Có rất nhiều lựa chọn khác nhau cho mô hình kết nối SAN. Việc lựa chọn các m ô hình này như chúng ta đã đề cập ở trên phụ thuộc vào tính sẩn sàng, khả năng m ở rộng và tốc độ thực hiện của các mô hình. Trong phần này chúng ta sẽ xem xét các m ô hình khác nhau cùng với thuộc tính của chúng để tìm ra một mô hình thích hợp.
3 .3 .2 .1 K ế t n ô i c h ồ n g
Trong mô hình kết nối chồng các switch được kết nối thành một dãy, giữa hai switch có một kết nối và hai switch ở hai đầu không kết nối với nhau.
H ìn h 3-7: M ô h ìn h k ết nối c h ồ n g
M ô hình kết nối chồng có chi phí thấp, dễ triển khai. K hả nãng m ở rộng của mô hình này rất hạn chế. Mô hình này không có khả năng m ở rộng quá 8 sw itch do số lượng bước nhảy không được vượt quá 7. Nếu chúng ta sử dụng các
- 106 -
switch 16 cổng thì mô hình này cho phép m ở rộng tối đa tới 114 cổng với 8 switch.
Trong mô hình kết nối chồng thì nếu có bất cứ sự cố nào đối với các switch không phải điểm đầu và cuối đều làm fabric bị chia nhỏ vì vậy độ sẵn sàng của các fabric này rất thấp. Hơn th ế nữa nếu giữa các switch được kết nối với nhau bằng chỉ m ột ISL thì các ISL này gặp sự cố cũng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự vận hành của fabric. Tất nhiên chúng ta có thể kết nối các switch bằng 2 ISL để đảm bảo tính sẵn sàng của các kết nối này nhưng khi đó chúng ta sẽ bị mất đi lợi ích của chi phí thấp trong m ô hình này.
Mô hình này thường được sử dụng trong trường hợp mọi trao đổi dữ liệu là cục bộ trên các switch, được kết nối các switch chỉ thuần tuý phục vụ cho việc quản lv mà thôi.
3 .3 .2 .2 K ế t n ô i v ò n g trò n
Mô hình kết nối vòng tròn có kết nối tương tự như mô hình kết nối chồng nhưng 2 switch ở 2 đầu được kết nối với nhau để tạo thành m ột vòng tròn.
H ìn h 3 -8 : M ỏ h ìn h k ết n ối v ò n g trò n
Mô hình kết nối vòng tròn có tính sẵn sàng cao hơn hẳn so với mô hình kết nối chồng do nếu có sự cố đối với switch hay ISL thì fabric vẫn có thể hoạt động bình thường. Hơn nữa chênh lệch chi phí giữa mô hình kết nối vòng tròn và mô hình kết nối chồng chỉ là một ISL vì vậy mỏ hình kết nối vòng thường được sử dụng nhiều hơn so với mô hình kết nối chồng.
- 107 -
Do bị hạn chế bởi số bước nhảy là 7 trong fabric nên mô hình này cũng chí chi phép tối đa là 8 switch m à thôi. Khi fabric không bị sự cố nào thì số bước nhảy tối đa là 4 nhưng khi có một switch hay ISL bị sự cố thì số bước nhảy tăng lên đến 7. Trong mô hình này chỉ số đăng ký ISL với switch 16 cổng ỉà 7:1 vì vậy tốc độ thực hiện của fabric này không lớn. Do vậy mô hình này cũng chỉ được sử dụng trong trường hợp các trao đổi dữ liệu chủ yếu là cục bộ trong một switch, các dữ liệu được trao đổi qua ISL chỉ là dữ liệu quản trị và của các ứng dụng có yêu cầu băng thông thấp.
3 .3 .2 .3 K ế t n ố i to à n p h ầ n
Trong mô hình kết nối toàn phần giữa 2 switch bất kỳ đều có kết nối giữa chúng với nhau. Nếu chúng ta sử dụng các switch 16 cổng thì số lượng switch tối đa trong fabric là 8 và khi đó chúng ta có tất cả là 72 cổng. Việc tăng thêm số lượng switch hơn 8 không giúp tăng thêm số lượng cổng mà chỉ gây lãng phí m à thôi. Thông thường mô hình này được sử dụng khi số lượng swith tối đa là 4 đến 5 bởi chi phí sẽ tăng lên quá lớn nếu chúng ta kết nối số lượng switch lớn hơn.
