Централизованное управление сетями хранения данных из единой платформы требует преодоления множества трудностей. Собственные же решения производителей в области управления, как правило, имеют ограниченную применимость. Между тем не зависящие от производителя, проактивные системы управления сетями хранения работают централизованно, имеют широкие возможности и даже включают в себя управление уровнем сервиса.

Производители компонентов сетей хранения поставляют для своих продуктов собственное программное обеспечение управления, более или менее удобное в обслуживании. Единых общепринятых стандартов пока не существует, к тому же в сети хранения нередко приходится интегрировать уже имеющиеся сетевые устройства хранения. В более крупных сетях при наличии множества разнородных компонентов и различных интерфейсов управления не только само управление с помощью соответствующих собственных инструментов производителей становится неэффективным и неочевидным, но и эксплуатация и использование ресурсов оказываются неэффективными и слишком дорогими. Ввиду чрезвычайной важности для предприятия сети хранения со всеми ее компонентами руководители отделов ИТ требуют от нее высокой доступности и производительности, а также возвращения вложенных средств. Выполнить эти требования можно только при условии централизованного управления.

ПАССИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ ХРАНЕНИЯ

Первым шагом является централизованное пассивное управление ресурсами хранения данных (Storage Resource Management, SRM). Оно включает регистрацию и корреляцию физических связей и логических отношений между хостами, коммутаторами и устройствами хранения посредством автоматического обнаружения, а также считывание атрибутов, их инвентаризацию и визуализацию; предусматривает средства выдачи сообщений об ошибках, профилактики ошибок (простую реакцию на события) и подачу тревожных сигналов на основании заданных правил. Данные системы предоставляют такие функции, как мониторинг и составление отчетов об оборудовании сетей хранения, его емкости и производительности, а также для резервного копирования и тиражирования, для кластеров и прикладных программ. Если в сети появляется новый ресурс, администратор должен интегрировать его вручную — от системы он получает только соответствующие сообщения. Дополнительному ресурсу требуется задать номер логического устройства (Logical Unit Number, LUN), причем, как правило, он присваивается непосредственно области памяти или серверу. Если в течение продолжительного времени ресурсу реально требуется меньший объем памяти, чем тот, который был ему выделен, то область дорогостоящей памяти, может быть, крайне необходимая в другом месте, остается неиспользованной.

АКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ ХРАНЕНИЯ

Для обеспечения низкого уровня ошибок, быстрого восстановления после сбоя сети хранения данных, как можно более короткого времени отклика при высокой пропускной способности передачи данных, а также наиболее оптимального использования имеющейся емкости и контроля ее выделения конкретным приложением недостаточно одного только пассивного управления ресурсами хранения данных. Необходимо активное, автоматизированное управление в соответствии с заданными правилами. Для управления производительностью предлагаются балансировщики нагрузки. Благодаря виртуализации ресурсов становятся возможными их непрерывное расширение или замена и динамическое представление ресурсов хранения по требованию (Storage on Demand). Виртуализация позволяет представить нескольких физических и/или логических ресурсов в виде одного логического. Виртуализировать можно блоки памяти, диски, ленты, накопители, библиотеки или даже файловые системы и файлы, и все это в пределах области хранения и сервера или в сети хранения.

Если встроенное программное обеспечение виртуализации диска управляет физической памятью, то виртуализация хранения на базе сервера (управление томами — Volume Management) работает на блочном уровне и формирует виртуальные тома (Virtual Disk). Номера LUN для памяти или областей памяти присваиваются виртуальному диску (LUN Mapping) и тем самым становятся видимыми для сервера. Если пользователям необходимо, например, предоставить возможность целенаправленного доступа через заданные серверы только к определенным номерам LUN, а конкретные номера LUN должны быть выделены лишь специально указанным серверам, то это называется маскировкой (LUN Masking). Таким образом формируются зоны LUN; контролировать и конфигурировать их, а также управлять ими не так уж и трудно.

