Xpose - Introduction à la sauvegarde réseau (export)dr/XPOSE2008/.../documents/...san_nas_slides… · Un OS spécifique (par exemple NASLite) Un NAS peut être intégré à un

Introduction à la sauvegarde réseauPrésentation des solutions NAS et SAN Kevin CORNILLEAU, IR36 janvier 2009

Introduction à la sauvegarde réseau

Le contexte

Les principesLes FS partagés et répartisObjectifs du stockage de données Calcul du MTBF

Les technologies

Le RAIDSCSIFibre Channel

Des solutions

Les NASLes réseaux SAN

Kevin CORNILLEAUIR3 6 janvier 2009

Le contextetechnique et historique

Les systèmes de stockageDéfinition

Les systèmes de stockage sont un ensemble d'équipements informatiques - ordinateur, connexion réseau, médias de stockage - et de logiciels appropriés, responsables du stockage à long terme de grandes masses d'informations et de leur accès.


Le contextePetit historique des supports de stockage


"emprunté" àhttp://ed-thelen.org/RAMAC

"Notre civilisation a produit plus d'informations durant ces 30 dernières années que pendant les 5000 ans qui les ont précédées." Jacques Péping in Solutions de stockage

Le contexteExplosion des données en volume comme en importance

Évolution rapide du monde de l'informatiqueTaux d'augmentation des données de 50 à 100% / an

augmentation du nombre de postes de travailaugmentation des puissances de calculnumérisation des donnéesinformatisation des tâches



Aujourd'hui 1 Go ~ 10 centimes.

Prise de concience de l'importance des données

Baisse du coût à l'achat, mais pas nécessairement à la gestion



Où mettre les données ?une ou plusieurs machines ?quel type de media ?

Comment organiser les données ?

Comment gérer les données ?les conserver préserver leur intégrité répondre aux besoins de croissance

Comment permettre aux utilisateurs d'y accéder ?


Le contexteProblème de la centralisation des informations

Phénomène de balancier : reflet des modes de travail 80-90 : modèle des terminaux autour d'un serveur central 90-00 : distribution de l'information sur les postes de travail personnels

Aujourd'hui : travail collaboratif, serveurs de sauvegarde centralisée


Les principesintervenant dans le stockage de données

Les systèmes de fichiers répartisPrincipes de bases

Les informations peuvent être réparties sur plusieurs machinesArchitecture client/serveur

Statuts non exclusifsSystème de fichiers virtuel

Transparence de l'emplacementRéalisé sous UNIX par la création d'une structure d'adressage du fichier vnode indépendante du système de gestion de fichiers


Évolutions de l'accès aux fichiersVers les systèmes de fichiers répartis

Jusqu'au années 70


Le mainframe est remplacé par plusieurs mini-ordinateurs

Chacun des mini-ordinateurs est relié à quelques dizaines de terminaux

Ceux-ci peuvent communiquer grâce à un réseau éthernet



Apparition des PC et workstations

Les postes de travail sont autonomes

Pas de travail collaboratif



Apparition des réseaux locaux reliant les stations de travail et des workgroups

Création d'"entités d'administration"

Partage de fichiers à l'intérieur d'un groupe



Extension du réseau local à des réseaux hétérogènes

Répartition des petites tâches en local et traitements plus lourds aux calculateurs

Révolution en capacité et volume

Aucun changement logique dans les modes de travail



Le stockage de donnéesObjectifs de la gestion du stockage de données

Les solutions d'accès aux données sont très fortement sollicitées.

Intégritéoffrir une durée de vie infinie aux données"les données doivent survivre aux incidents matériels"

Sécuritécontrôler qui accède aux données et avec quel niveau de droit


Le stockage de donnéesObjectifs de la gestion du stockage de données

Performancel'architecture doit être dimensionnée en rapport avec les performances attendues

Transparence

l'utilisateur accédant aux données n'a pas à savoir :les accès concurrentsoù et comment les données sont stockées

Limitation des coûts

une bonne architecture de stockage doit permettre le stockage de grands volumes pour des coûts réduits


Les systèmes de fichiers partagésConcept

Les informations sont "partagées" sur plusieurs machines/supports selon des critères

faible latence pour les petits transferts

haut débit pour les transferts importants


Évaluation de la durée de vie d'un disqueLe MTBF

Mean Time Between Failures

Indice de calcul de la durée de fonctionnement moyenne d'un système entre 2 pannes

Evalué en fonctionnement "normal"

/!\ MTBF différent de la durée de vie de disques !