H ìn h 3 -9 : M ô h ìn h k ết n ối to à n p h ần
M ô hình kết nối ISL có tốc độ thực hiện rất tốt bởi số bước nhảy ở đây chỉ là 1, chỉ số đăng ký ISL thường cũng rất thấp (ví dụ với switch 16 cổng và có 5 switch thì chỉ số này là 3:1). Tuy nhiên do dữ liệu được chuyển trong hệ thống bị phân tán trên nhiều đường khác nhau vì vậy mô hình này có chỉ thích hợp khi các trao đổi dữ liệu được phân bố khá đều.
- 1 0 8 -
Tính sẵn sàng cao của fabric là rất lớn do độ dư thừa rất cao trong mô hình này. Tuy nhiên việc mở rộng fabric có thể gây ảnh hưởng tới tính sẵn sàng cao bởi khi thêm vào một switch thì có thể không còn đủ cổng của các switch ban đầu kết nối tới switch này, vì vậy khi nâng cấp có thể cần bỏ một số kết nối tới các nút và thực hiện kết nối lại sau khi nâng cấp làm ảnh hưởng tới tính sẵn sàng của nút. Chính vì vậy tính sẵn sàng cao trong mô hình này chỉ đạt mức trung bình m à thôi.
Nếu sô lượng switch trong m ô hình này là 2 thì nó trở thành kết nối chồng và là 3 nó trở thành kết nối vòng tròn.
3 3 . 2 . 4 K ế t n ố i h ìn h sao
H ìn h 3 -1 0: M ò h ìn h k ết n ối h ìn h sa o
Trong ITIÔ hình này các switch được chia thành 2 nhóm là các switch trung tâm và các switch biên. Các switch biên được kết nối với các switch trung tâm theo hình sao vì vậy mô hình này có tên là mô hình hình sao. Số lượng các switch trung tâm từ 2 trở lên.
Mô hình này cho phép mọi switch biên được kết nối với nhau bởi ít nhất 2 đường khác nhau vì vậy mô hình này có tính sẵn sàng cao. Tốc độ thực hiện ở đây cũng khá tốt do số bước nhảy lớn nhất là 2 và có nhiều đường kết nối các switch với nhau cho phép việc chuyển dữ liệu được phân bố đều trên các đường này làm giảm hiện tượng nghẽn tại đây. Trong một số trường hợp để tăng tốc độ thực hiện của mỏ hình này các kết nối giữa switch biên và switch trung tâm bao
- 109 -
gồm 2 ISL riêng. Khi đó chỉ số đăng ký ISL của các switch biên là 12:4 tức 3:1 là m ột chỉ số tương đối tốt.
Mô hình kết nối hình sao rất linh động, nó có thể đồng thời đảm bảo được các yêu cầu về tính sẵn sàng, tốc độ thực hiện và khả năng m ở rộng do:
• Rất dễ m ở rộng và không đòi hỏi ngừng hoạt động khi m ở rộng • Độ linh hoạt cao
• Có thể dễ dàng chuyển sang dùng các switch trung tâm có số lượng cổng lớn trong tương lai nếu cần
• Đảm bảo đầu tư do các switch nhỏ ở trung tâm bị thay th ế có thể được sử dụng là các switch biên
• Đơn giản và dễ hiểu
• Được thử nghiệm nhiều trong các phòng nghiên cứu, đảm bảo có tính ổn định cao
• Được triển khai rộng rãi
• Dễ dàng tiến hành việc phân tích tốc độ thực hiện do tính đối xứng của mô hình và chúng ta cũng chỉ cần xem xét tại các switch trung tâm. Do đó chúng ta có thể dễ dàng phát hiện các vấn đề đối với tốc độ thực hiện của fabric
• Khả năng mở rộng lớn tới vài trăm cổng với các switch 16 cổng và có thể mở rộng với hàng nghìn cổng với các switch 64 cổng trong tương lai.
Tóm lại mô hình kết nối hình sao có tính linh động cao dễ dàng đảm bảo các yêu cầu về tính sẵn sàng, tốc độ thực hiện và khả năng m ở rộng. Vì lý do này mô hình này thường lựa chọn để xây dựng cho các trung tâm dữ liệu.
- 1 1 0 -
3 .3 .2 .5 K ế t n ô i h ỗ n h ợ p
Mô hình kết nối hỗn hợp là việc sử dụng kết hợp các mô hình kết nối trên. M ô hình kết nối hỗn hợp có độ phức tạp cao, chi phí xây dựng và triển khai lớn đồng thời cũng khó quản lý. Tuy vậy trong một số trường hợp chúng ta phải lựa chọn mô hình này do muốn tăng số lượng cổng vượt quá khả năng của m ô
hình hình sao hay do sự phân bố của các nút dẫn đến việc không thể sử dụng bất cứ m ô hình nào ở trên. Nhưng dù được thiết k ế th ế nào đi nữa thì m ô hình này cũng phải tuân theo các yêu cầu của mạng SAN về số lượng switch tối đa, số bước nhảy,... Thông thường để đảm bảo khả năng quản lý được mô hình này về cơ bản thường dựa vào mô hình hinh sao.
3 .3 .3 M ộ t sô m ẫ u th iế t k ê S A N
Trong phần này chúng ta sẽ xây dựng m ột số m ẫu thiết k ế SAN sử dụng các m ô hình được phân tích ở trên. Các mẫu thiết k ế SAN này có kích thước tăng dần vì việc chúng ta cũng sẽ chỉ ra cách nâng cấp từ các mẫu nhỏ lên các mẫu lớn hơn như th ế nào.
3 .3 .3 .1 M ẫ u th iế t k ế S A N từ 1 đ ế n 3 sw itch
1 switch
16 cổng 3 sw jtch 36 cổng
H ìn h 3-11: M ẫu th iế t k ê SAN từ 1 đ ến 3 sw itc h
Thiết k ế với 2 switch ở đây có thể nhìn nhận như mô hình kết nối chồng với 2 đường ISL hoặc kết nối vòng tròn với 1 đường ISL cho mỗi kết nối. Thiết k ế này có thể nâng cầp từ thiết k ế 1 switch bằng cách thêm m ột swicth mới và 2 đường ISL kết nối 2 swith này. Trong mô hình này chỉ số đăng ký ISL là 7:1 và
- 1 1 1 -
số lượng cổng tối đa là 28 cổng. Trong trường hợp m uốn giảm chỉ sô' đăng ký ISL để tăng tốc độ thực hiện thì số đường ISL có thể tăng đến 4 khi đó chỉ số đăng ký ISL là 3:1.
Thiết kế với 3 switch sử dụng mô hình vòng tròn để đảm bảo tính sẵn sàng cao. Số bước nhảy tối đa trong mô hình này là ỉ , chỉ số đăng ký ISL là 3:1 và số cổng của fabric tối đa là 36 cổng.
3 3 3 . 2 M ẫ u th iế t k ê S A N từ 4 đ ến 6 sw itch A svvitch 48 cổng 5 switch 56 cổng 6 cổng 64 cóng
H ìn h 3 -12: M ẫu th iết k ế từ 4 đ ến 6 svvitch
Các m ẫu thiết k ế này đều sử dụng mô hình kết nối hình sao. Chúng ta sẽ có 48 cổng với 4 switch, 56 cổng với 5 svvitch và 64 cổng với 6 switch. Số bước nhảy lớn nhất là 2 và chỉ số đăng ký ISL là 3:1.
Chúng ta có thể thấy việc nâng cấp từ 4 đến 5 đến 6 switch bằng cách thêm vào đó các switch biên mới.
Số lượng tối đa các switch biên có thể thêm vào đây có thể đạt tới 8 svvitch cho số cổng tăng lên tới 96.
- 1 1 2 -
H ìn h 3 -1 3: M ầ u th iết k ê với 2 0 sw itc h
Trong thiết k ế này chúng ta sử dụng 4 svvitch trung tâm. Tất cả các switch biên được kết nối tới 4 svvitch này bằng m ột đường ISL. Trong thiết kế này chỉ số đăng ký là 3:1 và số bước nhảy lớn nhất là 2. Giữa 2 svvitch biên bất kỳ có tới 4 đường riêng biệt kết nối chúng để đảm bảo độ sẵn sàng cao cũng như tốc độ trao đổi dữ liệu. Mẫu thiết k ế này cho phép m ở rộng tối đa tới 20 switch (4 svvitch trung tâm và 16 svvitch biên) cho tổng số lượng cổng là 192.
3 3 . 3 . 4 M ẫ u th iế t k ế S A N có k h o ả n g c á ch lớn
- 113-
Trên đây là m ột mẫu thiết k ế sử dụng mô hình kết nối hỗn hợp. Việc sử dụng mô hình kết nối hỗn hợp ở đây là do phải kết nối các nút ở hai địa điểm cách xa nhau.
Trong thiết k ế này, mô hình kết nối tại mỗi địa điểm là m ô hình hình sao. Mô hình kết nối để kết nối hai địa điểm cũng là một mô hình hình sao khác và sử dụng các kết nối với bước sóng dài cho phép khoảng cách tối đa tới 10 km. Như vậy thiết k ế này bao gồm 3 mô hình hình sao kết nối với nhau.
