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

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

2 Preparatic XVIII 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.

3 Preparatic XVIII Evolución SCSI EstándarTipoBusSeñalVelocidadDispositivosDistancia SCSI I N SE HVD 5MB/s86 – 25m SCSI 2 WideWSE HVD10MB/s166 – 25m Fast-WideNSE HVD10MB/s83 – 25m Fast-WideWSE HVD20MBs166 – 25m SCSI 3 UltraN SE HVD 20MBs4 – 86 – 25m Wide-UltraW SE HVD 40MB/s4 – 163 – 25m Ultra2N SE HVD LVD 402 – 825m Wide – Ultra2WLVD80MB/s2 – 1612 – 25 Ultra3/Ultra160WLVD160MB/s2 – 1612 – 25 Ultra320WLVD320MB/s2 – 1612 – 25

4 Preparatic XVIII SCSI Problemas SCSI: –Transmisiones problemáticas (ruido en el bus) –Problemas de distancia –No se pueden compartir dispositivos –SCSI se ve como tecnología local

5 Preparatic XVIII 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).

6 Preparatic XVIII 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)

7 Preparatic XVIII 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.

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

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

10 Preparatic XVIII 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

11 Preparatic XVIII 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)

12 Preparatic XVIII SAN - Topología Fabric Esquema de direccionamiento FABRIC: LoopPublic LoopFabric PPLL LL PPLL LL 00

13 Preparatic XVIII SAN - Fabric

14 Preparatic XVIII SAN - WWN WWN: identificador hardware de 64 bits estandarizado por la IEEE WWN equivale a la MAC en el mundo de las comunicaciones FCID equivale a la dirección IP

15 Preparatic XVIII 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.

16 Preparatic XVIII 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..

17 Preparatic XVIII 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.

18 Preparatic XVIII SAN ISL: Inter Switch Connection

19 Preparatic XVIII Cabinas de discos Ofrecen LUNs (logical Unique Number) a los hosts. Desde 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 LUNs 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.

20 Preparatic XVIII 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 Cabinas de discos - Fiabilidad

21 Preparatic XVIII 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

22 Preparatic XVIII 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 HBAs, puertos de fibra, cables etc.. Inconvenientes: –NFS, CIFS no están optimizados para rendimiento. –Todas las implicaciones del tráfico de red ethernet.

23 Preparatic XVIII 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)

24 Preparatic XVIII iSCSI Se necesita un iniciador y un target

25 Preparatic XVIII 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.

26 Preparatic XVIII 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)

27 Preparatic XVIII 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.

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

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

31 Preparatic XVIII Cabinas de disco – Replicación Tres tecnologías básicas: fcip, WDM y SONET

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

33 Preparatic XVIII 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...

34 Preparatic XVIII Replicación fcip Ejemplo real:

35 Preparatic XVIII Replicación fcip Ejemplo de un proveedor:

36 Preparatic XVIII Replicación WDM (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.

37 Preparatic XVIII 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. Replicación WDM

38 Preparatic XVIII 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.

39 Preparatic XVIII Tecnologías de BACKUP Elementos básicos: –SAN –Librerías de backup: Copian/leen los datos. –Software de backup: controla todas las operaciones.

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

41 Preparatic XVIII 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) TecnologíaVelocidadCapacidad LTO 4160MB/s1,6TB/800GB SDLT II72/36 MB/s600/300 Gb

42 Preparatic XVIII 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

43 Preparatic XVIII 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....

44 Preparatic XVIII 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

45 Preparatic XVIII 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..

46 Preparatic XVIII 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)

47 Preparatic XVIII 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). Software de backup

48 Preparatic XVIII 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.

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

50 Preparatic XVIII 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.

51 Preparatic XVIII VTL (Virtual Tape Library) Cabina de discos (usualmente SATA), con un software que la presenta como una librería En vez de luns, presenta drives y picker Más rápido que una librería física (??) Habitualmente se vuelca el contenido a librería física (horario de menos carga de backups. Replicación como cabinas normales para efectuar vaulting o volcar a librería física. Deduplicación: Examina los bloques de datos, calcula el hash y los que coinciden, no los almacena por segunda vez. Ahorro en almacenamiento!

52 Preparatic XVIII Snapshot y backups de tercera copia Hay servidores que, por su criticidad, no pueden dedicar recursos al backup –Backup de tercera copia: copia física del disco en producción, montaje en un tercer servidor y backup. –Snapshot: realizada en segundos, utiliza punteros para direccionar los cambios.

53 Preparatic XVIII Snapshots y backup de tercera copia Servidor crítico Servidor secundario

54 Preparatic XVIII NDMP (Network Data Management Protocol) Diseñado para hacer backups de un NAS –Backup de la unidad de red es muy lento –NDMP: se conecta al NAS una librería física. Es software de backup maneja el backup del NAS usando el protocolo NDMP. El backup se realiza por la SAN. Ciertas limitaciones con respecto a un backup normal (full, inc, inc1...y alguna más dependiendo del proveedor).

55 Preparatic XVIII NDMP LAN Servidor Principal -En cluster -Maneja el picker Acceso a discos: NFS, CIFS Librería NAS ISL Servidor UNIX Servidor Windows ndmp

56 Preparatic XVIII Anexo: fabricantes y precios ProductoFabricant e G.AltaG.MediaG.Baja SwitchBrocade, CISCO 200K – 500K90K – 150K20K – 70K CabinasMultivendor500K – 2000K100K – 400K40K – 100K VTLMultivedor300K – 600K Disco FCMultivendor20$/GB12$/GB- Disco SATAMultivendor--7$/GB LibreríaStorageTek – Multivendor 400K – K 300K30K

57 Preparatic XVIII Charla preparatoria oposición TIC 2009 Muchas gracias y buena suerte!!!


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