Nghiên cứu về giải pháp mã hóa ổ đĩa

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -o0o - BÁO CÁO ĐỀ TÀI: Nghiên cứu giải pháp mã hóa ổ đĩa Giảng viên hướng dẫn: Đinh Huy Hoàng Sinh viên thực hiện: Võ Thiên Văn – MSSV 2033180180 Kiều Đình Phú – MSSV 2033180170 MỤC LỤC I Tổng quan hệ thống lưu trữ SAN (Storage Area Network) .3 Giới thiệu SAN .3 Thành phần cấu tạo 3 Các loại SAN .3 Tính vượt trội SAN Điều khiển đĩa Phân biệt hệ thống lưu trữ SAN,DAS,NAS Hạn chế SAN ứng dụng ngày .7 II Tổng quan VSAN (Virtual SAN) .7 Định nghĩa Lợi ích Yêu cầu hệ thống Cấu trúc VSAN .8 Disk group VSAN Datastore .9 Đối tượng thành phần .10 Witness Replica 10 VM Storage Polocies 10 10 Công nghệ RAID (Redundant Array of Independent Disks) 10 11 Tính 12 12 Các tính hổ trợ VSAN 13 13 Phân biệt vSphere Storage Appliance (VSA) VSAN 14 III Triển khai iscsi SAN lưu trữ chịu lỗi 15 Máy target .15 Máy initiator 18 Testing 22 Hot Spare 24 I Tổng quan hệ thống lưu trữ SAN (Storage Area Network) Giới thiệu SAN SAN (Storage Area Network: mạng lưu trữ) mạng chuyên dụng kết nối nhiều Server nhiều thiết bị lưu trữ, với mục đích truyền tải liệu hệ thống máy tính phần tử lưu trữ phần tử lưu trữ với SAN hoàn toàn tách biệt với mạng LAN WAN Mạng SAN nối kết tất tài nguyên liên quan đến lưu trữ mạng lại với Là một mạng có tốc độ cao dành riêng cho việc lưu quản trị liệu, SAN giúp việc sử dụng tài nguyên lưu trữ hiệu hơn, dễ dàng công việc quản trị, quản lý tập trung thao tác tăng độ an tồn, lưu, khơi phục có cố SAN dựa nhiều chuẩn kết nối tốc độ cao khác nhau, thực tế mạng SAN ngày sử dụng phối hợp nhiều chuẩn khác nhau, có loại dùng kiểu protocol khác nhau, Fiber Channel iSCSI Thành phần cấu tạo Thiết bị lưu trữ: tủ đĩa có dung lượng lớn, khả truy xuất nhanh, có hỗ trợ chức RAID, local Replica,… Đây nơi chứa liệu chung cho toàn hệ thống Thiết bị chuyển mạch SAN: SAN switch thực việc kết nối máy chủ đến tủ đĩa Các máy chủ máy trạm cần lưu trữ, kết nối đến SAN switch cáp quang thông qua HBA card Các loại SAN Tùy vào nghi thức truyền tải liệu dịng liệu SCSI, chia SAN thành loại: FC SAN IP SAN Fiber Channel (FC SAN) iSCSI (IP SAN)  Hiện chuẩn kết nối FC (Fibre  Cũng thường sử dụng Channel) xem chuẩn kết nối thơng dụng chuẩn (khơng thức) cho hầu  Lưu trữ tập tin máy ảo hết SAN thiết bị lưu trữ iSCSI từ xa  Thay sử dụng mạng FC,  FC thiết kế dành riêng cho việc đóng gói lưu lượng lưu trữ SCSI truyền tải liệu dạng khối vào giao thức TCP/IP,để di chuyển thơng qua mạng TCP/IP  Máy chủ đóng vai trị initiator  FC kết nối theo chuẩn giao tiếp với target công nghiệp giao thức I/O nối tiếp hiệu cao Tính vượt trội SAN Hỗ trợ sở hạ tầng đa giao thức gồm FC, iSCSI, FCIP: SAN lưu trữ truy cập theo Block qua SCSI Khả I/O với tốc độ cao Tách biệt thiết bị lưu trữ Server Bảo mật tốt: xác thực, xác quyền, điều khiển truy xuất khả quản lý theo vùng