Серверные кластеры включаются в схему виртуализации посредством менеджера томов кластера (Cluster Volume Manager). Виртуализация при управлении томами и, соответственно, при управлении томами кластера предотвращает негативное влияние расширения или реконфигурации системы на текущую работу.

Виртуализация файловой системы на базе сервера позволяет, например, получать доступ к удаленно хранящимся данным и работать с ними нескольким пользователям, вне зависимости от типа операционной системы и компьютера.

При виртуализации на базе сети (см. Рисунок 1) различают симметричную (in-band) и несимметричную (out-of-band) виртуализацию сетей хранения. Если в первом случае виртуализация осуществляется посредством процессов, агентов и компонентов на пути передачи данных, то во втором — ею управляет отдельная виртуализирующая машина вне активных путей передачи данных. Преимуществом виртуализации на базе сети является консолидированное управление гетерогенными хранилищами и гетерогенными хостами всего вычислительного центра.

Симметричная виртуализация в коммутаторе Fibre Channel позволяет, кроме того, достичь более высокой производительности и обеспечить лучшие возможности диагностики. Однако при этом пользователь зависит от способности компонентов и программного обеспечения управления к взаимодействию. Это не всегда достижимо — хотя предложения по спецификациям уже существуют, разработка норм еще не закончена, и все схемы пока работают более или менее нестандартным образом.

Наряду с виртуализацией возможность более эффективного использования имеющихся ресурсов предоставляет также иерархическое управление хранением (HSR). Через заданный промежуток времени система автоматически переносит редко запрашиваемые данные на более дешевые носители.

Чтобы быстро восстановить доступ к данным даже при полном отказе, существует множество механизмов зеркального копирования: они могут быть реализованы в рамках системы RAID или на удаленной системе (Remote Mirroring). Наивысший уровень готовности достигается при синхронном отображении. Однако это и самое дорогое решение, потому что через соединения глобальной сети приходится непрерывно передавать большие объемы информации. При расстояниях более 10 км возможно только асинхронное отображение, т. е. со сдвигом по времени. В случае трехстороннего отображения (3-Way Mirroring/Triple Mirroring) создается третий, еще раз копируемый набор номеров LUN. После полной синхронизации к заданному моменту времени (Point in Time) зеркальная копия отделяется от исходного номера LUN, т. е. данное состояние «замораживается». Теперь каждый сервер может получить доступ к этой «замороженной» зеркальной копии для резервного копирования данных или для тестирования новых приложений, не оказывая негативного влияния на текущую работу.

Если данные отображаются не полностью, а создаются только копии указателей файлов на подлежащие зеркальному копированию данные (Instant Snapshot/Point-in-Time Copy), то система копирует указатели в другую область.

Чтобы при аварийном восстановлении важнейшие данные были доступны как можно быстрее, администратор может включить правило об автоматическом присваивании этим данным приоритета при сохранении.

Еще один аспект активного управления ресурсами хранения данных — модель жизненного цикла хранения данных (Storage Life Cycle) для упрощения управления гетерогенными инфраструктурами. Эта модель идентифицирует необходимые для конкретных проектов имена людей, процессы и инструменты и задает требуемые действия, правила и процедуры. Она сопровождает менеджера ИТ через все фазы проектирования, реализации, эксплуатации и поддержки систем хранения внутри данного предприятия.

Для осуществления консолидированного управления хранением администратор должен сначала соединить все имеющиеся в сети хранения серверы и рабочие станции с центральной областью массивов жестких дисков или ленточных накопителей и эксплуатировать их как виртуальное решение хранения. Система сообщает о происшествиях на центральную консоль и идентифицирует их причины. Вместе с экспертной системой она может предлагать соответствующие решения возникших проблем. Если к тому же вся информация сводится воедино и, кроме того, предусматривается управление уровнем сервиса, то тем самым достигается наивысший уровень автоматизации и интеграции — консолидированное управление хранением.

