Россия |
Организация внешней памяти
К периферийным устройствам серверов относятся различные устройства внешней памяти и устройства ввода-вывода. Основными видами внешней памяти, используемой в серверах zSeries, являются дисковая память, память на магнитных лентах и оптическая память. В большинстве случаев для подключения разных видов памяти используются стандартные средства, что позволяет задействовать одни и те же решения в различных типах серверов, включая серверы IBM и других производителей.
Подключение внешней памяти
Для подключения памяти к центральным устройствам сервера могут использоваться следующие способы:
- прямое подключение DAS (Directly Attached Storage) [3.10],
- сетевые подключения SAN (Storage Area Network Attached Storage) и NAS (Network Attached Storage) [3.11].
Прямое подключение предполагает использование отдельной памяти для каждого сервера. Возможны варианты с размещением памяти в одном корпусе с центральными устройствами или в виде отдельного устройства, подключаемого через предусмотренные в сервере интерфейсы. Внутреннее подключение памяти (рис. 3.14а) реализуется путем соединения памяти через адаптер напрямую с канальным интерфейсом (STI). Вариант такого подключения через интерфейс SCSI-адаптер приведен на рис. 3.14а. Этот вариант не предусматривает использование каналов и канальных программ, а cache дисков и управляющая информация, связанная с обменами, размещается в системной HSA-памяти сервера.
При внешнем подключении (рис. 3.14б), которое является основным для zSeries, используются ESCON- и FICON-каналы и совместимые с ними контроллеры CU-памяти. Обмены при этом выполняются либо под управлением канальных программ, либо в режиме QDIO (FCP-канал). Буфер и управление внешней памятью реализуется средствами контроллера CU-памяти.
Сетевое подключение серверов к внешней памяти (рис. 3.15) основано на использовании специализированной сети (SAN) и/или сетей общего назначения (NAS). Такое подключение позволяет создать для серверов и устройств памяти соединения "любой-с-любым" с использованием коммутаторов, маршрутизаторов и другого коммутационного оборудования. Основными достоинствами подхода являются:
- консолидация устройств хранения, повышающая эффективность их использования;
- совместное использование данных за счет их копирования;
- практически неограниченное и без останова наращивание объема памяти;
- повышенная надежность хранения за счет резервного дублирования и других механизмов;
- применение дополнительных сервисных средств, оптимизирующих использование памяти.
Концепция SAN основана на создании выделенной специализированной подсети, ориентированной на интенсивный обмен данными с распределенной системой хранения данных. Передача данных в SAN основана на блочном принципе с использованием стандартных протоколов. NAS ориентирована на доступ к памяти на уровне файлов. С этой целью используется файловый сервер (NAS filer), через который осуществляется взаимодействие клиентов с памятью. Такой сервер подключен к TCP/IP сети, через которую он принимает запросы на обращение в память в соответствии с протоколами (CIFS, NFS) и преобразует их в команды для блочного обращения к памяти, в том числе через SAN.
Основным сетевым стандартом де-факто для SAN является Fibre Channel. Одной из основных причин такого выбора является более высокая скорость обмена (до 200 Mb/s) по сравнению со стандартами Ethernet 10/100/1000 и SCSI. Протокол FCP (Fibre Channel Protocol), широко используемый в SAN, является командным протоколом Serial SCSI, надстраиваемым над проколами передачи Fibre Channel.
Протоколы TCP/IP также могут использоваться в SAN в качестве транспортной среды для передачи информации на уровне блоков. Такой подход, получивший название IP Storage, позволяет задействовать существующую инфраструктуру локальных и глобальных IP-сетей и накопленный опыт их эксплуатации. SAN на основе IP-сети базируется на передаче информации других протоколов путем ее инкапсуляции в TCP/IP, то есть "поверх" TCP/IP. С этой целью разработаны варианты протоколов, стеки которых представлены на таблице 3.8 [3.11].
Протокол iSCSI (Internet SCSI) обеспечивает инкапсуляцию SCSI команд, данных и состояний непосредственно в TCP-пакеты и передачу блоков через IP-сеть.
Приложения | ||
Операционная система | ||
Стандартная система команд SCSI | ||
Новый Serial SCSI | FCP FC4 | FCP FC4 |
Нижние уровни FC | ||
TCP | TCP | TCP |
IP | IP | IP |
iSCSI | iFCP | FCIP |
---|
Протокол FCIP (Fibre Channel over IP) является туннельным протоколом и предназначен для объединения географически распределенных SAN, построенных на основе оборудования и протоколов Fibre Channel, посредством соединения FC-устройств FCIP-туннелем через LAN/WAN на основе TCP/IP протоколов. С этой целью FC-фреймы с сохранением стандартной FC-адресации инкапсулируются в TCP/IP пакеты. Для взаимодействующих FC-устройств созданный FCIP туннель прозрачен, то есть все промежуточные преобразования для них незаметны, что эквивалентно расширенной FC-линии.
Протокол iFCP (Internet Fibre Channel Protocol), как и FCIP, основан на инкапсуляции FC-фреймов в TCP/IP пакеты, однако при этом совмещаются схемы адресации Fibre Channel и IP. Соединения iFCP выполняются через шлюзы (gateway), в которых воспринимаются оба вида адресации и реализуются функции коммутаторов для двух стандартов Fibre Channel и IP.
Топология сети SAN на основе Fibre Channel включает соединения типа точка-точка, кольцевые структуры с арбитражем и сложные коммутирующие сети (см. предыдущий раздел). Для реализации коммутирующей сети SAN на основе Fibre Channel могут использоваться следующие группы устройств:
- IBM TotalStorage SAN Switches;
- CNT FC/9000 Fibre Channel Directors;
- McDATA Switch Products;
- CISCO MDS 9000 Multi-layer Switches and Directors.
Каждая из перечисленных линеек включает средства для применения в системах как начального/среднего, так и продвинутого уровней. Основу устройств составляют высокоскоростные коммутирующие структуры, связанные с сетевыми линиями через порты. Каждый порт предназначен для подключения одного типа линии или обладает свойством самонастройки параметров в зависимости от типа подключенной линии, например, автоматически настраивается на скорость обмена. Основными типами портов являются Fibre Channel порты со скоростью передачи 1 Gb/s, 2 Gb/s. Помимо этого возможно использование FCP, iSCSI, FCIP, iFCP и других типов портов. Допустимое число и тип портов для некоторых моделей приведены в таблице 3.9.
Для подключения памяти NAS может использоваться файловый сервер NAS Gateway 500, поддерживающий протоколы NFS, CIFS, HTTP, FTP. Сервер включает один или два узла на базе процессоров 2-way или 4-way Power4+, память емкостью до 32 GB, внутреннюю дисковую память, слоты PCI и другое оборудование. Для связи сервера с TCP/IP сетью используются GE порты, а для подключения к SAN - FC-порты.