CHƢƠNG 2 CÔNG NGHỆ MẠNG LƢU TRỮ SAN
2.3. Mạng lƣu trữ IP SAN
Mặc dù SAN có đặc trƣng liên quan tới Fibre Channel, SAN cũng dựa vào công nghệ khác nhƣ ESCON (Enterprise) và iSCSI, đó là những giao thức để máy chủ truy cập thiết bị lƣu trữ qua cấu hình mạng Ethernet. Bắt đầu từ năm 2000, khái niệm IP SAN ra đời. Về cơ bản, đây là phƣơng thức vận chuyển dữ liệu theo dạng khối qua mạng IP.
Mạng lƣu trữ IP SAN đƣợc thúc đẩy nhờ công nghệ phổ biến Internet để điều chỉnh những giới hạn của LAN tới WAN và qui mô mạng lƣu trữ. Mạng IP SAN sử dụng mạng Ethernet hiện có để tạo mạng VLAN (LAN ảo) gồm mạng FC SAN (lƣu trữ khối dữ liệu) và công nghệ mạng IP (LAN) cho chia sẻ file và mở rộng SAN.
Mạng IP SAN sử dụng các giao thức chuẩn nhƣ iSCSI, iFCP (Internet Fibre Channel Protocol), FCIP (Fibre Channel over IP) (đƣợc IETF phát triển từ những năm 2001 và 2002) dựa trên nền giao thức TCP/IP để truyền tải khối dữ liệu qua mạng IP, đồng thời mở rộng phạm vi hoạt động của mạng lƣu trữ. Bảng 2.10 là trật tự phân lớp giao thức, theo đó các lệnh SCSI Command đƣợc thực thi qua lớp truyền tải và giao diện khác nhau.
Applications Operating systerm Standard SCSI command set
iSCSI FCP FC-4 FCP FC-4 FC Lower Layer TCP TCP TCP
IP IP IP
iSCSI iFCP FCIP
Bảng 2.10 Trật tự sắp xếp các lớp giao thức
Các công nghệ này đƣợc chia thành hai nhóm:
Giao thức Fibre Channel over IP (FCIP): là giao thức “đƣờng hầm”
tunnel protocol dựa trên giao thức TCP/IP để thiết kế mạng Fibre Channel SAN cho kết nối với phạm vi địa lý xa hơn hay chỉ TCP/IP là giao thức dùng để duy trì kết nối FC SAN qua khoảng cách xa. FCIP sử dụng tối thiểu các
thành phần nội dung IP nên cơ bản không thay thế cho Fibre Channel mà chỉ bổ sung cho giao thức Fibre Channel trong việc triển khai. Giao thức FCIP kết nối SAN với TCP/IP dùng nhƣ lớp truyền tải diện rộng bên dƣới để cung cấp điều khiển tắc nghẽn và trình tự truyền của dữ liệu. Những dịch vụ của kết cấu FC chuẩn đƣợc dùng để chuyển mạch và định tuyến.
Hình 2.15. FCIP kết nối SAN qua mạng IP
Giao thức Internet Fibre Channel Protocol (iFCP) và Internet SCSI (iSCSI), ngƣợc lại, đƣợc thiết kế để thay thế cho Fibre Channel bằng công
nghệ Gigabit Ethernet trên nền tảng IP. Giao thức iSCSI là cách thức truyền tải gói tin SCSI qua mạng TCP/IP, hỗ trợ những giải pháp lƣu trữ SAN trên nền Ethernet để mở rộng phạm vi truyền tải dữ liệu SCSI.
iFCP dựa trên giao thức TCP/IP và sử dụng cơ sở hạ tầng IP để kết nối những hệ thống lƣu trữ dữ liệu FC với nhau hoặc thay thế các yếu tố switch và router FC. Giao thức iFCP hỗ trợ lớp giao thức 4 của FC qua TCP/IP. Đó là giao thức gateway-to-gateway khi TCP/IP chuyển mạch và định tuyến các thành phần bổ sung hay thay thế kết cấu FC. Giao thức iFCP và FCIP đều cho phép gói các khung FC SAN qua cổng gateway để kết nối với mạng TCP/IP.
2.3.1. Ứng dụng công nghệ iSCSI cho mạng lưu trữ SAN
Mạng iSCSI SAN là mạng lƣu trữ sử dụng giao thức iSCSI để chuyển khối dữ liệu qua mạng IP. Dữ liệu đƣợc truyền tải giữa các thiết bị trong SAN (tủ đĩa và máy chủ) qua các thành phần mạng IP.
Thành phần mạng iSCSI SAN gồm: iSCSI initiator (những máy chủ) kết nối với iSCSI target (hệ thống thiết bị lƣu trữ - tủ đĩa, tủ dự phòng, tử sao lƣu băng từ) qua phƣơng tiện kết nối đáp ứng tiêu chuẩn cơ sở hạ tầng Gigabit Ethernet (switch, router, cáp). Mỗi máy chủ, máy trạm và thiết bị lƣu trữ hỗ trợ giao diện Ethernet của giao thức iSCSI (iSCSI/Ethernet Network Interface Card (NIC), iSCSI/Ethernet Host Bus Adapters).
Hình 2.17. Mạng iSCSI SAN dựa trên công nghệ Gigabit Ethernet
Ngoài ra, công nghệ iSCSI hỗ trợ kết nối nhiều SAN với nhau, hoặc các máy chủ kết nối với mạng SAN bằng kết nối liên mạng IP (switch, router).
Hình 2.18. SAN liên kết qua iSCSI dùng IP mạng
2.3.2. Đặc điểm của mạng IP SAN
Mạng IP SAN dựa trên nền giao thức TCP/IP có ƣu điểm: cung cấp giải pháp hoạt động dựa trên các yếu tố thuận lợi của cơ sở hạ tầng Internet đó là môi trƣờng truyền dữ liệu và điều kiện quản lý dễ dàng. Có thể sử dụng mạng internet để vƣợt qua giới hạn phạm vi hay qui mô mạng của công nghệ FC.
SAN đƣợc xây dựng từ những thiết bị trong hệ thống mạng LAN nhằm giúp doanh nghiệp tận dụng thiết bị đƣợc trang bị trƣớc đó, giảm chi phí đào tạo và chi phí điều hành. iSCSI SAN dựa trên việc dử dụng chung chuẩn mạng và giao thức nên các thiết bị iSCSI từ các nhà sản xuất khác nhau dễ dàng làm việc và tích hợp trên nhiều hệ điều hành. Các phƣơng tiện an ninh mạng (tƣởng lửa firewall) đƣợc sử dụng để bảo vệ dữ liệu của hệ thống.
Tuy nhiên, giao thức TCP/IP ban đầu không đƣợc thiết kế riêng cho những ứng dụng nhƣ SAN bởi mạng IP SAN tồn tại một số nhƣợc điểm nhƣ: TCP sử dụng cơ chế điều khiển luồng và kiểm soát lỗi phức tạp, quá trình định tuyến (routing) và chuyển tiếp gói tin (forwarding) dành nhiều thời gian cho xử lý thông tin tiêu đề (header) hay xử lý ban đầu (overhead), do đó làm giảm hiệu suất truyền tải. Độ trễ truyền tải lớn sẽ gây ra tình trạng quá tải khi có nhiều truy cập đồng thời tới dữ liệu của hệ thống (truy cập file).
Vì vậy, Mạng IP SAN đƣợc áp dụng cho những mạng lƣu trữ trung bình, phạm vi triển khai mạng rộng nhƣ mô hình mạng phân cấp với bộ phận trung
tâm và các bộ phận phân tán. Ở Việt Nam mô hình IP SAN phổ biến từ năm 2004 và đƣợc áp dụng cho các doanh nghiệp và tổ chức thuộc lĩnh vực tài chính, ngân hàng nhƣ Ngân hàng nhà nƣớc Việt Nam, Công ty Bảo việt…
Với sự trông đợi của công nghệ nhƣ iSCSI, các công ty phát triển kiến trúc IP SAN đang hy vọng về giải pháp mạng SAN cho tƣơng lai. Mặc dầu thông lƣợng (tốc độ truyền) của mạng IP SAN chậm hơn mạng FC SAN, nhƣng mạng IP SAN sử dụng công nghệ iSCSI có thuận lợi từ việc phát triển mạng trên Internet đem lại giải pháp thực tế và kinh tế nhƣ: thiết bị rẻ hơn, kiến trúc quen thuộc hơn, có lợi cho chạy các ứng dụng khác nhau qua mạng, chất lƣợng dịch vụ QOS tốt, an ninh mạng (tƣờng lửa…), chí phí mở rộng thấp. Trong tƣơng lai, khi cơ sở hạ tầng mạng LAN đạt tốc độ truyền thông Gigabit (Gigabit Ethernet) thì mạng IP SAN sẽ trở thành mạng phổ biến nhất với việc áp dụng công nghệ iSCSI thống nhất cho cả hai mạng SAN và LAN.