ГРАНИЦЫ КОНСОЛИДАЦИИ

Передовые по своей сути технологии виртуализации и автоматизации приводят, несмотря на все имеющиеся возможности управления по событиям и функции анализа, к усложнению поиска причин неисправностей и спадов производительности. Так, автоматизация на базе заданных правил имеет свои подводные камни. Если правила для автоматизированных процессов определены не оптимальным образом, то это может привести к маскировке симптомов неисправностей. Например, система не сообщит о постоянном перезапуске диска, так как он происходит в течение отведенного для перезапуска промежутка времени. Таким образом, производительность безосновательно снизится.

Многие продукты управления получают данные о производительности для составления отчетов, мониторинга и анализа от устройства хранения, коммутаторов и серверов. Они не имеют непосредственной информации обо всех уровнях протоколов из канала, что в подобных случаях могло бы способствовать выяснению причины различных осложнений. При поступлении сообщений о проблемах с производительностью, которые не могут быть точно локализованы или классифицированы, помогает только непосредственный мониторинг канала. С его помощью можно узнать общее время выполнения транзакции и точно определить использование пропускной способности сети хранения конечным устройством по его трафику. Кроме того, администратор путем корреляции данных получает представление обо всем трафике в сети хранения. Это позволяет вскрыть проблемы со встроенными устройствами SCSI, причем администратор может быть уверен в том, что отчеты и сообщения основаны на реальном поведении ввода/вывода.

Рисунок 2. Отображаемый трафик по каналу в соответствии с показаниями зонда Fibre Channel системы мониторинга сетей хранения SAN QoS от Finisar.

Мониторинг производительности канала базируется (как в локальной сети) на распределенных анализаторах, зондах или отводах, записывающих данные в режиме реального времени (см. Рисунок 2). В сети хранения зонды обычно устанавливаются между коммутаторами хранения и ISL. Отводы обеспечивают отказоустойчивость и предоставляют возможности сканирования множества каналов. Преимуществами зондов по сравнению с анализаторами SAN являются наличие централизованной консоли при их распределенной инсталляции во всей сети и низкая цена.

СПОСОБНОСТЬ К ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ

Спецификации для высокоуровневого управления еще не приняты, поэтому различные производители сформировали альянсы в области сетей хранения данных, цель которых — обеспечить хотя бы способность к взаимодействию между собой. Ассоциация производителей отрасли сетей хранения (Storage Networking Industry Association, SNIA) в настоящее время работает над спецификациями интерфейсов управления хранением (Storage Management Interface Specifications, SMIS). Речь идет о расширении общей информационной модели с управлением на базе Web (Common Information Model-Web Based Enterprise Management, CIM-WBEM), которая при этом приобретет функцию управления хранением. За ней должны последовать дальнейшие спецификации: управление снимками, резервными копиями или томами. Пользователям и поставщикам исключительно программного обеспечения принятие этих спецификаций принесет несомненную выгоду, прежде всего благодаря обеспечению совместимости, функциональности, снижению затрат и упрощению управления.

Некоторые компании сделали консолидированное управление хранения своим лозунгом. В области решений для гетерогенных сред лидерами являются разработчики программного обеспечения Fujitsu Softek и Veritas. Среди производителей оборудования наибольшее количество функций для консолидированного управления хранением данных предлагает, благодаря интеграции с Compaq, Hewlett-Packard. Успехом на рынке пользуются также решения CA, EMC и McData. Часто отдельные решения, например управление производительностью канала, включаются в комплексные системы управления сетями хранения данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перед покупкой программного обеспечения управления всегда необходима тестовая инсталляция, чтобы проверить, насколько обеспечиваются автоматизацией обещанные в презентациях и описаниях возможности взаимодействия и оптимизации, доступность, производительность, отказоустойчивость, расширение на лету и снижение рабочей нагрузки. В зависимости от потребности и бюджета можно реализовать лишь отдельные части консолидированного управления хранением.

Эва Шойлен — сотрудник компании Menatnet Trade. С ней можно связаться по адресу: db@lanline.awi.de.


? AWi Verlag

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями