric utilizando RSCNs (registro notificación
de estado de cambio).
- Management
Server: el papel de este servicio es proporcionar un
punto de acceso único para los tres servicios anteriores, basado en
"contenedores" llamados zonas. Una zona es una colección de
nodos que define a residir en un espacio cerrado.
Híbrido
SAN-NAS
Aunque la necesidad de almacenamiento es evidente, no siempre está claro
cuál es la solución adecuada en una determinada organización.
Elegir la solución correcta puede ser una decisión con notables
implicaciones, aunque no hay una respuesta correcta única, es necesario
centrarse en las necesidades y objetivos finales específicos de cada usuario u
organización.
Por ejemplo, en el caso concreto de las empresas, el tamaño de la
compañía es un parámetro a tener en cuenta. Para grandes volúmenes de
información, una solución SAN sería más acertada. En cambio, pequeñas compañías
utilizan una solución NAS.
Sin embargo, ambas tecnologías no son excluyentes y pueden convivir en
una misma solución.
Como se muestra en el gráfico, hay una serie de resultados posibles que
implican la utilización de tecnologías DAS, NAS y SAN en una misma solución.
Posibles configuraciones.
Características
- Latencia: una
de las diferencias y principales características de las SAN es que son
construidas para minimizar el tiempo de respuesta del medio de
transmisión.
- Conectividad:
permite que múltiples servidores sean conectados al mismo grupo de discos
o librerías de cintas, permitiendo que la utilización de los sistemas de
almacenamiento y los respaldos sean óptimos.
- Distancia: las
SAN al ser construidas con fibra óptica heredan los beneficios de esta,
por ejemplo, las SAN pueden tener dispositivos con una separación de hasta
10 km sin repetidores.
- Velocidad: el
rendimiento de cualquier sistema de cómputo dependerá de la velocidad de
sus subsistemas, es por ello que las SAN han incrementado su velocidad de
transferencia de información, desde 1 Gigabit, hasta actualmente 4 y 8
Gigabits por segundo.
- Disponibilidad: una de las ventajas de las SAN es que al tener mayor conectividad, permiten que los servidores y dispositivos de almacenamiento se conecten más de una vez a la SAN, de esta forma, se pueden tener "rutas" redundantes que a su vez incrementaran la tolerancia a fallos.
- Seguridad: la
seguridad en las SAN ha sido desde el principio un factor fundamental,
desde su creación se notó la posibilidad de que un sistema accediera a un
dispositivo que no le correspondiera o interfiriera con el flujo de
información, es por ello que se ha implementado la tecnología de
zonificación, la cual consiste en que un grupo de elementos se aíslen del
resto para evitar estos problemas, la zonificación puede llevarse a cabo
por hardware, software o
ambas, siendo capaz de agrupar por puerto o por WWN (World Wide Name),
una técnica adicional se implementa a nivel del dispositivo de
almacenamiento que es la Presentación, consiste en hacer que una LUN (Logical
Unit Number) sea accesible sólo por una lista predefinida de
servidores o nodos (se implementa con los WWN).
- Componentes: los
componentes primarios de una SAN son: switches,
directores, HBAs, servidores, ruteadores, gateways, matrices de discos y
librerías de cintas.
- Topología:
cada topología provee distintas capacidades y beneficios las topologías de
SAN son:
- Cascada
(cascade).
- Anillo
(ring).
- Malla
(meshed).
- Núcleo/borde
(core/edge).
- ISL (Inter
Switch Link, enlace entre conmutadores): actualmente las conexiones
entre los switches de SAN se hacen mediante puertos tipo
"E" y pueden agruparse para formar una troncal (trunk)
que permita mayor flujo de información y tolerancia a fallos.
- Arquitectura: los
canales de fibra actuales funcionan bajo dos arquitecturas básicas, FC-AL
(Fibre Channel Arbitrated Loop) y Switched Fabric,
ambos esquemas pueden convivir y ampliar las posibilidades de las SAN. La
arquitectura FC-AL puede conectar hasta 127 dispositivos, mientras
que switched fabric hasta 16 millones teóricamente.
Ventajas
Compartir el almacenamiento simplifica la administración y añade
flexibilidad, puesto que los cables y dispositivos de almacenamiento no
necesitan moverse de un servidor a otro. Tengamos en cuenta que, salvo en el
modelo de SAN file system y en los clústeres, el almacenamiento SAN
tiene una relación de uno a uno con el servidor. Cada dispositivo (o Logical
Unit Number, LUN) de la SAN es "propiedad" de
una sola computadora o servidor. Como ejemplo contrario, NAS permite a varios servidores
compartir el mismo conjunto de ficheros en la red.
Una SAN tiende a maximizar el aprovechamiento del almacenamiento, puesto
que varios servidores pueden utilizar el mismo espacio reservado para
crecimiento.
Las rutas de almacenamiento son muchas, un servidor puede acceder a uno
o "n" discos y un disco puede ser accedido por más de un servidor, lo
que hace que aumente el beneficio o retorno de la inversión, es decir, el ROI (Return
On Investment), por sus siglas en inglés.
