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Charla preparatoria oposición TIC 2009

Charla preparatoria oposición TIC 2009. Redes de Almacenamiento y Tecnologías de Backup. Juan Francisco Ramos – Miembro de Preparatic XVIII. Evolución del almacenamiento - SCSI. Primera revolución: Estándar SCSI (años 80)

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  1. Charla preparatoria oposición TIC 2009 Redes de Almacenamiento y Tecnologías de Backup Juan Francisco Ramos – Miembro de Preparatic XVIII 30-05-2009 Preparatic XVIII

  2. Evolución del almacenamiento -SCSI • Primera revolución: Estándar SCSI (años 80) • Interfaz mucho más evolucionada que IDE/ATA (rendimiento, fiabilidad, mayor número de dispositivos). • Evolucionó fundamentalmente como conexión de almacenamiento en servidores: DAS (Direct Attached Storage) • Evolución constante de la velocidad, fiabilidad y número de dispositivos en bus. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  3. Evolución SCSI 30-05-2009 Preparatic XVIII

  4. SCSI • Problemas SCSI: • Transmisiones problemáticas (ruido en el bus) • Problemas de distancia • No se pueden compartir dispositivos • SCSI se ve como tecnología “local” 30-05-2009 Preparatic XVIII

  5. SAN • Cambio de Concepto: Storage Área Network • Almacenamiento visto como recurso en “red” • Conceptos similares a la red de comunicaciones • Flexibilidad (distancia, número de dispositivos, arquitectura, seguridad, fiabilidad). 30-05-2009 Preparatic XVIII

  6. SAN • Fibre Channel vs Fiber Channel: • Fibre Channel: conjunto de estándares de comunicaciones, diseñado especialmente para la conexión de dispositivos de almacenamiento. Estandarizado por el T11 Technical Comitte del INCITS (InterNational Committee for Information Technology Standards) perteneciente a ANSI • Fibre Channel: Medio físico de transmisión (cable de fibra óptica) • Fibre Channel Protocol (FCP): protocolo de transporte que encapsula comandos SCSI • Tamaño de Trama: 2148 bytes (cabecera: 28 bytes) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  7. SAN • Fibra multimodo o monomodo • Multimodo: long. De onda menores. Núcleo de 50 o 62,5 micras (90m) • Monomodo: grandes distancias (10KM). Núcleo de 9 micras. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  8. SAN – Topología loop • Inicialmente, los dispositivos que implementaban el protocolo lo hacían formando un lazo (HUB). 30-05-2009 Preparatic XVIII

  9. SAN – Topología loop • Cada dispositivo en el loop tenía un identificador de 8 bits (AL_PA) aunque sólo 126 se pueden direccionar realmente 30-05-2009 Preparatic XVIII

  10. SAN – Topología loop • Problemas del HUB: TODOS!!! • Comparten ancho banda • Todas las tramas han de ser leídas por todos los dispositivos • Problemas de ruido en el bus!! • SOLUCIÓN: Red Conmutada --- modo FABRIC 30-05-2009 Preparatic XVIII

  11. SAN – Topología Fabric • Switches de fibra: concepto similar a las redes de comunicaciones. • Envío de tramas exclusivamente entre los dispositivos involucrados en la comunicación • Nuevo direccionamiento de 24 bits por dispositivo (FCID) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  12. SAN - Topología Fabric • Esquema de direccionamiento FABRIC: Loop PublicLoop Fabric 00 00 PP LL LL PP LL LL 00 30-05-2009 Preparatic XVIII

  13. SAN - Fabric 30-05-2009 Preparatic XVIII

  14. SAN - WWN • WWN: identificador hardware de 64 bits estandarizado por la IEEE http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.hml • WWN equivale a la MAC en el mundo de las comunicaciones • FCID equivale a la dirección IP 30-05-2009 Preparatic XVIII

