SAN

SAN‏ (ראשי תיבות של Storage Area Network - "רשת אזור אחסון") היא רשת מחשוב שנועדה ותוכננה לחבר רכיבי אחסון וגיבוי חיצוניים ועצמאיים לשרתים. תעבורת הנתונים ברשתות אלו מדמה את זו המתקיימת בין המחשב לכוננים קשיחים פנימיים כמו SCSI ו-ATA.

SAN של חברת Qlogic עם מחברי fibre channel מסוג LC

תרשים רשת המכילה SAN ו-NAS

טכנולוגיות ה-SAN השכיחות מקשרות בין השרתים ורכיבי האחסון באמצעות סיבים אופטיים בפרוטוקול Fibre Channel, ב-iSCSI באמצעות רשת תקשורת על גבי פרוטוקול TCP/IP או ב-Infiniband.

אחסון משותף

מבחינה היסטורית, אחסון הנתונים המרכזי הראשון שנוצר היה "איים" של מערכי ה־SCSI הדומים ל־DAS, שכל אחד מהם מוקדש למערכת מסוימת ונראה ללקוח כמו מספר של "כוננים קשיחים וירטואליים" (כלומר LUN-ים). במהותו, התקן SAN מאחד "איים" כאלו יחדיו באמצעות רשת במהירות גבוהה.

מערכות הפעלה שומרות את מערכות הקבצים שלהם על אותם על LUN-ים ייעודיים, שאינם משותפים, כאילו היו דיסקים מקומיים. שיתוף LUN הוא מסובך מכיוון ששיתוף כזה עשוי לאפשר למערכות המשתמשות להפריע זו לזו, מה שגורם להשחתת הנתונים במהירות (במיוחד בחלקי המטא מידע של מערכת הקבצים). שיתוף נתונים בין מחשבים בתוך LUN דורש פתרונות מתקדמים, כגון מערכות קבצים על ה־SAN עצמו או אשכולות.

למרות בעיות כאלה, SAN מסייע להגדיל את ניצול קיבולת האחסון, משום שמספר שרתים יכולים להשתמש באותו מערך דיסקים עבור שטח האחסון הפרטי שלהם ובמערכות SAN חדשות אף ניתן לבטל כפילויות מידע.

שימושים נפוצים של SAN כוללים אספקת נתונים בטרנזקציות (כלומר הנתונים מתקבלים רק שהם שלמים ונתונים חלקיים נדחים) המחייבים גישה מהירה המהירות ברמת הבלוקים לדיסקים כגון שרתי דואר אלקטרוני, מסדי נתונים, שרתי קבצים וכדומה.

יתרונות

• אחסון שיתופי אשר לרוב, מפשט ומגמיש את ניהול האחסון, מכיוון שאין תלות בתשתית כבילה פיזית ייחודית למערך האחסון (עם זאת יש צורך במערכת תקשורת ל-SAN עצמו)
• SAN נוטה להגדיל את ניצול יכולת האחסון, משום ששרתים רבים יכולים לחלוק מאגר אחסון
• היכולת לאפשר לשרתים לאתחל (Boot) מה-SAN עצמה, מאפשרת החלפה מהירה ופשוטה של שרתים פגומים ללא תלות או פגיעה בנתונים
• SAN נוטה לייעל תהליכי התאוששות מאסון (Disaster recovery) וזאת על ידי הקלת האפשרות לשכפל העתקים
• רשויות ממשלתיות דרשו מארגונים אחרי אסונות שונים כגון פיגועי 11 בספטמבר ואסונות טבע גיבויים ברמות זמן שונות. דרישה זאת גרמה לפיתוח מואץ של אפליקציות מבוססות SAN
• מערכות SAN חדשות מאפשרות לבטל כפילויות בין מסמכים השמורים במחשבים שונים (כמו נהלים מרכזיים של החברה) בצורה שקופה למשתמש
• ניתן לבצע רפליקציה של הנתונים או גיבוי שלהם לטייפ מבלי להעמיס על מחשבי הלקוח
• מערכות SAN מתקדמות מכילות אופטימזציה של ניהול שמירת הנתונים בהתאם לסוג התוכנה כך שהגישה עשויה להיות מהירה אף יותר

חסרונות

• חוסר בסטנדרטיים בתחילת דרכה של הרשת גרם לפיתוחם של פרוטוקולים שונים על ידי היצרנים השונים
• מערכות הפעלה לא תמכו בתחילה ברשת והיצרנים השונים נאלצו לפתח בעצמם רכיבים שיתאימו למערכות אלו
• השימוש ב-Fibre Channel דורש שימוש בציוד (נתבים, חיווט וכו') מיוחד ויקר. כמו כן נדרשת התמחות מיוחדת של אחראי הרשת
• אין פתרון אבטחה דוגמת SSL ברשתות TCP/IP
• המחיר של חומרת SAN גבוה יותר מאשר חומרת רשת רגילה ויש צורך בכרטיס רשת ייעודי (HBA) עבור כל מחשב, כולל מחשבים ניידים

פרוטוקולי תקשורת

רוב רשתות אחסון השימוש בפרוטוקול SCSI לתקשורת בין שרתים והתקני הדיסקים אולם הם לא משתמשים ב-SCSI ברמה הפיזית, רשתות SAN חדשות משתמשות ב־iSCSI במקום בפרוטוקול SCSI. פרוטוקולים אלו מיושמים על פרוטוקולים ברמה נמוכה היוצרים את הרשת:

• Fibre Channel Protocol ‏(FCP), יישום של SCSI מעל Fibre Channel ‏(FC)
• ATA over Ethernet ‏(AoE) - יישום של ATA ‏(IDE) מעל Ethernet
• Fibre Channel over Ethernet ‏(FCoE) - יישום של Fibre Channel על תשתית Ethernet
• יישום של FICON (פרוטוקול תקשורת הדיסקים של מחשבי מיינפריים) מעל Fibre Channel
• HyperSCSI - יישום של SCSI מעל Ethernet
• iFCP או SANoIP - יישום של FCP מעל IP
• iSCSI - יישום של SCSI מעל פרוטוקול TCP/IP
• iSCSI Extensions for RDMA ‏(iSER) - יישום של iSCSI מעל InfiniBand

תשתית SAN

רשתות SAN מנצלות לעיתים קרובות רשתות Fibre Channel - תשתית שתוכננה במיוחד כדי לטפל בתקשורת SAN. תשתית זו מספקת גישה מהירה יותר ואמינה יותר מאשר הפרוטוקולים ברמה גבוהה יותר שהם בשימוש NAS.‏ Fabric הוא בעל דמיון עקרוני לקטע רשת ברשת תקשורת מקומית ורשת SAN אופיינית נוצרת באמצעות מספר מתגי Fibre Channel המחברים בין הקטעים השונים. היום, כל ספקי הציוד הגדולים של SAN מציעים גם צורה מסוימת של פתרון ניתוב של Fibre Channel, המאפשר יכולת שדרוג משמעותית בארכיטקטורת SAN באמצעות העברת נתונים בין מקטעי רשת שונים בלי שיתערבבו ביניהם. מוצרים אלו תלויים ברכיבי הפרוטוקול הקנייני שהרמה העליונה בארכיטקטורה שלו היא שונה בתכלית. בנוסף מוצרים אלו לעיתים קרובות מאפשרים יישום של הפרוטוקול מעל IP או מעל SONET/SDH.

תאימות

אחת הבעיות הראשונות עם רשתות Fibre Channel הייתה כי מתגי הרשת ושאר חומרת הרשת של היצרנים היו לא תואמים לגמרי. למרות שהפרוטוקולים הבסיסיים (FCP) תמיד היו די סטנדרטיים, חלק מהפונקציות ברמה גבוהה יותר לא היו ניתנת לחיבור היטב. באופן דומה, רוב מערכות ההפעלה יגיבו בצורה מאוד בלתי תקינה למערכות הפעלה אחרות החולקים את אותו מקטע. מצב זה נובע מכך שפתרונות רבים הוצאו לשוק לפני שהסטנדרטים היו סופיים והספקים מאז המציאו יכולת נוספות סביב הסטנדרטים.

רשתות ביתיות

SAN מהיותה רשת של מערכי דיסק גדולים, משמשת בעיקר בקנה מידה גדול, בדרישות ביצועים גבוהות, בארגונים גדולים וכדומה. ציוד SAN הוא יקר יחסית ולכן כרטיסי הרשת המתאימים (המכונים לרוב host bus adapters - HBA על מנת למנוע בלבול עם כרטיסי רשת רגילים - NIC)‏ נדירים במחשבים שולחניים. טכנולוגיית iSCSI אמורה בסופו של דבר לייצר רשתות זולות, אבל ההערכה היא כי גם טכנולוגיה זו לא תשמש את הסביבה מחוץ למרכזי הנתונים הארגוניים. לקוחות קטנים צפויים להמשיך להשתמש בפרוטוקולי NAS כגון SMB ו־NFS והיוצא מן הכלל בנושא זה עשוי להיות רפליקציה לאחסון נתונים מרוחק.

עם זאת, חברת Netgear יצרה את Sc101 - התקן SAN לשוק הביתי, שלא התקבל באהדה רבה אצל המשתמשים. יורשו SC-101T שוחרר כעבור זמן קצר, אך גם הוא לא זכה להצלחה רבה.

רשתות בתחום המדיה

קבוצות עריכת וידאו דורשות קצב העברת נתונים גבוה מאוד. מחוץ לשוק הארגונים הגדולים, זהו אחד מהתחומים בהם יכולים יתרונות ה-SAN לבוא לידי ביטוי.

שליטה ברוחב הפס עבור כל לקוח, המכונה לפעמים איכות שירות (QoS), היא חשובה במיוחד לקבוצות עריכת וידאו מפני שהיא מבטיחה תעדוף הוגן לשימוש ברוחב פס ברשת אם יש רוחב פס בלתי מספיק. Unity Avid, ‏Xsan של אפל ו־MetaSAN של Tiger Technology נועדו במיוחד עבור רשתות עריכת וידאו ומציעות את הפונקציונליות הזו.

וירטואליציה של SAN

ערך מורחב – וירטואליזציית אחסון

עקב מבנה הרשת ניתן בקלות לבצע וירטואליזציה של אמצעי האחסון ושל השרתים. בצורה כזו השרתים כותבים לדיסקים וירטואליים מבלי תלות בדיסקים הפיזיים. דבר זה מאפשר לאחראי האחסון בארגון לטייב את ביצועי הרשת מבלי להזדקק לשינויים רבים בשרתים.

פיתוח בישראל

בישראל קמו מספר רב, יחסית, של חברות העוסקות בפיתוחים בתחום האחסון. חברות רבות נרכשו על ידי חברות בינלאומיות.