Tìm hiểu về công nghệ mạng Storage Area Network (SAN)

Mục Lục Tìm hiểu về công nghệ mạng Storage Area Network (SAN) Sơ lược về mạng Storage Area Network 1.1.Khái niệm về mạng Storage Area Network(SAN) Storage Area Network (SAN) là một cách để chia sẻ một thiết bị lưu trữ tới nhiều máy chủ. Sự chia sẻ thường được thực hiện bởi các phần mềm mà đi kèm với các thiết bị lưu trữ. Người ta cài đặt SAN sử dụng các phần mềm để chia sẻ một phần của các thiết bị lưu trữ cho máy chủ "A", máy chủ "B", Máy chủ "C",… Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SAN1. Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống máy tính. Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật lý, và quản lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính sao cho dữ liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật. Giới hạn của SAN thường được nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access.2. Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay các ứng dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển, quá trình truyền thông tin qua mạng Lưu trữ mạng có thể được hiểu như một phương pháp truy cập dữ liệu ứng dụng trên nền tảng mạng mà quá trình truyền dữ liệu trên mạng tương tự như quá trình truyền dữ liệu từ các thiết bị quen thuộc trên máy chủ như Disks Drivers như ATA, SCSI.Trong một mạng lưu trữ, một máy chủ sử dụng một yêu cầu cho một gói dữ liệu cụ thể hay một dữ liệu cụ thể, từ một đĩa lưu trữ và các yêu cầu được đáp ứng. Phương pháp này được biết là block storage. Các thiết bị được làm việc như một thiết bị lưu trữ bên trong máy chủ và được truy cập một cách bình thường thông qua các yêu cầu cụ thể và quá trình đáp ứng bằng cách gửi các yêu cầu và nhận được trên môi trường mạng mà thôi.Theo truyền thống phương pháp truy cập vào file như SMB/CIFS hay NFS, một máy chủ sử dụng các yêu cầu cho một file như một thành phần của hệ thống file trên máy, và được quản lý bình thường với máy chủ. Quá trình điều khiển đó được quyết định từ tầng vật lý của dữ liệu, truy cập vào nó như một ổ đĩa bên trong máy chủ và được điều khiển và sử dụng trực tiếp trên máy chủ. Chỉ khác một điều dữ liệu bình thường thông qua hệ thống bus còn SAN dựa trên nền mạng.Các hệ thống lưu trữ mạng sử dụng giao thức SCSI cho quá trình truyền dữ liệu từ máy chủ đến các thiết bị lưu trữ, không thông qua các Bus hệ thống. Cụ thể tầng vật lý của SAN được sử dụng dựa trên các cổng quang để truyền dữ liệu: 1 Gbit Fiber Channel, 2Gbit Fiber Channel, 4Gbit Fiber Channel, và 1Gbit iSCSI. Giao thức SCSI thông tin được vận truyển trên một giao thức thấp dựa trên quá trình mapping layer. Hầu hết các hệ thống SANs hiện hay đều sử dụng SCSI dựa trên hệ thống cáp quang để truyền dữ liệu và quá trình chuyển đội (mapping layer) từ SCSI qua cáp quang và máy chủ vẫn hiểu như SCSI là (SCSI over Fiber Channel) và FCP được coi là một chuẩn trong quá trình chuyển đổi đó. iSCSI là một dạng truyển đổi tương tự với phương pháp thiết kế mang các thông tin SCSI trên nền IP Storage Area Network (SAN) là một mạng được thiết kế cho việc thêm các thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk Aray Controllers, hay Tape Libraries. SAN là hệ thống mạng lưu trữ, thường được sử dụng ở những nơi lưu trữ nhiều dữ liệu như ngân hàng, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông,...các dữ liệu này cần độ an toàn, dự phòng rất cao và có thể truy xuất nhanh. SAN giúp việc sử dụng tài nguyên lưu trữ hiệu quả hơn, dễ dàng hơn trong công việc quản trị, quản lý tập trung các thao tác tăng độ an toàn, sao lưu, khôi phục khi có sự cố.Trong hệ thống SAN có 3 thành phần chính:- Thiết bị lưu trữ: là các tủ đĩa có dung lương lớn, khả năng truy xuất nhanh, có hỗ trợ các chức năng RAID, local Replica,...tủ đĩa này là nơi chứa dữ liệu chung cho toàn bộ hệ thống.- Thiết bị chuyển mạch SAN: đó là các SAN switch thực hiện việc kết nối các máy chủ đến tủ đĩa.