  15. SAN - Zoning Si conecto un host a un fabric.......¿Qué veo?: • Todo o nada, depende de la configuración por defecto • La asignación de recursos a los host se realiza mediante el ZONING. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  16. SAN - Zoning ZONING: • Zona: listado de dispositivos (host, arrays, librerías...) que tienen la comunicación entre ellos permitida. • Habitualmente un host y sus dispositivos (arrays y librerías) • Se pueden crear zonas por puerto o por WWN. • Ventajas del zoning: Eliminación de errores por accesos indebidos, aislamiento de entornos, facilidad de administración etc.. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  17. SAN – Servicios Fabric Servicios ofrecidos por el fabric: • Flogin: después de levantar el link físico, el dispositivo se une al fabric mediante un Flogin. Recibe el FCID. • Name Server: Responsable del directorio de información de los dispositivos conectados al switch. • Routing: Protocolo FSPF (similar a OSPF). • Zoning: Asignación de los recursos de almacenamiento a los host. • SCN: comunicación interna del switch para actualizar el estado de los puertos • SCR: El nodo se registra para recibir actualizaciones sobre el estado del fabric • RSCN: Usado por el host o el switch para comunicar cambios. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  18. SAN ISL: Inter Switch Connection 30-05-2009 Preparatic XVIII

  19. Cabinas de discos • Ofrecen LUN’s (logical Unique Number) a los hosts. • Desde 8 -10 discos hasta 2000 discos en un solo array (EMC DMX, HP XP, IBM Shark etc...) • Disponen de varios puertos de fibra que se conectan al fabric. • Cada puerto, ofrece almacenamiento a los host: • LUN Mapping: asignar determinadas LUN’s a determinados puertos • LUN Masking: asignar privilegios de acceso a la LUN a determinados WWN de hosts. • Con la configuración de zoning permites al host contactar con el puerto del array. Con el lun masking permites al host acceder a la LUN. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  20. Cabinas de discos- Fiabilidad • RAID level para protección de la información : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 10 • Disco de hot spare: Disco sin utilizar reservado para reconstruir la redundancia en caso de fallo de otro disco • Redundancia en controladoras 30-05-2009 Preparatic XVIII

  21. Cabinas de discos – Nuevas tecnologías • Diferentes discos: FC, SAS, FATA, SATA, SSD (extremadamente rápidos: tiempos de acceso de microsegundos!!) • NAS • iSCSI • Thin provisioning • Jerarquía en el almacenamiento • Puertos de replicación 30-05-2009 Preparatic XVIII

  22. Cabinas de discos - NAS • Se almacenamiento utilizando la red de comunicaciones • Los host acceden a los discos con protocolos como NFS o CIFS • Ventajas: infraestructura más barata al suprimir HBA’s, puertos de fibra, cables etc.. • Inconvenientes: • NFS, CIFS no están optimizados para rendimiento. • Todas las implicaciones del tráfico de red ethernet. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  23. iSCSI • Internet Small Computer System Interface RFC 3720 de IEEE. • Se ofrecen discos por la LAN • Se mapean como discos locales, no importados por medio de NFS, CIFS • Se accede a ellos por las tarjetas Ethernet • Las tarjetas Ethernet ha de soportar acceso iSCSI (drivers especiales). • Tecnología poco utilizada (menor éxito del esperado) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  24. iSCSI • Se necesita un iniciador y un target 30-05-2009 Preparatic XVIII

