Каждое современное предприятие, функционирующее в условиях современного рынка, неизбежно сталкивается с тем, что его сотрудники нуждаются во все больших объемах информации, которая была бы доступна постоянно. Это может быть как информация, касающаяся финансовой деятельности предприятия (партнеров, конкурентов, курсы валют или акций на определенную дату), так и данные, поступающие от внешних аппаратных систем предприятия. В условиях многопользовательского доступа, постоянного обращения к данным и резервным копиям наиболее функциональными являются дисковые системы хранения данных. В самом деле, несмотря на высочайшую надежность, ленточные системы хранения данных все еще не могут отвечать современным требованиям к скорости чтения/записи информации. При необходимости "иметь под рукой" резервную копию критически важной информации для максимально быстрого ее восстановления или для обеспечения максимальной доступности информации, хранение ее на лентах - далеко не самый лучший выбор. Между ненадежным, но быстрым SCSI жестким диском и медленной, но катастрофоустойчивой ленточной системой лучшим выбором являются должным образом организованные дисковые системы хранения данных.

Сетевая система хранения данных NAS (network attached storage) - самое зрелое сетевое решение для хранения данных - было изначально разработано для организации совместного доступа к данным в локальной сети. Для этого функции менеджера томов и файловой системы передаются в систему хранения. В NAS-среде серверы подключаются к системе хранения через стандартную сеть Ethernet и используют для обращения к данным такие протоколы файлового доступа, как NFS и CIFS. Все вызовы локальных файловых систем клиентов переадресуются NAS-устройству, обеспечивающему совместный доступ к файлам для всех клиентов. NAS-устройство предоставляет клиентам файловый сервис самостоятельно и освобождает серверы от задач по управлению данными.

NAS-системы имеют самую низкую совокупную стоимость владения (ТСО) среди всех существующих систем хранения, но до недавнего времени они отличались относительно невысокой емкостью и производительностью. Однако сейчас, благодаря появлению сетей Gigabit Ethernet и NAS-устройств корпоративного класса, NAS-решения значительно чаще используются для корпоративных приложений в таких средах, как центры обработки данных, и в особенности там, где простота эксплуатации имеет большое значение.

Архитектура NAS оптимизирована таким образом, чтобы основанные на ней системы имели преимущество перед серверами общего назначения - как по цене, так и по производительности. По сути, эти системы представляют собой серверы, которые выполняют только одну функцию - файлового сервиса, но выполняют ее очень хорошо. Подобные "тонкие" файл-серверы иначе называются файлерами (filers). Файлеры просты в администрировании и легко подсоединяются прямо к сети, обеспечивая клиентам непосредственный доступ к их ресурсам. Они особенно полезны в сложной гетерогенной среде, где и клиенты, и серверы работают под управлением разных ОС.

Файлеры используют также Network Data Management Protocol (NDMP), который позволяет удаленно запускать резервное копирование с диска на магнитную ленту. Из сетевых технологий, в основном, применяются Fast/Gigabit Ethernet, FDDI и АТМ.

От серверов общего назначения файлеры отличаются упрощенной ОС и оптимизированной по скорости доступа файловой системой. ОС файлеров, которая обычно располагается во флэш-памяти и предустанавливается фирмой-производителем, освобождена от всех функций, не связанных с обслуживанием файловой системы, таких, как графический интерфейс и выполнение прикладных вычислений. Простая архитектура обеспечивает быстрый ответ и очень высокую скорость передачи данных, без какой-либо сложной конфигурации аппаратных средств или ручной настройки производительности. Файлеры проектируются так, чтобы вся их вычислительная мощность фокусировалась исключительно на операциях обслуживания и хранения файлов.

Чтобы подсоединить NAS-устройство к сети, не нужно модифицировать эту сеть или устанавливать какую-либо специальную аппаратуру. Благодаря этому легко расширить емкость массовой памяти в корпоративной сети, не останавливая ее работу. Как только NAS-устройство подключается к сети, его ресурсы становятся доступными для пользователей. Нет необходимости в загрузке дополнительного ПО или конфигурации рабочей станции: устройства интегрируются с сетью автоматически. У пользователя просто появляются дополнительные диски, к которым он получает прямой доступ, не нагружая излишне серверы приложений.

Из преимуществ централизованных хранилищ данных стоит отметить высокую надежность, практически неограниченную масштабируемость, высокую скорость доступа к данным, а также операций архивирования-восстановления, возможность создания локальных и удаленных копий данных, централизованное управление.

Компания Network Appliance (www.netapp.com) первой начала выпуск специализированных устройств сетевого хранения данных NAS и до сих пор остается признанным лидером в этой области. По данным IDC, на ее долю приходится почти половина рынка подобных устройств.

Унифицированные системы хранения компании NetApp не привязаны к какой-либо одной операционной среде, UNIX или Windows.

