Trong hệ thống lưu trữ người ta sử dụng hai kiến trúc chính là: • Kết nối trực tiếp
• Kết nối qua mạng
Kiến trúc kết nối trực tiếp là kiến trúc được sử dụng ban đầu khi các hệ thống thông tin mới được hình thành. Kiến trúc này là kiến trúc đơn giản nhất. Trong kiến trúc này các thiết bị lưu trữ được kết nối trực tiếp vào các máy chủ.
Máy chủ Máy chủ Máy chủ Máy chủ
Thiết bị lưu trữ Thiết bị lưu trữ
-52 -
Kiến trúc này ban đầu chỉ cho phép mỗi thiết bị lưu trữ được kết nối tới một máy chủ duy nhất. Sau đó kiến trúc này được m ở rộng cho phép các thiết bị lưu trữ được kết nối tới nhiều máy chủ cùng một lúc, mỗi m áy chủ được phép truy nhập tới m ột phân vùng của thiết bị lưu trữ này. Trong trường hợp này mặc dù thiết bị lưu trữ được kết nối với nhiều m áy chủ những vẫn được gọi là kết nối trực tiếp do việc kết nối thiết bị lưu trữ và m áy chủ được thực hiện trực tiếp mà không cần sử dụng bất kỳ thiết bị kết nối nào.
Các thiết bị lưu trữ này có thể đơn thuần chỉ là Iĩiột cụm các ổ cứng độc lập với nhau khi đó các thiết bị này được gọi là JBOD (Just a Bunch O f Disks). Các thiết bị lưu trữ có khả năng chống lại m ột số các sự cố với các ổ cứng với công nghệ R A ID (R edundant A rray of Independent Disks) được gọi là các tủ RAID.
Các giao thức cho việc kết nối trực tiếp có thể kể đến là:
• SCSI: kết nối SCSI là kết nối được sử dụng khá phổ biến. SCSI tạo ra kênh truyền song song tốc độ cao và ổn định giữa thiết bị lưu trữ. Băng thông hiện nay của kết nối SCSI có thể đặt được tới 160MB/S với chuẩn U ltra 160, Trong thời gian tới kết nối SCSI sẽ m ở rộng tới 320MB/S với chuẩn U ltra320. Tuy nhiên kết nối SCSI sử dụng cáp đồng vì vậy khoảng cách giữa m áy chủ và thiết bị lưu trữ ngắn (tối đa là 25m ) và hơn nữa trên mỗi kênh truyền không cho phép kết nối quá 16 thiết bị.
• FC (Fibre Channel): để giải quyết hạn ch ế của kết nối SCSI, chuẩn FC đã được đưa ra. Khác với kết nối SCSI dùng cơ ch ế truyền song song, kết nối FC sử dụng kênh truyền nối tiếp. Kết nối FC cho phép chúng ta sử dụng cả cáp đồng và cáp quang. Với cáp quang cho phép khoảng cách có thể kéo dài tới 10 km. Kết nối trực tiếp giữa máy chủ và thiết bị lưu trữ với chuẩn FC được gọi là kết nối
-53 -
điểm nối điểm (point-to-point). K ết nối này cho phép tối đa hai thiết bị trên một kênh truyền (ví dụ một máy chủ và một thiết bị lưu trữ). Băng thông của kết nối FC là lOOMB/s, m ột số thiết bị FC mới có băng thông là 200MB/S. Chuẩn FC cho phép băng thông có thể m ở rộng tới 400MB/S.
Ưu điểm của hệ thống lưu trữ kết nối trực tiếp là:
• Tính đơn giản: việc kết nối m áy chủ và thiết bị lưu trữ không cần thiết bị kết nối, không đòi hỏi trình độ cao khi thực hiện cài đặt hệ thống lưu trữ này
• Chí phí đầu tư ban đầu thấp: không đòi hỏi chi phí cho hệ thống kết nối, việc hoạch định hệ thống lưu trữ hết sức đơn giản
• Tốc độ cao: do hầu hết với truyền dữ liệu đều được làm trực tiếp bằng phần cứng, rất ít sự can thiệp bằng phần mểm.