  25. Cabinas de discos – Thin provisioning • Consiste en darle al host un disco de un tamaño que realmente es de otro menor. • Necesita ser soportado por el sistema de ficheros, aplicación etc.. • Surge como necesidad de una gestión más racional del almacenamiento • Exige mayor nivel de administración • La reducción de costes depende de cada organización. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  26. Cabinas de discos – Jerarquización • En una organización grande, la administración de numerosas cabinas de discos puede ser costosa. • No todos los host tienen las mismas necesidades de rendimiento, disponibilidad etc... • SOLUCIÓN: Jerarquización + virtualización + movimiento online = (Information Lifecycle ManagementI) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  27. Cabinas de discos – Jerarquización • A una cabina de gama alta, se le conectan cabinas de cualquier gama (alta, media y baja) • La cabina principal, permite controlar todas las cabinas conectadas. • Pasamos al concepto de ofrecimiento de discos en función de la necesidad sin conocer su origen. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  28. CHIP CHIP HP EVA IBM LUN MSA1000 HP XP FC CHIP FC CHIP HDS SAN MSA1500 External Storage EMC Hosts XP Disk Array Ejemplo: Cabina principal HP XP 24000 30-05-2009 Preparatic XVIII

  29. Cabinas de discos – Movimiento en caliente de datos • Racionalización del uso del almacenamiento • En función de una política definida por el administrador (número de accesos, IO’s, antigüedad de acceso...), la cabina migra los datos de manera transparente de unos discos a otros. • Dos modos de ejecución: • Por software: appliance conectado a la SAN que maneja y gestiona el almacenamiento y su uso • La propia cabina de discos ofrece esta funcionalidad, gestionando las distintas tecnologías conectadas a él (discos SATA, FC, cabinas nivel medio/bajo etc..) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  30. production site replication site replication engine DWDM/FCIP SAN SAN SAN SAN 06:20 Cabinas de discos - Replicación • Múltiples objetivos: cluster con nodos remotos, backup, recuperación de desastres etc... • Dos modos: replicación síncrona y replicación asíncrona 30-05-2009 Preparatic XVIII

  31. Cabinas de disco – Replicación • Tres tecnologías básicas: fcip, WDM y SONET 30-05-2009 Preparatic XVIII

  32. Cabinas de discos – Replicación síncrona/asíncrona • Síncrona: 100 - 300km Depende de la tolerancia de la aplicación, latencia de la comunicación etc... • Asíncrona: depende de la tolerancia a riesgos. Distancia dependiente de la tecnología. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  33. Replicación - fcip • SAN extendida a través de una red ip. Se encapsulan las tramas FCP en paquetes IP. • Se necesita un gateway FCIP en cada extremo. • Permite grandes distancias – Replicación asíncrona • Parámetros a tener en cuenta: ancho de banda, latencia y jitter. Asegurar QoS!!!, creación de túneles etc... 30-05-2009 Preparatic XVIII

  34. Replicación fcip Ejemplo real: 30-05-2009 Preparatic XVIII

  35. Replicación fcip • Ejemplo de un proveedor: 30-05-2009 Preparatic XVIII

  36. ReplicaciónWDM (Wavelength Division Multiplexing) • Tecnología óptica usada para añadir capacidad de transmisión sobre una fibra óptica. • Transmite distintas señales ópticas a diferentes longitudes de onda. • Una fibra física se virtualiza en varias fibras lógicas. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  37. Replicación WDM • La ventana espectral suele estar centrada en 1300nm o 1550nm y tiene una anchura de 30nm. • Dense WDM (DWDM) separación de menos de 1nm entre long. onda adyacentes. Más de 1nm: Coarse WDM • Ventaja: cada longitud de onda tiene un ancho de banda asegurado (canales independientes) • Capaz de transportar diferentes protocolos: FCP, IP, ATM • Tipos: • Pasivos: no atenúan ni amplifican la señal que reciben. Simplemente envían. • Activos con respecto a la amplificación: Atenúan o amplifican la señal • Activos con respecto al protocolo: TDM para permitir varias señales FC sobre una misma longitud de onda. No muy habituales y caros. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  38. Replicación • Si tengo que replicar, que tecnología uso? • FCIP • Largas distancias (control de flujo a cargo de TCP) • Más barato • Problemas de latencias. • WDM • Menores distancias (3000 km). En la práctica, cientos de km. • Control de flujo por buffers (más restringido que TCP) • Menos problemas de latencias, ancho de banda, QoS • Más caro. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  39. Tecnologías de BACKUP • Elementos básicos: • SAN • Librerías de backup: Copian/leen los datos. • Software de backup: controla todas las operaciones. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  40. Librerías de backup • Cabinas con dos elementos: • Drives [1 - >1000] • Cartuchos [1 - >20-000] • Picker (robot) [Uno y sólo uno!!!] 30-05-2009 Preparatic XVIII