Встроенная в файлеры ОС Data ONTAP реализована на основе микроядра и оптимизирована для работы с файлами, в частности, операций доступа к файлам, защиты информации, управления правами доступа и т.п. Рассмотрим наиболее интересные функции Data ONTAP, обеспечивающие надежность хранения данных и простоту управления устройствами.

Резервное копирование. Технология Snapshots

Система резервного копирования - неотъемлемая часть любого решения для хранилища данных. Network Appliance предлагает использовать стандартизованный способ построения системы резервного копирования. Для минимизации кода в ОС Data ONTAP не включены функции поддержки сложных систем типа ленточных или магнитооптических библиотек. Вместо этого предлагается использовать стандартный способ управления этими устройствами из любого ПО резервного копирования, например, ARCserve BrightStore, Legato Networker, Veritas NetBackup и др.

Чтобы исключить передачу архивируемых данных по сети, серверы NetApp используют отдельное подключение архивных устройств по каналам SCSI (прямое подключение) или Fibre Channel (возможно подключение к сети хранения данных - SAN).

ПО резервного копирования может управлять библиотекой, подключенной к NetApp Filer напрямую или через сеть хранения, используя стандартный протокол NDMP (Network Data Management Protocol). Он позволяет серверу резервного копирования по IP-сети управлять как NAS-сервером, так и подключенной к нему библиотекой. При этом по локальной сети осуществляется только управление, данные же по ней не передаются.

Нетрудно представить себе, каким кошмаром может быть резервирование и восстановление информации при ее объеме в 1 Тбайт и более. Однако устройство NetApp облегчает выполнение этих операций, периодически делая "снимки" (snapshots) хранящейся информации. Надо отметить, что функции Snapshots - "мгновенные снимки" - нет больше ни в одной файловой системе. Мгновенный снимок - это "замороженная", доступная только для чтения копия файловой системы, в которой сохраняются все указатели на все дисковые блоки, использующиеся в момент снимка. После сохранения снимка он остается неизменным, несмотря на изменения в файлах, обновляющие набор указателей. Использование моментальных снимков не отражается на производительности, а нагрузка на дисковую систему является минимальной за счет сохранения отдельных 4-килобайтных дисковых блоков вместо целых файлов. Сохранение моментальных снимков может выполняться автоматически согласно установленному расписанию. Одновременно можно сохранить до 255 моментальных снимков на каждую файловую систему.

Моментальные снимки предоставляют пользователю возможность почти мгновенного восстановления файла после случайного удаления, а также возможность возврата к одной из старых версий файла. Это может снять значительную нагрузку с плеч системных администраторов, сокращая число запросов со стороны пользователей на восстановление файлов с ленты. В результате пользователи систем NetApp часто отзываются о моментальных снимках как о средстве, которое они смогли оценить по достоинству, когда приобрели определенный опыт работы с ним, и со временем стали больше нуждаться в них. Кроме того, моментальные снимки могут быть превращены в активную файловую систему, а также продублированы на удаленных машинах для создания зеркальных копий данных.

Такие "снимки" исключают проблемы, связанные с блокированием файлов, нередко возникающие при резервном копировании информации на ленту.

SnapRestore

Данная функция обеспечивает мгновенный (1 Тб данных в течение 2-3 секунд) возврат к снимку тома, сохраненному с помощью функции Snapshot, т.е. к сохраненному ранее образу данных. Эта технология дает возможность кардинально уменьшить время восстановления данных в случае их повреждений, связанных с ошибками пользователей или с программными ошибками.

SnapMirror

Эта функция зеркалирования позволяет создавать удаленные копии данных и в дальнейшем поддерживать синхронность этих удаленных копий. Разработчики считают SnapMirror идеальным решением для обеспечения сохранности данных. Удаленная копия поддерживается в асинхронном режиме, что позволяет применять для репликации пакетные среды передачи с невысоким гарантированным качеством сервиса.

FilerView

Данная функция выполняет удаленное конфигурирование устройства по протоколу HTTP с помощью любого Web-браузера. Все операции по установке, настройке и мониторингу оборудования можно осуществлять через интернет.

ОС Data ONTAP поддерживает сетевые файловые системы NFS для UNIX и CIFS для Windows NT. При этом Data ONTAP обеспечивает пофайловый контроль доступа и контроль блокировок вне зависимости от используемой сетевой файловой системы. В домене Windows сервер Network Appliance может функционировать как входящий в домен сервер, который обращается к контроллерам домена за подтверждением авторизации пользователей. Работая в среде UNIX, сервер может получать информацию для авторизации пользователей по протоколу NIS. Система поддерживает управление по протоколам SNMP и HTTP.

