Nouveaux Systèmes de stockage de données (SAN/NAS)

1. Nouveaux Systèmes de stockage de données (SAN/NAS) Par : GOEBEL Georges georges@goebel.tv

2. Plan • Mise en contexte • Storage Area Networks • Architecture Fibre Channel • Network Attached Storage • Exemple d’un serveur NAS • EMC2 Celerra • Conclusion • Démonstration • Questions - Réponses

3. 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

4. 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

5. 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)

6. Storage Array (SA) • Chaque groupe est un RAID de disques !

7. 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)

8. SAN : Connectivité • Connexion entre Serveur et SA • 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

9. 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 : • 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

10. 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

11. 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 !

12. SAN : Fibre Channel topology • Fibre Channel Hub • Comme Daisy Chain mais sans «  Single Point of Failure »

13. 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

14. SAN : High Availability

15. 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 »

16. 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,…

17. Network Attached Storage

18. 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

19. 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, …)

20. SAN Connexion FC ou SCSI Serveurs connectés avec FC peuvent accéder à SAN Protocole : Encapsulated SCSI Peu de overhead 100 MB/sec Next generation -> 200 MB/sec Bloque I/O 10 km FS géré par serveurs Configuration par serveurs NAS Connexion réseau Ethernet, FDDI, ATM Toute machine dans le réseau peut accéder à NAS Protocole : TCP/IP, CIFS, HTTP Overhead mais GB Ethernet 1 GB Ethernet -> 80 MB/sec Fichier I/O Mondial FS géré par NAS Head Configuration par Head Unit Différence SAN et NAS

21. NAS Head • Machine qui est connectée : • NIC -> réseau TCP/IP • HBA -> SAN (Fibre Channel) • Administration du NAS à partir d’un interface web

22. 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

23. NAS Head • Stations de contrôle (CS) • 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.

24. 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 »

25. NAS : Exemple EMC2 Celerra • Nécessité d’un disque physique sur le SA • Divisé en 6 Volumes : • 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

26. EMC2 : Control Disk

27. Conclusion • SAN • 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

28. Conclusion • NAS • Extensibilité (Scalability) • Facile d’ajouter des FS ou SA supplémentaires • 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

29. Matériel

30. 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

31. 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

32. Schéma : Shared disk (block device)

33. Questions - Réponses • ???