Conceptos de Almacenamiento.

Una SAN es una infraestructura que proporciona almacenamiento y gestión del propio almacenamiento dentro de una empresa. Típicamente una SAN conecta uno o varios servidores con algún dispositivo de almacenamiento como se muestra en la siguiente figura.

Esta red de almacenamiento tiene como propósito liberar a la red local LAN del tráfico que originan, entre otras cosas, las copias de seguridad y además agregar sistemas de tolerancia a fallo, eliminar los puntos únicos de fallo, manejar grandes volúmenes de información, facilitar la recuperación, repartición y reasignación de espacio en disco.

Las SAN´s reducen al mínimo la necesidad de disponer de servidores equipados con grandes discos donde se almacena localmente la información y además permiten también tener un almacenamiento centralizado para multitud de sistemas de ficheros de sistemas operativos distintos como Windows, Unix, Linux, etc.

El hecho de que servidores y sistemas de almacenamiento compartan la misma red permite la transferencia de datos de tres maneras distintas:

– Entre servidor y almacenamiento. Es el modelo tradicional de interacción, aunque en el caso de una SAN el mismo dispositivo de almacenamiento puede ser accedido por múltiples servidores.

– Entre servidores. La propia SAN puede usarse como medio de comunicaciones entre servidores.

– Entre dispositivos de almacenamiento. La SAN permite la transferencia de datos entre sistemas de almacenamiento sin intervención directa de los servidores.

Son diversas las aplicaciones de una SAN. A continuación se enumeran algunas de ellas.

– Gestión centralizada: Una SAN permite agrupar los dispositivos de almacenamiento formando elementos especializados y separados de los servidores. Ya no necesitamos una tarjeta RAID y varios discos para cada servidor, con una cabina de discos y varios servidores en una SAN optimizamos la gestión del almacenamiento. La interconexión de todo el almacenamiento dentro de la misma infraestructura de red permite la utilización de las técnicas de gestión globales propias de las redes en una SAN.

– Protección de datos: La oportunidad de conectar unidades de cintas magnéticas a una SAN abre la posibilidad de descargar la red de datos del tráfico de copias (LAN-less backup), incluso si los elementos de la red tienen la funcionalidad adecuada se pueden realizar las copias de disco a cinta sin pasar por el servidor (server-free o server-less backup). Nuevas técnicas de protección de datos pueden implementarse en una SAN: mirroring entre dos volúmenes remotos, snapshots de volúmenes como paso intermedio para un volcado a cinta, etc.

– Alta disponibilidad: Una SAN permite que varios servidores tengan acceso al mismo volumen de datos por uno o varios caminos dependiendo de la topología y configuración de la misma. Es el escenario adecuado para los entornos críticos y para la implementación de clusters de servidores.

– Continuidad de negocio: Una SAN puede extenderse a largas distancias, incluso su tráfico puede ser encaminado a través de otras redes de área extensa. Esto permite soluciones de recuperación ante desastres.

Los componentes de una SAN se conectan entre sí principalmente por canales de fibra óptica (Fibre Channel).

El canal de fibra aprovecha todas estas tecnologías, tales como FDDI, SCSI, IP, etc. y permite seguir utilizando protocolos establecidos, funcionando a través de un cable de cobre de hasta 100 metros o de un cable de fibra óptica de hasta 10 kilómetros, posibilitando la colocación de dispositivos de almacenamiento en lugares seguros, un aspecto importante para cuestiones de recuperación en caso de desastre.

La interconexión de los nodos de una red de fibra se realiza mediante tres topologías físicas:

– Punto a punto (Point-to-Point): Conexión única entre dos nodos. Todo el ancho de banda es usado por estos dos nodos.

– Bucle arbitrado (Arbitrated Loop): En esta topología el ancho de banda es compartido entre todos los nodos conectados al bucle. Es similar al concepto de red Token Ring en el cual los nodos que lo componen forman una red en anillo y se van pasando el testigo de uno a otro. Para la conexión de todos los dispositivos de un bucle, hasta un total de 127, se utilizan concentradores (hubs).