Отказоустойчивость

Обеспечение непрерывного доступа к данным - это ключевая задача, которую решает централизованная система хранения, и компания Network Appliance уделяет ей повышенное внимание. Для обеспечения надежности используются следующие средства, стандартные для оборудования корпоративного класса:

• поддержка RAID;
• возможность горячей замены дисков;
• поддержка дисков горячего резерва;
• дублированные источники питания с возможностью горячей замены;
• возможность подключения к двум независимым линиям электропитания;
• подключение к локальной сети по нескольким каналам с организацией транковых и резервных соединений;
• поддержка кластерных систем.

Выпускаемые Network Appliance продукты позволяют создавать системы хранения объемом до 96 Тбайт. Все серверы используют ОС Data ONTAP. Они различаются аппаратными характеристиками - типом и количеством процессоров, объемом памяти и т. п.

Стоит особо остановиться на способах подключения к ЛВС и кластерных системах. NetApp Filer позволяет организовать подключение к ЛВС по нескольким каналам связи двумя различными способами. Во-первых, при подключении нескольких каналов связи к одному и тому же коммутатору сети их можно объединить в один логический транковый канал для повышения производительности. Во-вторых, при подключении каналов связи к разным коммутаторам сети можно повысить надежность системы, сделав один из каналов основным, а другой - резервным. При обрыве основного канала резервный автоматически берет на себя его функции.

Выбор между этими двумя вариантами зависит от того, что важнее - надежность или производительность. Можно создать и комбинированную систему, подключив сервер двумя двойными каналами Fast/Gigabit Ethernet к двум разным коммутаторам локальной сети. Наиболее высокой степени надежности можно достичь, используя кластерную конфигурацию. Объединившись в кластер, два сервера в нормальном режиме работают совершенно автономно, а в случае выхода из строя одного из серверов другой берет на себя его функции. При этом сохраняется доступ ко всем данным, но возможно некоторое падение производительности.

Специализированная журналируемая файловая система (WAFL - Write Anywhere File Layout) обеспечивает эффективную поддержку работы RAID, позволяет динамически расширять размеры томов, добавлять новые диски и т. д.

В файлерах NetApp для защиты дисков используется их объединение в RAID-4, несмотря на то, что наиболее распространенным является объединение дисков в RAID-5. Это связано с тем, что массивы RAID уровня 4 характеризуются более высокой масштабируемостью, а объемы их томов можно легко изменять в динамическом режиме. По мнению разработчиков, оптимизация аппаратной архитектуры и ПО в файлерах позволила свести к минимуму падение производительности на операциях записи, характерное для RAID уровней 3-5.

Для того чтобы удовлетворить спрос на более надежные и одновременно недорогие RAID-решения, NetApp выпустила новую версию технологии RAID под названием RAID Double Parity (RAID DP) - RAID с двойным контролем четности. Технология RAID DP реализована во всех системах хранения NetApp и значительно увеличивает отказоустойчивость систем хранения. Расчет на основе стандартной формулы MTTDL (Mean Time То Data Loss) среднего времени наработки до потери данных показывает, что при использовании на тех же самых дисках технология RAID DP обеспечивает примерно в 10,000 раз более надежную защиту данных, чем технология RAID с одинарным контролем четности. RAID DP обеспечивает значительно лучшую защиту данных, чем RAID-1, по цене примерно RAID-4. Являясь исключительно надежными, системы на базе RAID DP имеют самую низкую совокупную стоимость владения среди всех RAID-систем.

Обычная RAID-4 группа состоит из нескольких дисков с данными и одного диска контроля четности. В массивах RAID DP в каждой RAID-группе имеется два диска контроля четности. Как и в RAID4 массивах, первый диск контроля четности в массивах RAID DP хранит "горизонтальную" контрольную информацию, дополнительный же диск используется для хранения "диагональной" контрольной информации. Благодаря такой двойной защите данные не теряются даже в случае отказа двух дисков в одном массиве.

В Европе продукцию компании NetApp поставляет немецкий концерн Fujitsu Siemens Computers - лидер европейского компьютерного рынка, который 27 сентября в Минске проводит семинар совместно со своим партнером в Беларуси - ИП "ИТЦ-М", посвященный современным серверным технологиям, системам хранения данных, опыту внедрения, эксплуатации и сопровождения серверов в крупных ВЦ и др. В ходе проведения семинара специалисты и руководители служб ИТ/АСУ, работающие в этой области, смогут ознакомиться с оборудованием, пообщаться со специалистами крупнейшего в Европе производителя серверов и компьютерного оборудования, а также получить исчерпывающую информацию по всем интересующим их вопросам. Форму для регистрации можно найти на сайте www.itc.by или по телефону 262-50-23 (Марина Тимошевич).

Михаил ЧУПРИНСКИЙ,
специалист ИП ИТЦ-М,
[email protected],
тел. 216-10-13