Red de área de almacenamiento

Canal de fibra
Canal de fibra
Capa 4. Mapeo de protocolos
	Enmascaramiento de LUN
Capa 3. Servicios comunes
Capa 2. Red
	Tejido de canal de fibra ; Zonificación de canal de fibra ; Notificación de cambio de estado registrado
Capa 1. Enlace de datos
	Codificación Fibre Channel 8b/10b
Capa 0. Física

Red que proporciona acceso al almacenamiento de datos consolidado a nivel de bloque

Una red de área de almacenamiento ( SAN ) o red de almacenamiento es una red informática que proporciona acceso a un almacenamiento de datos consolidado a nivel de bloque . Las SAN se utilizan principalmente para acceder a dispositivos de almacenamiento de datos , como matrices de discos y bibliotecas de cintas desde servidores , de modo que los dispositivos aparezcan ante el sistema operativo como almacenamiento de conexión directa . Una SAN normalmente es una red dedicada de dispositivos de almacenamiento a los que no se puede acceder a través de la red de área local (LAN).

Aunque una SAN solo proporciona acceso a nivel de bloque, los sistemas de archivos creados sobre SAN sí proporcionan acceso a nivel de archivo y se conocen como sistemas de archivos de disco compartido .

Las configuraciones SAN más nuevas permiten SAN híbrida ^[1] y permiten el almacenamiento en bloque tradicional que aparece como almacenamiento local pero también almacenamiento de objetos para servicios web a través de API.

Arquitecturas de almacenamiento

Las redes de área de almacenamiento (SAN) a veces se denominan red detrás de los servidores ^[2]^{: 11} e históricamente se desarrollaron a partir de un modelo de almacenamiento de datos centralizado, pero con su propia red de datos . Una SAN es, en su forma más simple, una red dedicada al almacenamiento de datos. Además de almacenar datos, las SAN permiten la copia de seguridad automática de los datos y la supervisión del almacenamiento, así como el proceso de copia de seguridad. ^[3]^{: 16–17} Una SAN es una combinación de hardware y software. ^[3]^{: 9} Surgió de las arquitecturas de mainframe centradas en los datos , donde los clientes de una red pueden conectarse a varios servidores que almacenan diferentes tipos de datos. ^[3]^{: 11} Para escalar las capacidades de almacenamiento a medida que crecían los volúmenes de datos, se desarrolló el almacenamiento de conexión directa (DAS), donde las matrices de discos o solo un montón de discos (JBOD) se conectaron a los servidores. En esta arquitectura, se pueden agregar dispositivos de almacenamiento para aumentar la capacidad de almacenamiento. Sin embargo, el servidor a través del cual se accede a los dispositivos de almacenamiento es un punto único de falla , y una gran parte del ancho de banda de la red LAN se utiliza para acceder, almacenar y realizar copias de seguridad de los datos. Para resolver el problema del punto único de falla, se implementó una arquitectura de almacenamiento compartido de conexión directa , donde varios servidores podían acceder al mismo dispositivo de almacenamiento. ^[3]^{: 16–17}

DAS fue el primer sistema de almacenamiento en red y todavía se usa ampliamente donde los requisitos de almacenamiento de datos no son muy altos. A partir de él se desarrolló la arquitectura de almacenamiento conectado a red (NAS), donde uno o más servidores de archivos dedicados o dispositivos de almacenamiento están disponibles en una LAN. ^[3]^{: 18} Por lo tanto, la transferencia de datos, particularmente para copias de seguridad, todavía se realiza a través de la LAN existente. Si se almacenaba más de un terabyte de datos a la vez, el ancho de banda de la LAN se convertía en un cuello de botella. ^[3]^{: 21–22} Por lo tanto, se desarrollaron las SAN, donde una red de almacenamiento dedicada se conectaba a la LAN y los terabytes de datos se transferían a través de una red dedicada de alta velocidad y ancho de banda. Dentro de la SAN, los dispositivos de almacenamiento están interconectados. La transferencia de datos entre dispositivos de almacenamiento, como para copias de seguridad, ocurre detrás de los servidores y está destinada a ser transparente. ^[3]^{: 22} En una arquitectura NAS, los datos se transfieren utilizando los protocolos TCP e IP a través de Ethernet . Se desarrollaron protocolos distintos para las SAN, como Fibre Channel , iSCSI , Infiniband . Por lo tanto, las SAN suelen tener sus propios dispositivos de red y almacenamiento, que deben comprarse, instalarse y configurarse. Esto hace que las SAN sean inherentemente más caras que las arquitecturas NAS. ^[3]^{: 29}

