Nouveaux Systèmes de stockage de
données (SAN/NAS)
Par : GOEBEL Georges
georges@goebel.tv
Plan
 Mise en contexte
 Storage Area Networks
• Architecture Fibre Channel
 Network Attached Storage
 Exemple d’un serveur NAS
• EMC2 Celerra
 Conclusion
 Démonstration
 Questions - Réponses
Mise en contexte
 De nos jours la quantité des données augmente
 Comment garantir l’accès aux données 24h/24h et
7j/7j ?
 Grand centre de stockage
• Solution propriétaire
 « Open System »
• Architecture i386, SCSI, TCP/IP, …
• Avant plusieurs années pas de solution dans l’immédiat
Storage Area Network
 Caractéristiques :
•
•
•
•
Augmenter la capacité de stockage des serveurs particuliers
Accès multiples et directs aux mêmes données
Séparation de lieu (serveur et sauvegarde)
Intégration des solutions back up (tape libraries)
 Avantages :
• Haute disponibilité des données
• Redondance des données
Storage Area Network
 Composé de :
• Serveurs
• Groupes de disques (Storage Array)
• Fibre Channel Switch/Hub, SCSI, iSCSI, …
 Serveur
• Rendre les données accessibles à l’extérieur
• File System, Base de données, Vidéo, …
 Storage Array (SA)
• Groupe de disques magnétiques en RAID (Redundant
Array of Inexpensive Disks)
Storage Array (SA)
 Chaque groupe est un RAID de disques !
Storage Array : RAID
 RAID 0 : Striping
• 2 disques physiques-> visible 1 disque virtuel avec la capacité
des 2 disques
• Aucune protection contre un crash
 RAID 1 : Mirroring
• La même information se trouve sur 2 disques différents
• Bonne protection contre un crash d’un disque
 RAID 5 :
• 3 disques données + 1 disque avec parité
• Striping des 3 disques données
• -> réduit le nombre des disques pour la même sécurité
 Autre : RAID S (parité distribué), RAID 7 (5 + 1)
SAN : Connectivité
 Connexion entre Serveur et SA
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•
•
•
Parallèle (S/390 Mainframe)
ESCON (Mainframe)
SCSI (Open System)
Fibre Channel (Open System)
 Avantage du « Open System »
• Indépendance d’un fournisseur / marque
• Plus de choix
SCSI vs Fibre Channel
 Caractéristiques
• SCSI :
• Distance maximale : 19 – 25 m
• Débit maximal : 20-40 MB / seconde
• Protocole : SCSI (Small Computer System Interface)
• Fibre Channel :
•
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•
Distance maximale : 300 – 500 m (10km – 60km)
Débit maximal : 100 MB / seconde
Protocole : SCSI encapsulé (frame based protocol)
Possibilité d’utiliser d’autres services à travers le même fil (Vidéo, SCSI, réseau)
 Trouver un compromis
• Prix Solution FC = 1.5 * Prix Solution SCSI
• Mais : Fibre Channel est le futur
SAN : Fibre Channel topologie
 Différentes connexions entre Serveur et SA possibles
 Point à Point
• Bande passante et accès exclusif garantie (QoS garanti)
• Comparable à SCSI
SAN : Fibre Channel topology
 Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL)
• Daisy Chain
• 127 nœuds au maximum
• Bande passante complète mais accès partagé
 Désavantage : Single Point of Failure !