tăng thêm mức bảo mật mạng Khả ứng dụng cao: Với đặc tính trội khoảng cách kết nối mở rộng, có hỗ trợ IP, sử dụng hub, bridge, switch router cho kiểu kết nối phức tạp, cấu trúc SAN mở số khả bao gồm quản lí lưu trữ nâng cao kỹ thuật clustering cho server-storage Dễ dàng chia sẻ lưu trữ quản lý thơng tin: Quản lí khai thác thiết bị lưu trữ dạng tập trung mục tiêu phát triển SAN Mở rộng lưu trữ dễ dàng thơng qua q trình thêm thiết bị lưu trữ vào mạng mà người dùng không cần phải thay đổi thiết bị (máy chủ, thiết bị lưu trữ có) Cho phép nhiều máy chủ chia sẻ thiết bị lưu trữ Khi máy chủ bị lỗi, SAN cho phép thay đổi hay nâng cấp máy chủ cách dễ dàng liệu khơng ảnh hưởng: Có khả lưu liệu nội hệ thống lưu trữ liệu SAN, mà dùng đến dịch vụ máy chủ để lưu hệ thống lưu trữ khác Đồng thời, SAN không ảnh hưởng băng thông mạng LAN thực thao tác backup (LAN-free backup) SAN dựa vài loại giao diện kết nối tốc độ cao Thât ra, nhiều mạng SAN ngày sử dụng phối hợp nhiều giao diện khác (Ví dụ: giao diện FC – Fibre Channel) Đặc biệt thích hợp với ứng dụng cần tốc độ (Ví dụ: ứng dụng xử lý giao dịch ngành ngân hàng, tài chính…) Phá vỡ giới hạn kết nối băng thông: Là môi trường mở khả rộng lớn cho quản lí lưu trữ, SAN bao gồm backup, tạo quản lí lưu trữ phân tán phân cấp dùng thiết bị lưu trữ có tốc độ “trực tuyến” hay gần trực tuyến (2Gb/s; 4Gb/s tương lai lên tới 10Gb/s) Điều khiển đĩa Điều khiển đĩa sử dụng môi trường SAN thiết kế cung cấp với tốc độ cao, độ tin cậy lớn “Visual Hard Driver” (hay LUNs) Thêm mơ hình SANs cho phép tích hợp lẫn thiết bị FC SATA FC SCSI (FC SATA thiết bị lưu trữ sử dụng ổ đĩa dạng SATA sử dụng cáp quang để truyền liệu tới môi trường mạng) SATA làm việc với khả thấp, có nhiều lỗi xảy lưu trữ lớn giá thành rẻ nhiều so với ổ đĩa SCSI Nó cho phép mạng SANs sử dụng để thiết bị lưu dự phịng có lỗi xảy Và hầu hết SAN dử dụng FC SATA thiết bị backup với lưu trữ lớn tốc độ nhanh nhiều so với tape drivers Phân biệt hệ thống lưu trữ SAN,DAS,NAS Direct Attached Storage (DAS) Ưu điểm Storage Area Network (SAN) - Có khả - Dễ triển khai cấu hình lưu liệu với dung - Chi phí thấp lượng lớn - Dữ liêu mức sẵn sàng cao (sử dụng công nghệ kênh cáp quang) - Mở rộng tốt - Thay đổi ngâng cấp dễ dàng - Độ an toàn Network Attached Storage (NAS) - Dễ triển khai cấu hình - Chi phí hợp lý cho doanh nghiệp - Mở rộng so với DAS - Có thể vận hành có khơng có nhân viên chổ cao,khơi phục liệu (quản lí tập trung) Nhượ - Cần kỹ c điểm chuyên môn cao - Chi phí cao so với DAS,NAS - Mở rộng hạn chế - Tính sẵn sàng liệu khơng cao (chậm, điện khơng sử dụng thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp với server) - Tốc độ không cao sử lý liệu lớn -Hiệu thấp (do hệ quản trị thưởng sử dụng dạng block dạng file) HÌNH ẢNH PHÂN BIỆT HỆ THỐNG LƯU TRỮ SAN, DAS, NAS Hạn chế Do cấu hình phức tạp nên triển khai SAN, ta