Componentes

Las SAN tienen sus propios dispositivos de red, como conmutadores SAN. Para acceder a la SAN, se utilizan los denominados servidores SAN, que a su vez se conectan a adaptadores de host SAN . Dentro de la SAN, se pueden interconectar una variedad de dispositivos de almacenamiento de datos, como matrices de discos compatibles con SAN, JBODS y bibliotecas de cintas . ^[3]^{: 32, 35–36}

Capa de host

Se dice que los servidores que permiten el acceso a la SAN y a sus dispositivos de almacenamiento forman la capa de host de la SAN. Dichos servidores tienen adaptadores de host, que son tarjetas que se conectan a las ranuras de la placa base del servidor (normalmente ranuras PCI) y se ejecutan con un firmware y un controlador de dispositivo correspondientes . A través de los adaptadores de host, el sistema operativo del servidor puede comunicarse con los dispositivos de almacenamiento de la SAN. ^[4]^{: 26}

En las implementaciones de canal de fibra, un cable se conecta al adaptador de host a través del convertidor de interfaz gigabit (GBIC). Los GBIC también se utilizan en conmutadores y dispositivos de almacenamiento dentro de la SAN y convierten bits digitales en impulsos de luz que luego se pueden transmitir a través de los cables de canal de fibra. Por el contrario, el GBIC convierte los impulsos de luz entrantes nuevamente en bits digitales. El predecesor del GBIC se llamaba módulo de enlace gigabit (GLM). ^[4]^{: 27}

Capa de tela

Conmutador SAN Qlogic con conectores de canal de fibra óptica instalados

La capa de estructura consta de dispositivos de red SAN que incluyen conmutadores SAN , enrutadores, puentes de protocolo, dispositivos de puerta de enlace y cables. Los dispositivos de red SAN mueven datos dentro de la SAN o entre un iniciador , como un puerto HBA de un servidor, y un destino , como el puerto de un dispositivo de almacenamiento.

Cuando se construyeron las SAN por primera vez, los concentradores eran los únicos dispositivos que tenían capacidad para canal de fibra, pero se desarrollaron conmutadores de canal de fibra y ahora rara vez se encuentran concentradores en las SAN. Los conmutadores tienen la ventaja sobre los concentradores de que permiten que todos los dispositivos conectados se comuniquen simultáneamente, ya que un conmutador proporciona un enlace dedicado para conectar todos sus puertos entre sí. ^[4]^{: 34} Cuando se construyeron las SAN por primera vez, el canal de fibra tuvo que implementarse sobre cables de cobre; en la actualidad, se utilizan cables de fibra óptica multimodo en las SAN. ^[4]^{: 40}

Las SAN suelen estar construidas con redundancia, por lo que los conmutadores SAN están conectados con enlaces redundantes. Los conmutadores SAN conectan los servidores con los dispositivos de almacenamiento y normalmente no tienen bloqueo, lo que permite la transmisión de datos a través de todos los cables conectados al mismo tiempo. ^[4]^{: 29} Los conmutadores SAN se configuran con fines de redundancia en una topología en malla . Un solo conmutador SAN puede tener tan solo 8 puertos y hasta 32 puertos con extensiones modulares. ^[4]^{: 35} Los conmutadores denominados de clase director pueden tener hasta 128 puertos. ^[4]^{: 36}

