Обеспечение сервисов в сетях хранения данных с использованием Виртуализатора

     В настоящее время все более осязаемой становится необходимость защиты и резервирования информации на уровне центра данных. Причин для выхода из строя центральных хранилищ сегодня немало: террористические атаки, сбои оборудования, природные катаклизмы, вирусы, человеческий фактор, неисправности электросетей и.т.д. В связи с этим остро встала проблема резервирования данных в реальном масштабе времени на удаленных резервных центрах.
     В странах ЕС и США уже существуют директивы на уровне правительств, обязывающие финансовые, государственные органы и экономообразующие отрасли внедрять у себя средства защиты информации от катастроф и резервирования ее для возможности альтернативного доступа. Недалек тот час, когда это коснется России и стран СНГ.
     Данные средства представляют собой набор дополнительных функций, которые либо поставляются с системой хранения данных, либо доступны от независимых производителей. Они обычно включают: создание моментальных снимков тома (snapshots), создание полной рабочей копии тома (snapclone), репликацию данных по расписанию (replication) и зеркалирование данных на уровне тома на удаленное хранилище (synchronous/asynchronous mirroring).
     Производители систем хранения данных (СХД) и программного обеспечения для СХД предлагают несколько концепций решения данной проблемы. Данный функционал может присутствовать в виде микрокода контроллера (Hitachi), в виде дополнительного серверного модуля (appliance) (EMC, HP, IBM), либо на уровне FC коммутатора (Cisco, Troika).
     Производители хранилищ данных брэнда A, перечисленные выше, рьяно заботятся о том, чтобы данный функционал работал только между «своими», т.е. членами одного и того же семейства моделей. В то же время, решения доступные от Cisco и LSI делают виртуализацию прозрачной для любых хранилищ и являются универсальными. Однако следует заметить, что оба подхода весьма на дешевы в реализации и доступны далеко не каждой организации.
     Мы предлагаем доступную по цене универсальную концепцию, основанную на многофункциональном программно-аппаратном комплексе, предназначенном для обеспечения виртуализации ресурсов хранения и резервирования данных в рамках внедрения планов по защите от катастроф в сетях хранения данных на предприятиях и в организациях.

1. Виртуализация хранилищ с использованием Виртуализатора

     В состав сети хранения данных, построенной с использованием программно-аппаратного комплекса Виртуализатор, могут быть включены устройства хранения от разных производителей, отличающиеся по производительности и способам подключения. Программно-аппаратный комплекс Виртуализатор играет роль шлюза, который устанавливается между физическими устройствами хранения (дисковыми массивами, подключающимися по протоколам Fibre Channel, SCSI или iSCSI) и пользовательскими серверами. Виртуализатор принимает на себя управление физическими ресурсами хранения в виде физических LUN и осуществляет их консолидацию и преобразование, представляя ресурсы хранения пользовательским серверам уже в виде виртуальных LUN, обладающих необходимыми характеристиками, а также обеспечивая выполнение разнообразных сервисов.
     При преобразовании физических ресурсов хранения в виртуальные появляется возможность осуществлять как деление физического LUN на несколько виртуальных LUN, так и объединять несколько физических LUN, в том числе расположенных на разных дисковых массивах, и не обязательно обладающих одинаковыми характеристиками, в один виртуальный LUN, обладающий суммарным объёмом. Это позволяет максимально эффективно использовать свободные ресурсы, имеющиеся на различных устройствах хранения.

     Виртуализатор обеспечивает следующие сервисы в сетях хранения:

• синхронное и асинхронное зеркалирование. Выполняется копирование операций записи на каждый из виртуальных LUN, назначенных для данного сервиса. В случае синхронного зеркалирования операция записи не считается выполненной до тех пор, пока не придёт подтверждение её выполнения от каждого включённого в зеркалирование устройства. При асинхронном зеркалировании такого подтверждения не требуется. Естественно, имеет смысл применять синхронное зеркалирование в случае использования высокоскоростных каналов связи между устройствами хранении и Виртуализатор. В случае выхода из строя любого из устройств хранения, участвующего в зеркалировании, пользовательские серверы смогут продолжить работу с LUN, для которого был обеспечен данный сервис, без существенных задержек и без потери данных.
  
• снэпшот и репликация – для каждого виртуального LUN может выполняться специальное копирование данных на блоковом уровне, позволяющее осуществить быстрое восстановление в случае выхода LUN из строя по различным причинам. Копирование может осуществляться как на то же самое устройство хранения (снэпшот), так и на любое другое устройство хранения, подключённое к Виртуализатору (репликация). Полное копирование данных необходимо только в начальный момент, затем требуется только копирование изменений на блочном уровне, что позволяет резко сократить количество данных, передающихся по каналам связи, и сократить объёмы, требующиеся для хранения копий. Это позволяет использовать данные сервисы как средство защиты от катастроф, размещая устройства для хранения резервной информации на удалении от основного центра хранения и используя для связи имеющиеся каналы связи, в том числе не обладающие высокой производительностью
  
• дублирование Виртуализатора. Имеется возможность устанавливать в сети хранения несколько Виртуализаторов (как правило – 2). Каждое из устройств постоянно находится в активном режиме, обеспечивая свой собственный набор сервисов. В случае выхода какого либо из серверов из строя оставшиеся Виртуализаторы перехватывают обеспечение сервисов, назначенных для вышедшего из строя устройства, таким образом, что пользовательские сервера не испытывают задержек при доступе к данным.

     На рисунке ниже представлено стандартное решение по обеспечению пользовательских серверов ресурсами хранения и соответствующими сервисами в сети с использованием двух устройств Virtualizer.

     Для создания инфраструктуры сети хранения данных в данном случае используются FC коммутаторы QLogic SANbox 5600Q с необходимым количеством портов. В схеме может использоваться как четыре, так и два коммутатора с соответственной конфигурацией зонирования, т.е. объединения подключённых устройств в группы и передачей прикладного трафика только между членами группы.
     Для подключения к сети хранения по протоколу FC в каждый из пользовательских серверов установлено по два высокоскоростных хост-адаптера QLogic.
     В качестве устройств хранения использовано 2 дисковых массива. Массивы подключены к каждому из коммутаторов с использованием каналов 4Gbit Fibre Channel.