SAN : Fibre Channel topology
 Fibre Channel Hub
• Comme Daisy Chain mais sans « Single Point of Failure »
SAN : Fibre Channel topology
 Fibre Channel Switched Fabric (FC-SW)
• Administration en un point central
• No Single Point of failure
• Chaque nœud gère une connexion point à point
SAN : High Availability
SAN : High Availability avec distance topologie
 Connexion entre les « Fabric Switch »
• connexion « long wave » -> 10 km ( nouvelle technologie 60 km )
• Seulement possible entre switch, les nœuds ne le supportent pas
connexion « long wave »
SAN : Produits
 Sun
• StoreEdge Series
 IBM
• FAStT200 storage server, FAStT400 storage server, …
 EMC2
• EMC CLARiiON Midrange Storage Systems, …
 HP
• Disk System 2100…2405, HP Surestore series, …
 Autres
• Hitachi, Broadcom,…
Network Attached Storage
Network Attached Storage
 NAS HEAD : Groupement de machine(s) (cluster) offrant les données
persistantes (SAN) à l’extérieur à travers le protocole TCP/IP
 Caractéristiques :
• Haute disponibilité (High Availability)
• Groupes redondantes de disques (redundant storage array)
• Serveurs redondants (redundant server)
• Redémarrage automatique et disponible endéans quelques minutes
• Haute performance (High Performance)
• Système d’exploitation optimisé I/O pour serveurs de fichiers
• Connexion multiple entre Serveurs et SA (distribution de charge)
• Cache sur SA
Network Attached Storage
 Caractéristiques (suite):
• Servir le plus grand nombre de requêtes en réseau
simultanément
• « Content on demand »
• « Video on demand »
• Supporter des « File system » multiples
• CIFS (Common Internet File System)
• NFS (Network File System)
• Diminution des efforts d’administration
• Gestion centralisée (bien sûr redondante)
• Extensibilité (Scalability)
• Utilisation des composants standards (PC, FC, …)
Différence SAN et NAS
 SAN
• Connexion
• FC ou SCSI
 NAS
• Connexion réseau
• Ethernet, FDDI, ATM
• Serveurs connectés avec FC
peuvent accéder à SAN
• Toute machine dans le réseau
peut accéder à NAS
• Protocole : Encapsulated SCSI
• Protocole : TCP/IP, CIFS,
HTTP
• Peu de overhead 100 MB/sec
• Next generation -> 200 MB/sec
• Bloque I/O
• 10 km
• FS géré par serveurs
• Configuration par serveurs
• Overhead mais GB Ethernet
• 1 GB Ethernet -> 80 MB/sec
• Fichier I/O
• Mondial
• FS géré par NAS Head
• Configuration par Head Unit
NAS Head
 Machine qui est connectée :
• NIC -> réseau TCP/IP
• HBA -> SAN (Fibre Channel)
 Administration du NAS à partir d’un interface web
NAS Head
 3 composants :
• Serveurs de fichiers redondants
• Stations de contrôle redondantes
• Groupes de disques (storage array)
 Hardware utilisé
• Serveurs de fichiers et stations de contrôle
• I386, FCA redondant, alimentations redondant, …
• DART (Data Access in Real Time)
Linux I/O optimisé
NAS Head
 Stations de contrôle (CS)
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•
•
•
Installation, mise à jour des logiciels
Calcul de la performance des serveurs de fichiers
« Phone Home »
« Dial In »
Communication avec les serveurs de fichiers via RPC sur un
réseau privé.
NAS Head
 Serveurs de fichiers (FS)
• Transfert des données entre Client et le SAN
• Téléchargement des logiciels de la station de contrôle lors du
démarrage
• Configuration à l’aide de la Management Software de la
station de contrôle
• Redémarrage automatique lors d’une erreur
• Connexion Fibre Channel avec SAN
• Dynamic Multipathing
• Serveurs de fichiers « Hot Spare »
NAS : Exemple EMC2 Celerra
 Nécessité d’un disque physique sur le SA
 Divisé en 6 Volumes :
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Vol 00 : OS pour la station de contrôle active
Vol 01 : OS pour la station de contrôle passive
Vol 02 : Boot partition pour les FS et CS
Vol 03 : Système BD sauvegardant la configuration du NAS
Vol 04 : Journaled FS. Protocole de toutes les opérations sur le
File System (fast recovery). Changement niveau « block » !
• Vol 05 : Données de log
EMC2 : Control Disk
Conclusion
 SAN
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Bon système de sauvegarde pour les Open System
Favoriser Fibre Channel
Accès au block (applications comme ORAC, OCFS, GFS, …)
Beaucoup de produits de différents producteurs
Bon rapport Prix/Disponibilité
Devient intéressant pour les PME
Mais :
• distance maximale 10km entre SA et Serveur
• Configuration par serveur
Conclusion
 NAS
• Extensibilité (Scalability)
• Facile d’ajouter des FS ou SA supplémentaires
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•
•
Facilite l’administration
Support de multiple FS
Distance entre Client et NAS-HEADs : mondial
Mais : Une solution NAS/SAN avec FC est très chère
• « THE NETWORK IS THE COMPUTER » ® Sun
Microsystem 1982
Matériel
Bibliographie
 Storage Area Networks / Network Attached
Storage : « Hohe Datenverfügbarkeit durch
Speichernetzwerke »
• ISDN : 3-8273-1871-8
 Implementing the IBM TotalStorage NAS 300G
• http://www.ibm.com/redbooks
Démonstration du Red Hat GFS
 Mise en place d’un SAN
 RedHat GFS -> logical volume manager
 « Mount » d’une clé USB comme « block device »
à travers le réseau sur les nœuds du cluster
 Création d’un GFS sur la clé USB
 « Mount » du FS sur deux machines différentes en
même temps.
 Visualiser un accès multiple à un fichier
Schéma : Shared disk (block device)
Questions - Réponses
 ???