En las redes SAN conmutadas, se utiliza el protocolo de red conmutada FC-SW-6 de canal de fibra, según el cual cada dispositivo de la SAN tiene una dirección de nombre mundial (WWN) codificada en el adaptador de bus host (HBA). Si un dispositivo está conectado a la SAN, su WWN se registra en el servidor de nombres del conmutador SAN. ^[4]^{: 47} En lugar de un WWN, o nombre de puerto mundial (WWPN), los proveedores de dispositivos de almacenamiento SAN Fibre Channel también pueden codificar un nombre de nodo mundial (WWNN). Los puertos de los dispositivos de almacenamiento a menudo tienen un WWN que comienza con 5, mientras que los adaptadores de bus de los servidores comienzan con 10 o 21. ^[4]^{: 47}

Capa de almacenamiento

El protocolo serializado de interfaz de sistemas informáticos pequeños (SCSI) se utiliza a menudo sobre el protocolo de red conmutada Fibre Channel en servidores y dispositivos de almacenamiento SAN. La interfaz de sistemas informáticos pequeños de Internet (iSCSI) sobre Ethernet y los protocolos Infiniband también se pueden encontrar implementados en SAN, pero a menudo se conectan a la SAN Fibre Channel. Sin embargo, hay dispositivos de almacenamiento Infiniband e iSCSI, en particular, matrices de discos. ^[4]^{: 47–48}

Se dice que los diversos dispositivos de almacenamiento en una SAN forman la capa de almacenamiento . Puede incluir una variedad de dispositivos de disco duro y cinta magnética que almacenan datos. En las SAN, las matrices de discos se unen a través de un RAID que hace que muchos discos duros se vean y funcionen como un gran dispositivo de almacenamiento. ^[4]^{: 48} Cada dispositivo de almacenamiento, o incluso partición en ese dispositivo de almacenamiento, tiene un número de unidad lógica (LUN) asignado. Este es un número único dentro de la SAN. Cada nodo en la SAN, ya sea un servidor u otro dispositivo de almacenamiento, puede acceder al almacenamiento haciendo referencia al LUN. Los LUN permiten segmentar la capacidad de almacenamiento de una SAN y la implementación de controles de acceso. Un servidor particular, o un grupo de servidores, puede, por ejemplo, tener acceso solo a una parte particular de la capa de almacenamiento de la SAN, en forma de LUN. Cuando un dispositivo de almacenamiento recibe una solicitud para leer o escribir datos, verificará su lista de acceso para establecer si el nodo, identificado por su LUN, tiene permitido acceder al área de almacenamiento, también identificada por un LUN. ^[4]^{: 148–149} El enmascaramiento de LUN es una técnica mediante la cual el adaptador de bus host y el software SAN de un servidor restringen los LUN para los cuales se aceptan comandos. Al hacerlo, se enmascaran los LUN a los que el servidor nunca debería acceder. ^[4]^{: 354} Otro método para restringir el acceso del servidor a dispositivos de almacenamiento SAN específicos es el control de acceso basado en la estructura, o zonificación, que se aplica mediante los dispositivos y servidores de red SAN. Con la zonificación, el acceso al servidor se restringe a los dispositivos de almacenamiento que se encuentran en una zona SAN particular. ^[5]

Protocolos de red

Se utiliza una capa de mapeo a otros protocolos para formar una red:

ATA sobre Ethernet (AoE), mapeo de AT Attachment (ATA) sobre Ethernet
Protocolo de canal de fibra (FCP), una asignación de SCSI sobre canal de fibra
Canal de fibra sobre Ethernet (FCoE)
ESCON sobre canal de fibra ( FICON ), utilizado por computadoras mainframe
HyperSCSI , mapeo de SCSI sobre Ethernet
Mapeo de FCP sobre IP mediante iFCP ^[6] o SANoIP ^[7]
iSCSI , mapeo de SCSI sobre TCP/IP
Extensiones iSCSI para RDMA (iSER), mapeo de iSCSI sobre InfiniBand
Dispositivo de bloque de red , mapeo de solicitudes de nodos de dispositivos en sistemas tipo UNIX a través de sockets de flujo como TCP/IP
Protocolo SCSI RDMA (SRP), otra implementación de SCSI para transportes de acceso directo a memoria remota (RDMA)

Las redes de almacenamiento también se pueden construir utilizando tecnologías Serial Attached SCSI (SAS) y Serial ATA (SATA). SAS evolucionó a partir del almacenamiento de conexión directa SCSI. SATA evolucionó a partir del almacenamiento de conexión directa Parallel ATA . Los dispositivos SAS y SATA se pueden conectar en red utilizando expansores SAS .

Ejemplos de protocolos apilados que utilizan SCSI
Aplicaciones
Capa SCSI
FCP	FCP	FCP	FCP	iSCSI	iSER	Precio sugerido de venta
		FCIP	iFCP
		Protocolo de control de tráfico			Transporte RDMA
	FCoE	Propiedad intelectual			Red IP o InfiniBand
FC	Ethernet				Enlace Ethernet o InfiniBand

Software

La Storage Networking Industry Association (SNIA) define una SAN como "una red cuyo propósito principal es la transferencia de datos entre sistemas informáticos y elementos de almacenamiento". Pero una SAN no solo consta de una infraestructura de comunicación, también tiene una capa de gestión de software . Este software organiza los servidores, los dispositivos de almacenamiento y la red para que los datos se puedan transferir y almacenar. Debido a que una SAN no utiliza almacenamiento conectado directamente (DAS), los dispositivos de almacenamiento en la SAN no son propiedad de un servidor ni están administrados por él. ^[2]^{: 11} Una SAN permite que un servidor acceda a una gran capacidad de almacenamiento de datos y esta capacidad de almacenamiento también puede ser accesible para otros servidores. ^[2]^{: 12} Además, el software SAN debe garantizar que los datos se muevan directamente entre dispositivos de almacenamiento dentro de la SAN, con una intervención mínima del servidor. ^[2]^{: 13}

El software de administración de SAN se instala en uno o más servidores y clientes de administración en los dispositivos de almacenamiento. Se han desarrollado dos enfoques en el software de administración de SAN: administración en banda y fuera de banda. En banda significa que los datos de administración entre el servidor y los dispositivos de almacenamiento se transmiten en la misma red que los datos de almacenamiento. Mientras que fuera de banda significa que los datos de administración se transmiten a través de enlaces dedicados. ^[2]^{: 174} El software de administración de SAN recopilará datos de administración de todos los dispositivos de almacenamiento en la capa de almacenamiento. Esto incluye información sobre fallas de lectura y escritura, cuellos de botella de capacidad de almacenamiento y fallas de los dispositivos de almacenamiento. El software de administración de SAN puede integrarse con el Protocolo simple de administración de red (SNMP). ^[2]^{: 176}

En 1999 se introdujo el Modelo de Información Común (CIM), un estándar abierto, para gestionar dispositivos de almacenamiento y proporcionar interoperabilidad. La versión basada en la Web del CIM se denomina Gestión Empresarial Basada en la Web (WBEM) y define objetos de dispositivos de almacenamiento SAN y transacciones de procesos. El uso de estos protocolos implica un administrador de objetos CIM (CIMOM), para gestionar objetos e interacciones, y permite la gestión central de dispositivos de almacenamiento SAN. La gestión básica de dispositivos para SAN también se puede lograr a través de la Especificación de Interfaz de Gestión de Almacenamiento (SMI-S), donde los objetos y procesos CIM se registran en un directorio. Las aplicaciones de software y los subsistemas pueden entonces recurrir a este directorio. ^[2]^{: 177} También hay aplicaciones de software de gestión disponibles para configurar dispositivos de almacenamiento SAN, lo que permite, por ejemplo, la configuración de zonas y LUN. ^[2]^{: 178}