La "red de área de almacenamiento" tiene la capacidad de
respaldar en localizaciones físicamente distantes. Su objetivo es perder el
menor tiempo posible o mejor aún, no perder tiempo, así que tanto el respaldo
como la recuperación son en línea.
Una de las grandes ventajas que también tiene es que proporciona alta
disponibilidad de los datos.
Una ventaja primordial de la SAN es su compatibilidad con los
dispositivos SCSI ya
existentes, aprovechando las inversiones ya realizadas y permitiendo el
crecimiento a partir del hardware ya existente. Mediante el empleo de
dispositivos modulares como hubs, switches, bridgesy routers,
se pueden crear topologías totalmente flexibles y escalables, asegurando la
inversión desde el primer día y, lo que es más importante, aprovechando
dispositivos SCSI de costo considerable como subsistemas RAID-SCSI a SCSI,
librerías de cintas o torres de CD-ROM, ya que a través de un bridge
Fibre Channel a SCSI podemos conectarlos directamente a la SAN. Puesto
que están en su propia red, son accesibles por todos los usuarios de manera
inmediata.
El rendimiento de la SAN está directamente relacionado con el tipo de
red que se utiliza. En el caso de una red de canal de fibra, el ancho de banda
es de aproximadamente 100 megabytes/segundo (1.000 megabits/segundo) y se puede
extender aumentando la cantidad de conexiones de acceso.
La capacidad de una SAN se puede extender de manera casi ilimitada y
puede alcanzar cientos y hasta miles de terabytes.
Una SAN permite compartir datos entre varios equipos de la red sin afectar el
rendimiento porque el tráfico de SAN está totalmente separado del tráfico de usuario.
Son los servidores de aplicaciones que funcionan como una interfaz entre la red
de datos (generalmente un canal de fibra) y la red de usuario (por lo general
Ethernet).
Desventajas
Por otra parte, una SAN es mucho más costosa que una NAS ya que la
primera es una arquitectura completa que utiliza una tecnología que todavía es
muy cara. Normalmente, cuando una compañía estima el TCO (coste total de
propiedad) con respecto al coste por byte, el coste se puede justificar con más
facilidad.
Protocolos
Existen protocolos básicos usados en una red de área de almacenamiento:
- FC-AL
- FC-SW
- SCSI
- FCoE
FC-AL
Protocolo Fibre Channel Arbitrated Loop, usado en hubs,
en el SAN hub este protocolo es el que se usa por excelencia,
el protocolo controla quién puede comunicarse, sólo uno a la vez en el baño.
FC-SW
Protocolo Fibre Channel Switched, usado en switches,
en este caso varias comunicaciones pueden ocurrir simultáneamente. El protocolo
se encarga de conectar las comunicaciones entre dispositivos y evitar
colisiones.
SCSI
Usado por las aplicaciones, es un protocolo usado para que una
aplicación de un equipo se comunique con el dispositivo de almacenamiento.
En la SAN, el SCSI se encapsula sobre FC-AL o FC-SW.
SCSI trabaja diferente en una SAN que dentro de un servidor, SCSI fue
originalmente diseñado para comunicarse dentro de un mismo servidor con los
discos, usando cables de cobre.
Dentro de un servidor, los datos SCSI viajan en paralelo y en la SAN
viajan serializados.
FCoE
Es una tecnología de red de computadoras que encapsula las tramas
de canal de fibra a través de redes Ethernet. Esto permite al canal de fibra
utilizar 10 redes Gigabit Ethernet (o velocidades más altas), preservando el
protocolo Fibre Channel. La especificación fue parte del Comité
Internacional de Estándares de Tecnologías de Información T11 FC-BB-5 estándar
publicado en 2009.
Seguridad
Una parte esencial de la seguridad de las redes de área de
almacenamiento es la ubicación física de todos y cada uno de los componentes de
la red. La construcción de un data
center es sólo la mitad del desafío, es el hecho de decidir dónde
pondremos los componentes de la red (tanto software como hardware)
la otra mitad y la más difícil. Los componentes críticos de la red, como pueden
ser los switches, matrices de almacenamiento o hosts los
cuales deben estar en el mismo data center. Al implementar
seguridad física, sólo los usuarios autorizados pueden tener la capacidad de
realizar cambios tanto físicos como lógicos en la topología, cambios como
pueden ser: cambio de puerto de los cables, acceso a reconfigurar algún equipo,
agregar o quitar dispositivos, entre otros.
La planificación también debe tomar en cuenta las cuestiones del medio
ambiente como puede ser la refrigeración, la distribución de energía y los
requisitos para la recuperación de desastres. Al mismo tiempo se debe asegurar
que las redes IP que se utilizan para gestionar los diversos componentes de la
SAN son seguras y no son accesibles para toda la compañía. También tiene
sentido cambiar las contraseñas por defecto que tienen los dispositivos de la
red para así prevenir el uso no autorizado.
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