Подсистемы хранения данных
Какие задачи стоят перед системой хранения данных и как они решаются?
Система хранения данных предназначена для организации надежного хранения данных, а также отказоустойчивого, высокопроизводительного доступа серверов к устройствам хранения. Существующие в настоящее время методы по обеспечению надежного хранения данных и отказоустойчивого доступа к ним можно охарактеризовать одним словом — дублирование.
Так, для защиты от отказов отдельных дисков используются технологии RAID, которые (кроме RAID-0) применяют дублирование данных, хранимых на дисках. Уровень RAID-5 хотя и не создает копий блоков данных, но все же сохраняет избыточную информацию, что тоже можно считать дублированием. Для защиты от логического разрушения данных (разрушение целостности базы данных или файловой системы), вызванных сбоями в оборудовании, ошибками в программном обеспечении или неверными действиями обслуживающего персонала, применяется резервное копирование, которое тоже является дублированием данных. Для защиты от потери данных вследствие выхода из строя устройств хранения по причине техногенной или природной катастрофы, данные дублируются в резервный центр.
Отказоустойчивость доступа серверов к данным достигается дублированием путей доступа. Применительно к SAN дублирование заключается в следующем: сеть SAN строится как две физически независимые сети, идентичные по функциональности и конфигурации. В каждый из серверов, включенных в SAN, устанавливается как минимум по два FC-HBA. Первый из FC-HBA подключается к одной "половинке" SAN, а второй — к другой. Отказ оборудования, изменение конфигурации или регламентные работы на одной из частей SAN не влияют на работу другой. В дисковом массиве отказоустойчивость доступа к данным обеспечивается дублированием RAID-контроллеров, блоков питания, интерфейсов к дискам и к серверам. Для защиты от потери данных зеркалируют участки кэш-памяти, участвующие в операции записи, а электропитание кэш-памяти резервируют батареями. Пути доступа серверов к дисковому массиву тоже дублируются. Внешние интерфейсы дискового массива, включенного в SAN, подключаются к обоим ее "половинкам".
Для переключения с вышедшего из строя пути доступа на резервный , а также для равномерного распределения нагрузки между всеми путями, на серверах устанавливается специальное программное обеспечение, поставляемое либо производителем массива (EMC CLARiiON — PowerPath, HP EVA — AutoPath, HDS — HDLM), либо третьим производителем (VERITAS Volume Manager).
Необходимую производительность доступа серверов к данным можно обеспечить созданием выделенной высокоскоростной транспортной инфраструктуры между серверами и устройствами хранения данных (дисковым массивом и ленточными библиотеками). Для создания такой инфраструктуры в настоящее время наилучшим решением является SAN. Использование современных дисковых массивов с достаточным объемом кэш-памяти и производительной, не имеющей "узких мест" внутренней архитектурой обмена информацией между контроллерами и дисками, позволяет осуществлять быстрый доступ к данным. Оптимальное размещение данных (disk layout(1)) по дискам различной емкости и производительности, с нужным уровнем RAID в зависимости от классов приложений (СУБД, файловые сервисы и т.д.), является еще одним способом увеличения скорости доступа к данным.
(1) Disk layout - это схема распределения данных приложения по дискам. Она учитывает в какие уровни RAID организованы диски, число и размеры разделов на дисках, какие файловые системы используются и для хранения каких типов данных они предназначены.
Необходимо заметить, что оптимизация настроек программных средств, как самих приложений, так и операционной системы, дает существенно больший прирост производительности системы, чем использование более мощной аппаратуры. Обусловлено это в первую очередь тем, что оптимизация настроек устраняет "узкие места" (bottleneck) на путях следования потоков данных, тогда как новая аппаратура делает "горлышко бутылки" чуть шире и только (хотя иногда и этого достаточно для решения проблем быстродействия). В решении задачи оптимизации может помочь применение специального ПО, в котором реализованы функции, учитывающие особенности взаимодействия аппаратуры, операционной системы и прикладного ПО.Примером такого ПО служит опция Quick I/O файловой системы VxFS. Опция Quick I/O лицензируется в составе пакета VERITAS DataBase Edition (DBE) for ORACLE. Указанная опция позволяет СУБД ORACLE использовать Kernel Asynchronous IO (KAIO) для доступа к файлам данных, что существенно повышает производительность операций ввода-вывода СУБД. Подробнее об этом можно прочитать в [4].
Помимо достижения требуемых показателей производительности, отказоустойчивости и надежности хранения данных в СХД, заказчики также стремятся сократить совокупную стоимость владения системой (Total cost of ownership — TCO). Внедрение системы управления позволяет сократить расходы на администрирование СХД и спланировать расходы на её модернизацию. Консолидация технических средств также способствует сокращению расходов на эксплуатацию СХД.
Рисунок 2. Конфликт целей