En definitiva, los dispositivos de almacenamiento y redes SAN están disponibles a través de muchos proveedores y cada proveedor de SAN tiene su propio software de administración y configuración. La administración común en SAN que incluyen dispositivos de diferentes proveedores solo es posible si los proveedores ponen la interfaz de programación de aplicaciones (API) para sus dispositivos a disposición de otros proveedores. En tales casos, el software de administración SAN de nivel superior puede administrar los dispositivos SAN de otros proveedores. ^[2]^{: 180}

Compatibilidad con sistemas de archivos

En una SAN, los datos se transfieren, almacenan y acceden a ellos a nivel de bloque. Como tal, una SAN no proporciona abstracción de archivos de datos , solo almacenamiento y operaciones a nivel de bloque. Los sistemas operativos de servidor mantienen sus propios sistemas de archivos en sus propias LUN dedicadas y no compartidas en la SAN, como si fueran locales para ellos mismos. Si varios sistemas simplemente intentaran compartir una LUN, interferirían entre sí y dañarían rápidamente los datos. Cualquier uso compartido planificado de datos en diferentes computadoras dentro de una LUN requiere software. Los sistemas de archivos se han desarrollado para funcionar con el software SAN para proporcionar acceso a nivel de archivo. Estos se conocen como sistema de archivos de disco compartido .

En los medios y el entretenimiento

Los sistemas de edición de video requieren velocidades de transferencia de datos muy altas y una latencia muy baja. Las redes SAN en medios y entretenimiento suelen denominarse sin servidor debido a la naturaleza de la configuración, que coloca a los clientes de escritorio del flujo de trabajo de video (ingesta, edición, reproducción) directamente en la SAN en lugar de conectarse a servidores. El control del flujo de datos se gestiona mediante un sistema de archivos distribuido. El control del uso del ancho de banda por nodo, a veces denominado calidad de servicio (QoS), es especialmente importante en la edición de video, ya que garantiza un uso justo y priorizado del ancho de banda en toda la red.

Calidad del servicio

La calidad de servicio del almacenamiento SAN permite calcular y mantener el rendimiento de almacenamiento deseado para los clientes de la red que acceden al dispositivo. Algunos factores que afectan la calidad de servicio SAN son:

Ancho de banda : la tasa de rendimiento de datos disponible en el sistema.
Latencia : el tiempo de demora que tarda en ejecutarse una operación de lectura/escritura.
Profundidad de la cola: la cantidad de operaciones pendientes que esperan ejecutarse en los discos subyacentes ( unidades tradicionales o de estado sólido ).

Como alternativa, se puede utilizar el aprovisionamiento excesivo para proporcionar capacidad adicional para compensar las cargas pico de tráfico de red. Sin embargo, cuando las cargas de red no son predecibles, el aprovisionamiento excesivo puede acabar provocando que se consuma por completo todo el ancho de banda y que la latencia aumente significativamente, lo que provoca una degradación del rendimiento de la SAN.

Virtualización del almacenamiento

La virtualización del almacenamiento es el proceso de abstracción del almacenamiento lógico del almacenamiento físico. Los recursos de almacenamiento físico se agregan en grupos de almacenamiento, a partir de los cuales se crea el almacenamiento lógico. Presenta al usuario un espacio lógico para el almacenamiento de datos y maneja de manera transparente el proceso de mapeo a la ubicación física, un concepto llamado transparencia de ubicación . Esto se implementa en matrices de discos modernas, a menudo utilizando tecnología patentada del proveedor. Sin embargo, el objetivo de la virtualización del almacenamiento es agrupar múltiples matrices de discos de diferentes proveedores, dispersas en una red, en un solo dispositivo de almacenamiento. El dispositivo de almacenamiento único luego se puede administrar de manera uniforme. ^[8]