Exemple d'applicationsoit un disque avec un MTBF d'1 million d'heuressa durée de vie est de quelques années

Si nous avons 1000 disques de ce type qui fonctionnent pendant 5 ans

Notons que l'homogénéité est respectée !


Évaluation de la durée de vie d'un disqueLe MTBF

Les technologiesdu stockage de données

Les technologies employéesRedundant Array of Inexpensive Disks

Combiner plusieurs disques durs en une seule unité de stockage

Une partie de l'espace est souvent réservée pour faire de la redondance

Avantages

souplessetolérance aux pannesperformance

Soutenu par le RAB (Raid Advisory Board)


Rappels sur le RAIDRAID 0

Concaténation des espaces disques

Travail parallèle de n disques Rapidité des accès Aucune protection (moins fiable qu'un seul disque)


"emprunté" àhttp://www.generation-nt.com


Copie miroir

Capacité = Capacité du plus petit élément de la grappeAccepte défaillance de n-1 élémentsCoûts élevés



Rappels sur le RAIDRAID 1/0 ou RAID 10

Concaténation et copie miroir Au moins 4 disquesBonne tolérance aux pannesBonnes performances lors de la reconstructionCapacité = n*c/2Coûteux


Rappels sur le RAIDRAID 0+1

Concaténation et copie miroir Au moins 4 disques1 disque défectueux => défaut de la grappeReconstruction longue et coûteuseIntérêt : sauvegarde instantanéeCapacité = n*c/2




Protection des données par calcul de parité répartie

Au moins 3 disquesCapacité = (n-1)*cBonnes performances en lecturePénalité en écritureAccepte défaillance de n-1 éléments

Meilleurs performances pour 5, 9 et 14 disques



Démonstration de la technologie RAID

Démonstration de la technologie RAIDCe que nous venons de faire...


Les technologies employéesLa technologie SCSI

Small Computer System Interface

Interface parallèle très utilisée pour les périphériques de stockage

Jusqu'à 640 Mo/s

Longueur jusque 20m

On lui préfère aujourd'hui des liaisons FC


Connecteurs SCSI 25-50 broches "emprunté" àhttp://fr.wikipedia.org

Les technologies employéesLe protocole Fibre Channel


Protocole indépendant du support (fibre/cuivre)

Conçu pour les superordinateurs, il est devenu le standard des réseaux SAN



3 topologies :point à point : les périphériques sont reliés directement entre eux.en boucle (Arbitred Loop ou FC-AL) : tous les périphériques sont reliés (max. 126).La boucle est réalisée par un élément hub. switchée ou commutée (Fabric) : on utilise dans ce cas un switch Fibre Channel (max. théorique 16 millions).



Composé de 5 couches

Interface avec les applications

Bas-niveau : transport des données

Les technologies employéesLa media Fibre Channel

2 types de fibremultinodemononode

Coeur de l'ordre de la dizaine de microns

Débit de 1 à 8 Gbit/s

Sur plusieurs kilomètres (répéteurs possibles)

Support des protocoles de type canal d'entrée/sortie et réseau


Fibre optiqueimage sous licence Creative Commons"emprunté" àHustvedt, http://commons.wikimedia.org

Les technologies employéesLe switch Fibre Channel


Rôle similaire au switch ethernet

Chaque device fibre est appelé noeud

Chaque noeud possède un numéro d'identification unique appelé World Wide Nameet permettant son identification dans le réseau

Des solutionsPrésentation des NAS et SAN

Les solutions SAN et NASPrésentation

Répondent aux aspects suivant :

performance

sécurité et intégrité

souplesse de gestion

économie


NASPrésentation

Network Attached Storage

Périphérique du réseau de stockage

Fournit un gros volume de stockage à des clients réseaux hétérogènes


NASPrésentation

Généralement composés de DD

Plusieurs interfaces :SCSIFCSAS, SATA, IDE

Technologie RAID employée pour la fiabilisation

Un OS spécifique (par exemple NASLite)

