Управление системами хранения данных

Павел Анни

Утверждение о том, что объемы данных растут немыслимыми темпами, стало настолько расхожим, что обычно на нем не задерживаются и переходят сразу к постулату о необходимости приобретения и установки новых дисковых массивов. В данной статье хотелось бы поговорить не об объемах данных как таковых, а о той дополнительной информации и сервисах, которые эти данные сопровождают. Очевидно, что рост объемов дисковых массивов - это не просто рост числа гигабайтов, это еще и рост числа дисков, контроллеров, кабелей, монтажных шкафов, коммутаторов и тому подобного окружения, без которого нельзя обойтись, работая с гигабайтами и терабайтами. И рост объемов данных - это не только и не столько расходы на новые диски (в конце концов, цены на диски постоянно снижаются, и каждый новый терабайт обходится все дешевле), но прежде всего новые расходы на управление всем этим хозяйством.

Основная проблема состоит в том, что обычный человек способен эффективно управлять весьма ограниченным количеством объектов - психологи говорят о числе от пяти до девяти. Поэтому рост числа дисков, портов и контроллеров приводит к необходимости "укрупнения" управляемых объектов. Единственный путь, позволяющий добиться управляемости растущей системы хранения - это избавить администратора от необходимости вручную разбивать диски на разделы, объединять их в тома, организовывать различные схемы защиты данных, менять кассеты в ленточной библиотеке, проверять, удалять, подключать...

В Sun Microsystems принято говорить: "Система хранения - это не только диски". Поэтому основное внимание уделяется тому, что позволяет не только наполнять систему хранения данными, но и грамотно ее эксплуатировать, добиваясь требуемой эффективности, надежности, управляемости, защищенности без значительного увеличения эксплуатационных расходов.

Виртуализация

Один из главных путей уменьшения сложности управления системой хранения данных - виртуализация. В самом деле, число управляемых объектов измеряется сотнями и тысячами, системы работают круглосуточно, процесс добавления дискового пространства одному из приложений может потребовать остановки системы на несколько часов: подключение дисков, создание томов, создание файловых систем, внесение изменений в конфигурационные файлы. Средства виртуализации, поддерживаемые в современных дисковых массивах (Sun StorEdge 6900, Sun StorEdge 9900), позволяют администратору управлять системой в терминах требуемого дискового пространства ("хочу добавить этому набору данных 200 Гигабайт"), вместо того, чтобы спускаться на уровень дисков, адресов, разделов и томов.

Существующие технологии виртуализации, однако, пока привязаны к конкретным дисковым массивам конкретных производителей. Главная задача на сегодня - добиться реальной гетерогенности, возможности подключения к сети хранения данных серверов и систем хранения разных производителей и возможности создания виртуальных хранилищ на базе этого оборудования. Для решения этой задачи технологии виртуализации выносятся за пределы дисковых массивов и серверов, в интеллектуальные коммутаторы.

Одним из важнейших шагов в плане реализации технологий интеллектуальных сетей хранения данных стало приобретение компанией Sun Microsystems компании Pirus Networks осенью 2002 года. Слияние технологий виртуализации и мощного семейства серверов и систем хранения позволяет говорить о возможности появления в самом ближайшем будущем решений, позволяющих значительно облегчить администрирование, мониторинг и управление виртуальными сетями хранения данных с самым широким набором сервисов.

Защита данных

Еще одна тенденция современных систем хранения данных - консолидация. Очевидно, что управление системами проще, когда они централизованы. Но в случае, когда все данные собраны в едином хранилище, особое значение приобретают задачи обеспечения высокой готовности данных. Несмотря на то, что вопросы обеспечения защиты от сбоя в дисковом массиве решаются достаточно хорошо (технологии RAID, "hot-spare", дублирование контроллеров и т.п.), этого недостаточно, чтобы обеспечить должный уровень защиты от возможных аварий и угроз. Учитывая то, что причинами аварий могут быть не только сбои дисков, но и человеческие ошибки, и бытовые аварии, приходится предпринимать целый комплекс мер, обеспечивающий защиту данных на всех уровнях.

Дублированные интерфейсы

С целью исключения единственной точки сбоя в системе полностью дублированы: интерфейсы Fibre Channel в серверах, коммутаторы Fibre Channel, формирующие SAN, каналы Fibre Channel в дисковых массивах, интерфейсы Ethernet (100 Мбит/с или 1 ГБит/с), соединяющие серверы между собой и с пользовательской сетью. Использование программного обеспечения Sun StorEdge Traffic Manager позволяет балансировать нагрузку между интерфейсами и поддерживать непрерывность доступа к данным в случае сбоя одного из контроллеров. Аналогичный режим для интерфейсов Ethernet поддерживается программным обеспечением IP Multipathing, входящим в состав операционной системы Solaris.