  41. Elementos de una librería • Drives: Son los dispositivos que realizan el proceso de grabación y lectura de datos (backup y restore). • LTO: Linear Tape Open (Standard abierto) • DLT: Digital Linear Tape (propietario) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  42. Elementos de una librería • Robot o picker: • Básicamente, es un brazo robótica que recibe órdenes del tipo: “mete la cinta 10 en el drive 5”). • Uno y sólo uno por librería (exceptuando las librerías ACSLS) • Cintas o cartuchos: • Cintas magnéticas donde se almacenan los datos 30-05-2009 Preparatic XVIII

  43. Software de backup • Gestión integral del entorno de backup. • Software Propietario: HP Data Protector, EMC Networker, Symantec Netbackup, Commvault..... • Muchos proveedores y múltiples arquitecturas. Elementos comunes: • Servidor principal: • Agente dispositivo • Agente cliente • Integración con aplicaciones (Exchange, SQL, SAP, Oracle, Informix, Lotus Domino...) • Más.... 30-05-2009 Preparatic XVIII

  44. Software de Backup • Servidor principal • Lleva la bbdd con toda la información (backups, versiones, retención de datos, medias, dispositivos..) • Coordina la operación del resto de agentes • Es el “cerebro” de la infraestructura 30-05-2009 Preparatic XVIII

  45. Software de backup • Agente de dispositivo • Se instala en los servidores que vean algún dispositivo (picker o drive) • Responsable del manejo del robot y los drives (escribir o leer datos del drive) • Acceso al picker: para manejar los cartuchos: intruduce/retira los cartuchos de los drives. • Acceso al drive: ordenes de leer/escribir/rebobinar/avanzar.. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  46. Software de backup • Agente de cliente • Se instala en los servidores cuyos datos queremos proteger. • Responsable del manejo del manejo de los datos a proteger • Envía/recibe datos al agente de dispositivo (backup/restore) 30-05-2009 Preparatic XVIII

  47. Software de backup • Integraciones con aplicaciones • Todos los fabricantes soportan multitud de aplicaciones • Se integran con la herramienta propietaria para gestionar el backup dentro de la aplicación (rman, brtools...) • Ponen la bbdd en modo backup y llevan los datos a cinta (backup en caliente). 30-05-2009 Preparatic XVIII

  48. Software de backup • Backup por red o por SAN • Lo habitual es tener sólo unos pocos agentes de dispositivo en el entorno. Todos los clientes envían los datos por red al agente de dispositivo y este los escribe en los drives (solución más barata) • Hay clientes que necesitan más rendimiento en backup/restore que el proporcionado por la red. Estos clientes, llevan también el agente de dispositivo y realizan el backup por la SAN. 30-05-2009 Preparatic XVIII

  49. LAN • Servidor Principal • En cluster • Maneja el picker • Servidores de dispositivo • 1 o más servidores • Maneja los drives • Un drive puede ser compartido Librería • Servidor crítico • Agente cliente • Agente dispositivo • Agente de aplicación ISL Discos Flujo de datos de backup por red LAN 30-05-2009 Preparatic XVIII

  50. Software de backup • Tipos de backup • Full backup: backup de TODO • Incremental: backup de todo lo nuevo después del último backup (full o incX) • Incremental [1...9]: hace backup de lo nuevo desde el último backup inc [n-1]. No tienen en cuenta el inc. 30-05-2009 Preparatic XVIII

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