Un NAS peut être intégré à un SAN


Le choix est fait en fonction du rapport coût/performance recherché

NASPrincipe de fonctionnement

Ressource directement disponible sur le réseau ethernet

Intègre le support de systèmes de fichiers réseau tels que CIFS (Common Internet File System), NFS (Network File System) ou AFP (AppleShare File Protocol)

Joue le rôle de serveurs de fichiers partagés


SANPrésentation

Storage Area Network : réseau dédié au stockage

S'appuie sur le protocole FC

Composé :d'un ou plusieurs fabricsde plusieurs baies (bandes ou disques)de serveursde hubs/bridges fibres

Utilisation du support fibre OU cuivre


SANRéseau de stockage "type"


SANLa baie de stockage



Schéma de câblage d'une baie SAN

Câblage fibre

Redondance des éléments et des accès


Schéma de câblaged'une baie EMC² Clariion



SANPrincipe de fonctionnement

Le SAN fournit un accès bas niveau aux disques.Volumes directement accessibles en mode bloc depuis les systèmes de fichiers des serveurs.

Un serveur "voit" l'espace de stockage comme son propre disque dur.

/!\ Importance de la configuration des LUNs, du masking et du zoning .


SANLe zoning

Mise en relation logique de 2 éléments au sein du réseauGéré à l'intérieur d'un fabric par le switch

Utilisé notamment pour éviter les risques de collisions de trames fibres

On isole les cartes fibres les unes des autres.


Dans cet exemple : pas de zoning

SANLe zoning


Host 1

Baie disque

Host 2 Host 3

LIBRAIRIE

Switch A

1 21212

Switch B

A B

SANLe zoning


Host 1

Baie disque

Host 2 Host 3

LIBRAIRIE

Switch A

1 21212

Switch B

A B

Réalisation du zoning minimum pour le serveur 1

SANLe masking


Gestion des autorisations d'accès aux LUNsGéré au niveau de la baie

par des logiciels embarqués sur la baie de disque et/ou installés sur les serveurs

Permet d’autoriser ou non la visibilité des LUNs aux hosts

On administre généralement des ensembles dans lesquels on ajoute le/les serveur(s) et le/les LUN(s) auxquels ils ont accès.

SANExemple de fonctionnement

La baie est opérationnelle

Détection/correction d'erreurs à la volée effectués sur les I/O de chaque disque (polynôme de Reed Solomon, au niveau des secteurs)

Le micro-logiciel exécute à intervales réguliers une série d'autotests

Si le taux d'erreurs détecté dépasse un seuil le disque est mis en faute


SANExemple de fonctionnement

Le disque est reconstruit sur le spare (quelques heures)Une nouvelle pièce est commandée

Lorsque le disque est remplacé, il est à nouveau reconstruit à partir du spareAu bout de quelques heure, le spare redevient inutilisé


SANLes avantages du SAN

Mutualisation des espaces de stockagePas de baie "dédiée" à un serveur et donc pas de limitation de l’espace disponible dans cette baie

Réseau dédié performant (2Gb/s, 4Gb/s et 8Gb/s)

EvolutivitéAjout de périphérique de stockage possible sans limitation théorique

Support d'environnements hétérogènesDivers logiciels et devices peuvent cohabiter au sein d'un SAN/!\ Vérification nécessaire grâce aux matrices de compatibilité


SANLes inconvénients du SAN

Relativement complexe à mettre en œuvre, l'administration nécessite de bonnes connaissancesSollicitation de prestataires souvent nécessaire

L’environnement est mutualisé, une modification implique facilement plusieurs serveurs et/ou baies de stockage

Coût du matériel importantSwitch, cartes fibres, etc.


RécapitulatifComparaison des différentes architectures de stockage


BibliographieQuelques références, pour aller plus loin...

Logiciels de stockage de donnéespar Guy Chesnot (2000), Vuibert Solutions de stockagepar Jacques Péping (1998), Eyrolles Linux Administration, Tome 1 & 2par Jean-François Bouchaudy (2007), Eyrolles

Linux Magazine , n°106

http://fr.wikipedia.org


Merci

Documents

Xpose - Introduction à la sauvegarde réseau (export)dr/XPOSE2008/.../documents/...san_nas_slides… · Un OS spécifique (par exemple NASLite) Un NAS peut être intégré à un