Моментальные копии данных

Зеркалирование может защитить от сбоя диска, но не защищает от сбоя приложения, который может привести к потере данных. Этот уровень защищенности могут обеспечить моментальные копии данных, когда производится копирование заведомо целостной информации в определенные моменты (закрытие отчетного периода и т.п.). Моментальные копии могут быть реализованы средствами дисковых массивов (TrueCopy для систем Hitachi), так и средствами серверов (Sun StorEdge Availability Suite). Первый способ более подходит для среды, построенной на однотипных системах хранения, второй - для среды, ориентированной на однородную серверную платформу.

Удаленные копии данных

Для защиты данных от серьезных аварий и катастроф (крупный сбой электропитания, авария здания или его инфраструктуры и т.п.) необходимо иметь удаленную копию корпоративных данных. Для этого удаленное хранилище данных связывается с основным вычислительным центром оптическими кабелями, проложенными как минимум в двух разных кабельных каналах. Каналообразующее оборудование позволяет использовать эти кабели для передачи протоколов Fibre Channel и Ethernet (вплоть до 1 Гбит/с). Удаленные копии данных могут быть сделаны как по каналу Fibre Channel с использованием собственных средств дисковых массивов (TrueCopy от Hitachi), так и по каналу TCP/IP с использованием Sun StorEdge Availability Suite.

Система резервного копирования

Обязательным условием надежной защиты данных является система резервного копирования. Для обеспечения непрерывности работы основного приложения резервное копирование делается с моментальной копии. Согласно политике резервного копирования периодически делается полная копия данных и помещается на хранение в удаленное хранилище магнитных лент, где обеспечены соответствующие средства защиты и контроля доступа. В удаленном хранилище данных тоже производится резервное копирование на ленточную библиотеку.

Учет и контроль

Знаете ли Вы, что хранится в корпоративной информационной системе? Какой процент дискового пространства занят MP3-файлами, которые пользователи хранят в своих домашних каталогах? Каковы темпы роста объемов данных и на сколько времени хватит сегодняшнего запаса свободного места?

Без ответа на эти и другие вопросы нельзя говорить об управляемой системе хранения, а уж тем более обеспечивать должный уровень сервиса. Безусловно, многие функции сбора информации о работе системы можно реализовать, что называется, подручными средствами. Однако Sun Microsystems предлагает системным администраторам промышленное средство мониторинга и анализа систем хранения данных - Sun StorEdge Resource Manager.

Система построена по трехуровневой архитектуре, которая содержит: агенты, собирающие детальную информацию с устройств и подсистем хранения; серверы, собирающие и агрегирующие эту информацию; уровень представления, включающий веб-сервер и веб-браузеры. Таким образом, все управление системой осуществляется через веб-браузер с любого рабочего места (в соответствии с политикой доступа).

Контроль свободного пространства

Известно, что отсутствие свободного места на разделе диска, куда записываются журналы базы данных, может привести к полной остановке системы. Другие случаи нехватки свободного пространства могут привести к не менее серьезным последствиям. Sun StorEdge Resource Manager Capacity Reporter информирует системного администратора о критическом снижении объема свободного пространства на файловых системах и дисках, на которых расположены базы данных.

Анализ использования дискового пространства пользователями

Для общих файловых хранилищ особенно актуально стоит задача контроля использования корпоративного дискового пространства. При отсутствии централизованного контроля в таких хранилищах часто происходит многократное дублирование информации, нецелевое использование пространства пользователями (файлы .mp3, .jpg большого объема, не имеющие прямого отношения к работе). Программное обеспечение File Reporter из пакета Sun StorEdge Resource Manager производит сбор и анализ этой информации и предоставляет ее в виде отчетов системному администратору. Такой подход может помочь сэкономить значительные средства при расширении дисковой системы (а иногда обойтись и без него). Кроме того, этот пакет очень полезен при планировании резервного копирования, он позволяет избежать ненужного копирования несущественных или дублированных файлов.

Определение тенденций роста системы хранения

При развитии системы хранения и определении бюджетов чрезвычайно важно иметь обоснованные объективные данные о темпах роста и эффективности использования ресурсов хранения. Sun StorEdge Resource Manager, собирающий данные постоянно, может построить графики тенденций роста использования ресурсов на различных участках сети хранения данных. Наличие информации о таких тенденциях помогает системным администраторам более обоснованно планировать расширение системы.

Самая важная часть информационной системы

Еще совсем недавно этот вопрос ни у кого не вызывал сомнений: конечно же, компьютер, который и производит основную работу. Все остальное является вспомогательными частями.

С развитием технологий систем хранения данных, с накоплением этих данных, все чаще высказывается идея о том, что центром информационной системы является большой дисковый массив, к которому в качестве периферийных устройств подключены серверы, обрабатывающие информацию.

От компании Sun Microsystems вполне можно было бы ожидать заявления, что главное - это сеть. В самом деле, без сети сегодня не работает ни одна информационная система, сеть пронизывает не только компьютеры, но и системы хранения данных.

Но мы скажем по-другому. Главное - это человек. Именно на то, чтобы максимально облегчить нелегкий труд администраторов, чтобы упростить взаимодействие с системой обычных пользователей, чтобы дать возможность руководителям планировать развитие системы - именно на это направлено все развитие технологий, составляющих информационную систему.

Мир связи Connect, #2, 1 февраля 2003