Với thiết kế này số bước nhảy giữa 2 switch biên trong cùng m ột địa điểm là 2 và giữa 2 switch biên khác địa điểm là 3 với một bước nhảy có bước sóng dài. Đ ây là một thiết k ế có tốc độ thực hiện tốt cho m ạng SAN có khoảng cách xa. Tại mỗi địa điểm cho phép m ở rộng tới tối đa là 96 cổng như vậy toàn bộ m ạng có thể m ở rộng tới 192 cổng.
3.4 Kết nối các nút với SAN
Mặc dù việc kết nối các nút với fabric không nằm trong kiến trúc của mỗi fabric nhưng việc kết nối này có ảnh hưởng lớn tới đặc tính của toàn bộ hệ thống lưu trữ. Việc kết nối các nút trong SAN cũng sẽ ảnh hưởng tới khả năng quản lý của vùng lưu trữ. Để thấy rõ sự ảnh hưởng này chúng ta sẽ xem xét các cách thức kết nối các nút khác nhau trong hình vẽ sau:
K ế t n ố i c ụ c b ộ K ế t n ố i tru n g tê m K ế t n ố i b iê n
H ìn h 3-1 5 : K ết nối th iết bị tr o n g S A N
Trong cách thứ nhất các thiết bị lưu trữ được kết nối vào cùng một switch với máy chủ cần truy nhập dữ liệu của nó vì vậy cách này được gọi là kết nối cục bộ. Cách thức kết nối này có hiệu quả cao vì mọi trao đổi dữ liệu có số bước
- 114 -
nhảy là 0 đ ồng thời cách này cũng giúp ch ú n g ta tránh được các vấn đề về nghẽn đối với các đường ISL. Kết nối cục bộ được sử dụng khi hầu hết các trao đổi dữ liệu là trao đổi cục bộ và chúng ta ho àn toàn k hông m u ố n có hiện tượng nghẽn xảy ra. T uy nhiên do việc đặt rải rác các thiết bị lưu trữ tại nhiều điểm khác nhau làm cho việc quản lý hệ thống trở nên phức tạp hơn. Vì vậy thông thường cách này được sử d ụng rất hạn chế.
Trong cách thứ hai ch ú n g ta có thể thấy rằng trong trường hợp các cổng của các switch trung tâm chưa được d ù n g hết ch ú n g ta có thể kết nối các thiết bị lưu trữ trực tiếp vào đây. Cách này được gọi là kết nối trung tâm. K ết nối trung tâm cho giúp giảm số bước nhảy giữa m áy ch ủ và thiết bị lưu trữ chỉ còn 1. N hưng cách kết nối n ày có m ột sô hạn chê lớn. T h ứ nhất do các cổng của switch trung tâm được sử dụng để kết nối thiết bị lưu trữ vì vậy số cổng của switch trung tâm dành cho các 1SL kết nối với switch biên bị giảm đi đáng kể làm ảnh hưởng tới khả năng m ở rộng của m ạng. Thứ hai kết nối giữa m á y chủ và thiết bị lưu trữ chỉ có m ột con đường vì vậy tốc độ thực hiện c ủ a vùng lưu trữ bị giảm so với thiết k ế fabric ban đầu.
C ách thức kết nối thứ ba thường hay được sử dụng. Cách thức này thực hiện việc kết nối các thiết bị lia i trữ và các m á y chủ vào các switch biên khác nhau. Cách thức này được gọi là kết nối biên. N hư vậy kết nối giữa m áy chủ và thiết bị lưu trữ có thể được thực h iện bằng 2 con đường khác nhau giúp là tăng tốc độ thực hiện của vùng lưu trữ lên đáng kể so với kết nối trung tâm.
V iệc sử dụng kết nối biên thường được kết hợp với việc phân ch ia các switch biên thành từng nhóm : nhóm các switch ch u y ên dùng để kết nối với m áy chủ, các switch chuyên dùng để kết nối với thiết bị lưu trữ. V iệc phân chia này giúp giảm bớt độ phức tạp của công tác quản lý trong vùng lưu trữ và giúp việc m ở rộng được thực hiện dễ dàng hơn.
- 1 1 5 -
T rong thực tế kết nối biên và kết nối cục bộ có thể được sử dụng kết hợp với nhau. Trong trường hợp này về c ơ bản ch ú n g ta sử d ụ n g kết nối biên giúp việc quản trị được dễ dàng và sử dụng kết nối cục bộ tại những điểm cần có tốc độ trao đổi dữ liệu lớn. V iệc sử đụng kết nối cục bộ ở đây sẽ biến các trao đổi dữ