cần có cơng cụ quản lý nhân có kỹ chun mơn cao Ngồi ra, chi phí để triển khai SAN cao DAS NAS (thêm server backup, sử dụng tape library cổng quang, phần mềm backup SAN) SAN ứng dụng ngày II Trong q trình phát triển nhanh chóng liệu doanh nghiệp hay tổ chức vừa nhỏ yêu cầu có thiết bị lưu trữ với dung lượng lớn độ an tồn thơng tin cao SAN giải pháp đáp ứng yêu cầu khắt khe doanh nghiệp Với tốc độ truyền liệu từ 300Mbit/s đến 4Gbit/s đáp ứng ứng dụng ghi cung cấp liệu cho nhu cầu tương lai Tổng quan VSAN (Virtual SAN) Định nghĩa VSAN – Virtual Storage Area Network đời dựa ý tưởng VLAN (Virtual Local Area Network) Cisco dành cho mảng lưu trữ data Đến 2004 cơng nghệ VSAN thức Hiệp hội tiêu chuẩn CNTT quốc tế công nhận chuẩn ANSI VSAN – Virtual Storage Area Network đời dựa ý tưởng VLAN (Virtual Local Area Network) Cisco dành cho mảng lưu trữ data Đến 2004 cơng nghệ VSAN thức Hiệp hội tiêu chuẩn CNTT quốc tế công nhận chuẩn ANSI Về bản, công nghệ VSAN cho phép công ty sử dụng mạng lưu trữ ảo xây dựng từ mạng lưới SAN vật lý, sau ảo hố lên Mảng SAN ảo dùng để xây dựng “hồ tài nguyên” – resource pool cấp cho nhiều dịch vụ khác nhau; Tổng quan cơng nghệ dùng để tích hợp với máy ảo (VMs) server ảo (virtual server) VSAN tương tự SAN, ảo hố nên cho phép nhà cung cấp thêm resource di chuyển subcriber mà không cần phải thay đổi kết nối vật lý mạng lưới Tiên phong công nghệ này, không khác ông hoàng VMware VMware VSAN tập hợp tất local disk group tất ESXi host vào vShpere cluster tạo resource pool, sau chia cho tất host cluster Lợi ích Tối ưu hóa hiệu xuất (VSAN sử dụng SSD để tăng hiệu suất thông qua việc đọc/ghi nhớ đệm) Khả mở rộng linh hoạt (chỉ cần thêm ổ cứng máy chủ ) Quản lý theo sách lưu trữ (cung cấp nhiều cấp độ dịch vụ khác nhau) Đơn giản hóa lưu trữ Tích hợp bảo vệ lỗi (tận dụng RAID để đảm bảo liệu không bị ổ đĩa mạng bị lỗi) Chi phí thấp Yêu cầu hệ thống a) Phần cứng máy chủ Card mạng 1Gb, đề nghị 10Gb SATA/SAS HBA RAID(là hình thức ghép nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành hệ thống ổ đĩa cứng có chức gia tăng tốc độ đọc/ghi liệu nhằm tăng thêm an toàn liệu chứa hệ thống đĩa kết hợp hai yếu tố trên) Controller(với chế độ pass-throud HBA) Ít SSD HDD Kích thước Cluster tối thiểu máy chủ Đề nghị dung lượng SSD: 10% dung lượng HDD b) Yêu cầu phần mềm vSphere 5.0 trở lên VMware vSphere with Operations Management Vmware vCenter server 5.0 trở lên Cấu trúc VSAN Host Tối thiểu VSAN cluster Tối đa 32 VSAN cluster Disk group SSD 1 HDD Disk group Trên máy chủ ESXi đóng góp đĩa cục cho VSAN cluster, ổ đĩa tổ chức thành disk group Mỗi disk group bao gồm đĩa SSD nhiều HDD Khi có nhiều ổ SSD HDD máy chủ, có đến disk group cho máy chủ, disk group với tối đa HDD VSAN Datastore Kích thước VSAN Datastore quy định số lượng HDD máy chủ Sau enable VSAN cluster, có VSAN datastore tạo Tất máy