• Có thể sử dụng cho m ọi ứng dụng
Tuy nhiên hệ thống lưu trữ kết nối trực tiếp có m ột số hạn ch ế sau:
• Khả năng m ở rộng hạn chế: hệ thống này rất hạn ch ế về số lượng
thiết bị có thể kết nối trên một kênh truyền
• Các kết nối riêng biệt: hạn ch ế việc các m áy chủ chia sẻ tài nguyên của hệ thống lưu trữ
• Tính năng: nói chung tính năng của các hệ thống lưu trữ này rất hạn chế, hầu hết mọi tĩnh năng của chúng đểu phụ thuộc vào máy chủ
• Sao lưu và bảo vệ dữ liệu khó: các dữ liệu nằm rải rác tại nhiều thiết bị, việc sao lưu giữ lưu không thể thực hiện theo m ột chính sách chung vì vậy việc sao lưu rất khó khăn, thời gian phục hồi lâu
• Tổng chi phí sở hữu cao: tuy chi phí đầu tư ban đầu thấp nhưng tổng chi phí sở hữu hệ thống lưu trữ này thường cao do không khai thác được hết dung lượng của các hệ thống lưu trữ (dung lượng dư thừa của m áy chủ này không thể sử dụng cho máy chủ khác), không có các công cụ trợ giúp việc quản lý... Với các hệ thống lưu trữ lớn chi phí quản lý thường cao hơn nhiều so với chi phí đầu tư ban đầu.
Do khả năng m ở rộng hạn chế và khả năng quản lý kém nên việc lựa chọn kiến trúc kết nối trực tiếp của hệ thống lưu trữ sẽ gây ra hạn ch ế rất lớn đối với việc phát triển các trung tâm dữ liệu kết nối Internet trong tương lai. Vì vậy hầu hết các trung tâm kết dữ liệu kết nối Internet không sử dụng kết nối trực tiếp trong kiến trúc của mình. Việc lựa chọn giải pháp này thường chỉ là giải pháp tình thế trong thời gian ban đầu mà thôi.
Để giải quyết các vấn đề đặt ra đối với hệ thống lưu trữ kết nối trực tiếp các hệ thống lưu trữ qua m ạng đã được xây dựng. Các hệ thống lưu trữ qua mạng hiện nay có thể kể đến là:
• SAN (Storage A rea Network): đây là m ột hệ thống mạng đặc biệt có tốc độ cao kết nối các m áy chủ và hệ thống lưu trữ với nhau. Hệ thống m ạng này sử dụng chuẩn FC trên kênh truyền. Kiến trúc này có khả năng mở rộng hầu như không hạn chế, có các công cụ hỗ trợ việc quản lý, tốc độ cao vì vậy đây thường là kiến trúc được sử dụng bởi hầu hết các trung tâm dữ liệu kết nối Internet hiện nay. • iSCSI (Internet SCSI) thực hiện giao thức SCSI thông qua mạng IP.
Do việc cho phép sử dụng hệ thống m ạng truyền dữ liệu cho hệ thống lưu trữ nên kiến trúc này có chi phí đầu tư ban đầu thấp cũng như chi phí quản lý thấp hơn hệ thống lưu trữ SAN. Tuy nhiên hệ thống này hiện nay có thông lượng thấp do các gói dữ liệu IP rất
nhỏ và việc xử lý các gói dữ liệu được thực hiện chủ yếu bằng phần mềm làm hạn ch ế thông suất của hệ thống. Vì vậy các hệ thống lưu trữ iSCSI chưa được ứng dụng nhiều trong các trung tâm dữ liệu. Hiện nay chuẩn này được dùng chủ yếu cho thử nghiệm hoặc m ột số bài toàn nhỏ không quan trọng lắm. Người ta dự đoán rằng với sự xuất hiện của chuẩn lOGbps và việc xử lý các gói tin IP được thực hiện bằng phần cứng sẽ thúc đẩy sự phát triển của chuẩn iSCSI.
Tóm lại kiến trúc được dùng chủ yếu trong các trung tâm dữ liệu kết nối Internet hiện này là SAN.