Véase también

Referencias

^ "Water Panther Expanse SAN Series | Discos duros y SSD para centros de datos empresariales". Water Panther . Archivado desde el original el 18 de julio de 2022 . Consultado el 18 de julio de 2022 .
^ abcdefghi Jon Tate; Pall Beck; Héctor Hugo Ibarra; Shanmuganathan Kumaravel; Libor Miklas (2017). "Introducción a las redes de área de almacenamiento" (PDF) . Libros rojos, IBM. Archivado (PDF) desde el original el 1 de enero de 2020 . Consultado el 15 de septiembre de 2011 .
^ abcdefghi Edición especial: Uso de redes de área de almacenamiento . Que Publishing. 2002. ISBN 978-0-7897-2574-5.
^ abcdefghijklm Christopher Poelker; Alex Nikitin, eds. (2009). Redes de área de almacenamiento para principiantes . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-47134-0.
^ Richard Barker; Paul Massiglia (2002). Fundamentos de redes de área de almacenamiento: una guía completa para comprender e implementar redes SAN . John Wiley & Sons. pág. 198. ISBN 978-0-471-26711-9.
^ "TechEncyclopedia: IP Storage". Archivado desde el original el 9 de abril de 2009. Consultado el 9 de diciembre de 2007 .
^ "TechEncyclopedia: SANoIP". Archivado desde el original el 9 de abril de 2009. Consultado el 9 de diciembre de 2007 .
^ PC Magazine. «Almacenamiento virtual». Enciclopedia PC Magazine . Archivado desde el original el 30 de agosto de 2019. Consultado el 17 de octubre de 2017 .

Enlaces externos

¿Qué es una red de área de almacenamiento (SAN)?
Introducción a las redes de área de almacenamiento Introducción exhaustiva a SAN, IBM Redbook
SAN vs. DAS: un análisis de costos del almacenamiento en la empresa en Wayback Machine (archivado el 30 de octubre de 2011)
SAS y SATA, el almacenamiento de estado sólido reduce el consumo de energía del centro de datos Archivado el 18 de octubre de 2010 en Wayback Machine
Vídeos de SAN NAS

[1] "Water Panther Expanse SAN Series | Discos duros y SSD para centros de datos empresariales". Water Panther . Archivado desde el original el 18 de julio de 2022 . Consultado el 18 de julio de 2022 .

[Tate-2] Jon Tate; Pall Beck; Héctor Hugo Ibarra; Shanmuganathan Kumaravel; Libor Miklas (2017). "Introducción a las redes de área de almacenamiento" (PDF) . Libros rojos, IBM. Archivado (PDF) desde el original el 1 de enero de 2020 . Consultado el 15 de septiembre de 2011 .

[NIIT-3] Edición especial: Uso de redes de área de almacenamiento . Que Publishing. 2002. ISBN 978-0-7897-2574-5.

[Dummies-4] Christopher Poelker; Alex Nikitin, eds. (2009). Redes de área de almacenamiento para principiantes . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-47134-0.

[5] Richard Barker; Paul Massiglia (2002). Fundamentos de redes de área de almacenamiento: una guía completa para comprender e implementar redes SAN . John Wiley & Sons. pág. 198. ISBN 978-0-471-26711-9.

[6] "TechEncyclopedia: IP Storage". Archivado desde el original el 9 de abril de 2009. Consultado el 9 de diciembre de 2007 .

[7] "TechEncyclopedia: SANoIP". Archivado desde el original el 9 de abril de 2009. Consultado el 9 de diciembre de 2007 .

[8] PC Magazine. «Almacenamiento virtual». Enciclopedia PC Magazine . Archivado desde el original el 30 de agosto de 2019. Consultado el 17 de octubre de 2017 .