Storage

Storage - Generalidades A qué le llamamos storage? storage = almacenamiento ahh. ok!!! El disco de mi PC? Sí. pero no!! Hablamos de guardar la info de una organización, que debe estar accesible para quien la necesite (y esté autorizado) cuando la necesite. Si esto no ocurre se traduce en pérdida de productividad.

Storage - Equipamiento ahhh, … y eso cómo lo hacemos? Salgamos de la PC con su disco interno. Servers Servidor HP Rackeable Servidor CISCO Rackeable

Storage - Equipamiento Servidor IBM Tower Servidor IBM Blade con Storage incorporado (Blade Center S)

Storage - Equipamiento Equipos de storage IBM DS3524 (24 discos de 2,5”) Línea EMC VNX (5100 a 5700) HP P4000 (12 discos de 3,5”)

Storage ¿Cómo se conectan?

Storage - Definiciones Algunas definiciones. SAN (Storage Area Network): La SAN es una red de almacenamiento que conecta a los servidores con los storage. HBA (Host Bus Adapter): Genéricamente hablando, la HBA es la interfaz con la que se conectan los servidores a la red SAN para llegar a los storage. CNA (Converged Network Adapter): Estas placas generalmente se presentan simultaneamente al sistema operativo como placas de red y al mismo tiempo como placas HBA para almacenamiento. Manejan el protocolo de almacenamiento FCoE que lo veremos a continuación.

Storage - Definiciones Controladoras (o Storage Processors o simplemente SPs): Son las que tienen la “inteligencia” de los storages. La mayoría tienen una configuración dual-controller, para redundancia. Según el storage, las controladoras pueden trabajar en modo activo-activo o activo-pasivo. Latencia: En redes la latencia es sinónimo de demora. En el ambiente de almacenamiento hay muchísimas latencias a medir (latencia interna del kernel del sistema operativo,latencia interna de la HBA, etc. La latencia que más nos interesa generalmente es la latencia física total, es decir, el tiempo que tarda desde que se genera un comando SCSI dentro del sistema operativo hasta que llega la respuesta por parte del storage (latencia interna del SO + la de la HBA, el tiempo que tarda en transmitirse el comando por la red física y todo su camino de vuelta).

Storage - Protocolos Tipos de Protocolos de comunicación Orientados a bloques Fibre Channel (FC) Internet scsi/IP scsi (Iscsi) Fibre Channel over Ethernet (FCoE) Serial Attached SCSI (SAS) Orientados a files - Network attach Storage (NAS) CIFS NFS

Fibre Channel Protocol FCP es un protocolo diseñado para la transmisión de comandos SCSI sobre redes Fibre Channel. Una posible topología de red es como la de la figura, utilizando switches FC, usualmente denominados “fabric”. Los hosts deben utilizar HBAs (Host Bus Adapter), para poder conectarse, generalmente sobre fibra óptica.

Internet SCSI (iSCSI) Es un estándar que permite el uso del protocolo SCSI sobre redes TCP/IP. Es una alternativa a las soluciones de FC. Si bien la performance se ve afectada por el overhead típico del stack TCP/IP, con redes Gigabit ofrecen un excelente rendimiento. La gran ventaja es el hecho de poder utilizar la misma infraestructura de red usada para las redes LAN. Recomendación: Considerar el uso de VLANs. Atención: No confundir una red SAN basada en iSCSI con las soluciones NAS (network-attached storage).

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) En este protocolo se encapsulan los comandos SCSI en un frame FC y luego en un frame Ethernet, evitando así las capas de red y transporte de iSCSI. El problema radica en que ya no es posible seguir utilizando los switches Ethernet convencionales. ¿por qué? Porque tanto FC como Ethernet son protocolos best-effort, es decir, ninguno de los protocolos se ocupará de retransmitir información ante pérdida de tramas. ¿Solución? Contar con switches especiales, conocidos como “Lostless” (sin pérdidas).

Serial Attached SCSI (SAS) Es un híbrido entre la tecnología SAN y Direct-Attach. Consiste en extender el bus interno SAS fuera del servidor, incluyendo mecanismos de arbitraje en las controladoras, para permitir accesos en paralelo de múltiples servidores. Las controladoras tienen hasta 4 puertos, por lo que se requieren switches especiales si queremos conectar más servidores (que no son muy comunes). Este tipo de soluciones suele verse en servidores tipo blade de HP.

Storage - RAIDs RAID Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks

Storage - RAIDs ¿Por qué usar un RAID? Mayor seguridad en los datos: mediante el uso de redundancia al escribir los datos en los diferentes discos, los datos igualmente se pueden recuperar. Tolerancia a fallos: Está muy ligado con el punto anterior. Gracias a la escritura de datos redundantes (excepto en RAID0) se logra una mayor confiabilidad de todo el sistema de almacenamiento. Disponibilidad mejorada: Los sistemas con RAID mejoran la disponibilidad de los datos gracias a la tolerancia a fallos y características especiales que permiten la recuperación frente a fallos sin caída del sistema, transparente para el usuario o sistema.

Storage - RAIDs Capacidad incrementada: Gracias a tratar a todos los discos como “uno”, la capacidad total se incrementa con respecto al uso de un solo disco individual. Performance mejorada: En ciertos niveles de RAID, el uso de múltiples discos mejora la performance de escritura y lectura con respecto a la performance obtenida al utilizar un solo disco.

Storage - RAIDs Essential tradeoff triangle Relación Costo Performance/Capacidad Tolerancia a fallos.

Storage - RAIDs Conceptos Discos físicos Array Físico: uno o mas discos físicos conectados Array Lógico: Los arreglos o array lógicos se conforman particionando un array físico o bien combinando más de un array físico en un array lógico. Discos Lógicos: Los discos lógicos se crean dentro de los array lógicos y se pueden crear más de un disco lógico por cada array lógico. En definitiva, estos discos son los que “ve” el sistema operativo como uno solo. Estos discos lógicos en la mayoría de los sistemas de almacenamiento se los conoce como LUN (Logical Unit Number)

Storage - RAIDs

Storage - RAIDs - Técnicas Mirroring El sistema escribe en dos discos la misma información. Provee redundancia total y muy rápida recuperación frente a fallos.

Storage - RAIDs - Técnicas Duplexing El concepto de Duplexing es el mismo que para el mirroring sólo que además también se duplica la controladora de discos, las que pueden ser activa/activa o activa/pasiva.

Storage - RAIDs - Técnicas Striping Busca sacar ventaja de la escritura o lectura simultánea en más de un disco a la vez. Se puede hacer a nivel de bytes o más comúnmente con el tamaño de los sectores de disco. La primera parte es enviada al primer disco, la segunda al segundo y así sucesivamente.

Storage - RAIDs - Técnicas Parity Es una manera de guardar información redundante con menos espacio que el mirroring. La paridad hace uso de una propiedad matemática de la operación binaria lógica XOR. Se utiliza en conjunto con stripping. A XOR B = C C XOR B = A C XOR A = B Genericamente: (((A XOR B) XOR C) XOR etc.) = P Guardo A, B, P. en 3 discos => Si falla A => B XOR P = A

Storage - RAIDs - Nivel 0 Técnica: Stripping sin paridad Discos: Mínimo 2 discos. Capacidad del array: Tamaño del disco de menor capacidad por cantidad de discos en el array Eficiencia almac: 100% con todos discos de iguales. Tolerancia a fallos: Ninguna. Disponibilidad de datos: la mas baja Degradación y reconstrucción: No aplica Performance: L.A: Muy buena. EA:Muy buena. LS: Muy buena/excelente, ES: Muy Buena

Storage - RAIDs - Nivel 1 Técnica: Mirroring/Mirroring con duplexing Discos: exactamente 2 discos (mejor iguales cticas) Capacidad del array: Tamaño del disco de menor capacidad por cantidad de discos en el array Eficiencia almac: 50% con todos discos de iguales. Tolerancia a fallos: muy buena (mejor c/duplexing). Disponibilidad de datos: muy buena Degradación y reconstrucción: Ligera degradación de performance para las lecturas, mejora en escritura. Performance: L.A: buena. EA:buena. LS: Razonable, ES:buena.

Storage - RAIDs - Nivel 2 (NO SE USA) Técnica: Striping a nivel de bit c/código Hamming ECC (no usa xor p/Paridad) Discos: Mínimo 10 datos + 4 paridad Capacidad del array: muy grande Eficiencia almac: 71% Tolerancia a fallos: razonable (Falla de1 solo disco) Disponibilidad de datos: muy buena (corrección “on the fly”) Degradación y reconstrucción: baja para 1 solo disco Performance: L.A: Razonable. EA: Mala. LS: Muy Buena/excelente, ES: Muy Buena.

Storage - RAIDs - Nivel 3 Técnica: Striping de byte c/paridad dedicada Discos: Mínimo 3 discos (del mismo tamaño) Capacidad del array: tam. disco x(cant-1) Eficiencia almac: (cant_discos -1)/cant_discos Tolerancia a fallos: buena(Falla de1 solo disco) Disponibilidad de datos: muy buena (c/disco spare y reconstrucción) Degradación y reconstrucción: baja para 1 solo disco. mucho tiempo reconstrucción. Performance: L.A: Muy buena. EA: Mala. LS: MB/Excelente, ES: razaonable a Buena

Storage - RAIDs - Nivel 4 Técnica: Striping de blokc/paridad dedicada Discos: Mínimo 3 discos (del mismo tamaño) Capacidad del array: tam. disco x(cant-1) Eficiencia almac: (cant_discos -1)/cant_discos Tolerancia a fallos: buena(Falla de1 solo disco) Disponibilidad de datos: muy buena (c/disco spare y reconstrucción) Degradación y reconstrucción: baja para 1 solo disco. mucho tiempo reconstrucción. Performance: L.A: Muy Buena. EA: Mala. LS: MB/Excelente, ES: Razonable a Buena.

Storage - RAIDs - Nivel 5 Técnica: Striping de blokc/par.distribuida Discos: Mínimo 3 discos del mismo tamaño Capacidad del array: tam. disco x(cant-1) Eficiencia almac: (cant_discos -1)/cant_discos Tolerancia a fallos: buena(Falla de 1 solo disco) Disponibilidad de datos: muy buena (c/disco spare y reconstrucción) Degradación y reconstrucción: baja para 1 solo disco. mucho tiempo reconstrucción. Performance: L.A: Muy Buena. EA: Razonable. LS: MB/excelente, ES: razonable a Buena.

Storage - RAIDs - Nivel 6 Técnica: Striping de blokc/par.doble distribuida Discos: Mínimo 4 discos del mismo tamaño Capacidad del array: tam. disco x(cant-1) Eficiencia almac: (cant_discos -2)/cant_discos Tolerancia a fallos: buena/excelente. Disponibilidad de datos: Execelente Degradación y reconstrucción: alta con falla. mucho tiempo reconstrucción. Performance: L.A: muy buena. EA:Mala. LS: Muy buena/buena, ES: razonable

Storage - RAIDs - Nivel 0+1

Storage - RAIDs - Nivel 1+0 o 10

Storage - RAIDs - Otros Niveles