chủ tham gia truy cập tới VSAN datastore Các máy tham gia không cần phải có disk group Trong vCenter Server tạo nhiều VSAN cluster Đối tượng thành phần Mỗi máy ảo triển khai VSAN có đối tượng: - VM home: Vị trí tất file cấu hình máy ảo ( vmx, log file, …) - Swap: Chỉ tạo máy ảo mở - VMDK: File đĩa máy ảo - Delta/Snapshot: Chỉ tạo máy ảo snapshot Witness Replica Witness phần đối tượng lưu trữ Nó khơng chứa liệu, mà chứa siêu liệu Mục đích tie-breaker định tính sẵn sàng VSAN cluster Witness chiếm 2MB không gian lưu trữ VSAN Được sử dụng xử lý lỗi isolation partition Một đối tượng truy cập có replica 50% thành phần Replica đối tượng lưu trữ máy ảo tạo sử dụng sách Number of Failures to Tolerate11 Số lượng replica phụ thuộc vào giá trị sách Number of Failures to Tolerate Điều cho phép máy ảo tiếp tục chạy xảy lỗi máy chủ, mạng đĩa VM Storage Polocies Sau tạo VSAN, tạo VM Storage Policies để thiết lập sách tăng tính sẵn sàng hiệu suất máy ảo 10 Công nghệ RAID (Redundant Array of Independent Disks) a) RAID Dạng RAID gọi striped Sử dụng RAID để làm tăng tốc độ đọc ghi liệu, khối liệu ghi đọc từ đĩa khác RAID khơng có tính chịu lỗi (1 đĩa lỗi liệu mất) 10 - Cài đặt iSCSI Target server - Tạo thư mục để chứa ổ đĩa ảo 16 - Tạo đĩa ảo LUN01 cấu hình cho ip máy initiator truy cập 17 18 - Tương tự với ổ đĩa ảo LUN02 Máy initiator 19 - Kết nối với Target 20 - Tạo pool 21 - Tạo Virtual Disk volume 22 - Xuất ổ đĩa ảo,có thể tạo thư mục,file txt 23 Testing Bây bạn lên server lưu trữ chung tiến hành Disable Virutal Disk để kiểm tra tính Mirror Windows có thực hoạt động tốt khơng Bên phía initiator 24 Mặc dù ổ đĩa bị kết nối,nhưng ổ đĩa cịn lại,chúng ta sử dụng bình thường share thư mục,file cho máy client 25 -Phía máy client 26 Hot Spare Quay lại server lưu trữ chung (192.168.1.1) tiến hành tạo LUN03 để server initiator sử dụng đĩa cứng ảo LUN03 làm đĩa cứng spare cho đĩa cứng ảo chạy Mirror Khi ổ cứng ảo bị hư ổ spare đảm nhận vai trị ổ cứng ảo bị hư Dữ liệu copy từ ổ cứng ảo hoạt động sang cho ổ spare Việc tạo ổ cứng ảo LUN03 tương tự ổ cưng LUN trước 27 Bên máy initiator 28 Bây tiến hành Disable lun02 Trên giao diện server Initiator bạn thấy ổ cứng LUN01 chết Nhưng ổ Spare hoạt động đảm nhiệm vai trò ổ cứng ảo bị hư 29 30 ... dụng đĩa cứng ảo LUN03 làm đĩa cứng spare cho đĩa cứng ảo chạy Mirror Khi ổ cứng ảo bị hư ổ spare đảm nhận vai trò ổ cứng ảo bị hư Dữ liệu copy từ ổ cứng ảo hoạt động sang cho ổ spare Việc tạo ổ. .. HDD Disk group Trên máy chủ ESXi đóng góp đĩa cục cho VSAN cluster, ổ đĩa tổ chức thành disk group Mỗi disk group bao gồm đĩa SSD nhiều HDD Khi có nhiều ổ SSD HDD máy chủ, có đến disk group cho... Đọc/Viết lưu lượng I/O đĩa nhớ đệm tích hợp thiết bị flash phía máy chủ Giải pháp vSAN hồn tồn flash triển khai với chi phí khơng tới la 1GB dung lượng thấp 50% so với chi phí giải pháp siêu hội tụ