– Conmutado (Switched): Permite múltiples conexiones concurrentes entre todos los nodos que estén conectados a un switch o red de switches (fabric).

1. Componentes de una SAN.

Los elementos que forman parte de una red de almacenamiento se pueden clasificar en tres grupos.

1.1.1.1 Servidores.

– Una red de almacenamiento debe ser una red abierta y heterogénea en la que entre a formar parte todo tipo de servidores con todo tipo de sistemas operativos que puedan acceder al almacenamiento de la red.

– La red entre los servidores y el almacenamiento será transparente a las aplicaciones, que verán los discos y cintas magnéticas compartidas como si fuesen dispositivos locales del sistema.

– Los servidores se conectan a la SAN mediante uno o varios adaptadores Fibre Channel (HBA, Host Bus Adapter).

– El sistema operativo deberá estar optimizado para la nueva situación:

– Número elevado de dispositivos.

– Varios caminos distintos alternativos para acceder al mismo dispositivo con reconfiguración automática en caso de caída de un camino.

Sistemas de ficheros adaptados a las nuevas capacidades de crecimiento.

1.1.1.2 Almacenamiento.

Los dispositivos de almacenamiento son la base de la SAN. La SAN libera el almacenamiento de tal manera que ya no forma parte de un bus particular de un servidor, es decir, el almacenamiento se externaliza y su funcionalidad se distribuye. Tanto unidades de cinta magnética o librerías y robots de cintas como cabinas de discos se conectan directamente a la red Fibre Channel (fabric).

Las cabinas de discos se diseñan teniendo en cuenta la importancia de la disponibilidad y seguridad de los datos contenidos en sus dispositivos. Elementos redundados e intercambiables en caliente: controladoras, módulos de caché, baterías, fuentes de alimentación, discos. El componente fundamental de una cabina de discos es su controladora, normalmente emparejada con otra igual.

Las controladoras se conectan a la SAN mediante puertos Fibre Channel y a la estructura interna de la cabina mediante buses SCSI o conexiones Fibre Channel internas formándose un doble bucle balanceado. Los discos serán dispositivos propiamente SCSI o discos Fibre Channel. Las controladoras tiene funcionalidades de redundancia y paridad tipo RAID, de acceso a los volúmenes o LUN por ellas gestionadas (LUN Masking) y capacidad de tomar el control del sistema transparentemente si su pareja falla.

1.1.1.3 Elementos de interconexión.

Toda la terminología de una red de datos se hereda en el mundo de las SAN para definir los dispositivos y elementos usados para interconectar los servidores con el almacenamiento.

Ya se ha mencionado al hablar del estándar Fibre Channel que existe cableado y conectores tanto para cobre como para fibra óptica multimodo y monomodo. Igualmente existen otros elementos como adaptadores de media (MIA), convertidores de interface (GBIC, SFP) y extensores para facilitar mayores distancias en los enlaces.

Un switch o conmutador es un equipo de red de alto rendimiento capaz de interconectar muchos dispositivos o interactuar con otros conmutadores. Al conjunto de conmutadores de una red se denomina fabric o switch fabric. Cualquier dispositivo conectado a un puerto de un conmutador puede conectarse con cualquier otro dispositivo de la red.

La infraestructura de conmutadores de una red es la encargada de encaminar todo el tráfico de un dispositivo a otro. También tienen la funcionalidad de restringir a qué puertos puede otro puerto conectarse mediante lo que se denomina “Port Zoning”, recomendado a la hora de mezclar en una misma SAN clusters de servidores y dispositivos de copia en cinta.

Un puente o bridge SCSI permite conectar dispositivos SCSI tradicionales a una red Fibre Channel. Existen también routers o encaminadores que permiten conectar una red Fibre Channel con otro tipo de redes: ATM (Asyncronous Transfer Mode ), IP.