- Các máy chủ hoặc máy trạm cần lưu trữ, được kết nối đến SAN switch bằng cáp quang thông qua HBA card.Kỹ thuật SAN sử dụng phổ biến nhất hiện nay là Fibre Channel (FC). Kỹ thuật này đã dược chuẩn hóa bởi ANSI. Kỹ thuật Gigabit Ethernet được ra đời cũng dựa trên kỹ thuật này. Tốc độ hiện nay của Fibre Channel là 2Gbps. Ngoài ra Cisco cũng có đưa ra nhiều kỹ thuật khác cho SAN nhưng chưa được sử dụng rộng rãi: SCSI over IP, FC over Ethernet,...Với những ưu điểm nổi trội SAN đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưu trữ thông tin cho doanh nghiệp hay tổ chức. SAN cho phép kết nối từ xa tới các thiết bị lưu trữ trên mạng như: Disks và Tape drivers. Các thiết bị lưu trữ trên mạng, hay các ứng dụng chạy trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máy chủ (as locally attached divices) 1.2. Lợi ích khi sử dụng Storage Area Network Dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thông qua quá trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị như máy chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có. Ứng dụng cho các hệ thống Data centrer và các Cluster. Và mỗi thiết bị lưu trữ trong mạng SAN được quản lý bởi một máy chủ cụ thể. Trong quá trình quản lý của SAN sử dụng Network Attached Storage (NAS) cho phép nhiều máy tính truy cập vào cùng một file trên một mạng. Và ngày nay có thể tích hợp giữa SAN và NAS tạo nên một hệ thống lưu trữ thông tin hoàn thiện.SAN được thiết kế dễ dàng cho tận dụng các tính năng lưu trữ, cho phép nhiều máy chủ cùng chia sẻ một thiết bị lưu trữ.Một ứng dụng khác của SAN là khả năng cho phép máy tính khởi động trực tiếp từ SAN mà chúng quản lý. Điều này cho phép dễ dàng thay các máy chủ bị lỗi khi đang sử dụng và có thể cấu hình lại cho phép thay đổi hay nâng cấp máy chủ một cách dễ dàng và dữ liệu không hề ảnh hưởng khi máy chủ bị lỗi. Và quá trình đó có thể chỉ cần nửa giờ để có một hệ thống Data Centers. Và được thiết kế với tốc độ truyền dữ liệu cực lớn và độ an toàn của hệ thống được coi là vấn đề hàng đầu.SAN cung cấp giải pháp khôi phục dữ liệu một cách nhanh chóng bằng cách thêm và các thiết bị lưu trữ và có khả năng khôi phục cực nhanh dữ liệu khi một thiết bị lưu trữ bị lỗi hay không truy cập được (secondary aray).Các hệ thống SAN mới hiện nay cho phép (duplication) sao chép hay một tập tin được ghi tại hai vùng vật lý khác nhau (clone) cho phép khôi phục dữ liêu cực nhanh.*Điều khiển đĩa Quá trình điều khiển cho SAN trong môi trường doanh nghiệp với sự phát triển nhanh chóng yêu cầu sự đáp ứng về truyền dữ liệu với tốc độ cực cao tới các ổ đĩa (như các dữ liệu truyền từ các hệ thống mail servers, máy chủ dữ liệu, và các máy chủ file server). Trong quá trình phát triển trước kia, với mạng doanh nghiệp dùng hệ thốg lưu trữ với khả năng đáp ứng cao sử dụng lưu trữ SCSI và RAIDs điều khiển các mảng đĩa cứng được tích hợp trực tiếp trên máy chủ. Và bây giờ với công nghệ Mạng trên nền tảng IP, và khi các ứng dụng dữ liệu sử dụng hết toàn bộ các ổ lưu trữ trên các máy chủ và các người dùng cuối yêu cầu phải thay máy chủ đáp ứng các yêu cầu công việc. Nhưng với SAN việc nâng cấp các thiết bị lưu trữ là rất đơn giản với việc thêm vào mạng các thiết bị lưu trữ mới.Điều khiển đĩa sử dụng trong môi trường SAN được thiết kế cung cấp với tốc độ cao, độ tin cậy lớn “Visual Hard Driver” (hay LUNs). Thêm nữa mô hình SANs cho phép tích hợp lẫn các thiết bị FC SATA và FC SCSI (FC SATA là thiết bị lưu trữ sử dụng các ổ đĩa dạng SATA và sử dụng cáp quang để truyền dữ liệu tới môi trường mạng). SATA làm việc với khả năng thấp, có nhiều lỗi xảy ra nhưng lưu trữ lớn và giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các ổ đĩa SCSI. Nó cho phép các mạng SANs sử dụng nó để như một thiết bị sao lưu dự phòng khi có lỗi xảy ra. Và hâu hết các SAN đều dử dụng FC SATA như một thiết bị backup với lưu trữ lớn và tốc độ nhanh hơn rất nhiều so với tape drivers. 1.3. Các dạng Storage Area Network (SAN) SAN được xây dựng với thiết kế dành riêng cho việc lưu trữ và truyền thông tin. Nó cung cấp khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lớn với độ an toàn cao hơn các giao thức khác như Network Attached Storage (NAS).Hầu hết các công nghệ SAN là mạng cáp quang (Fiber Channel Networking) với các thiết bị lưu trữ sử dụng các ổ địa SCSI. Một dạng cụ thể là FiBre Channel SAN được xây dựng bởi Fibre Channel Switch được kết nối tới các thiết bị thông qua hệ thống cab quang. Ngày nay hầu hết các hệ thống SAN đều sử dụng giải pháp định tuyến Fibre Channel, và mang lại khả năng mở rộng lớn cho cấu trúc SAN cho phép kết hợp các hệ thống SAN lại với nhau. Tuy nhiên hầu hết quá trình đó đều với mục đích dữ liệu tập trung và truyền với tốc độ cực cao với khoảng cách xa hơn thông tầng vật lý là cáp quang, switch quang.Một dạng khác của SAN là sử dụng giao thức iSCSI nó sử dụng giao thức SCSI trên nền tảng TCP/IP. Trong dạng này, các switch tương tự như Ethernet Switchs. Chuẩn iSCSI được giới thiệu năm 2003 và được triển khai rộng lớn trong quá trình lưu trữ mạng (lưu trữ không yêu cầu tốc độ lớn) và từ khi ứng dụng cáp quang trong quá trình truyền dữ liệu mang lại hiệu năng lớn cho iSCSI. Ngày nay hầu hết các hệ thống isSCSI sử dụng cáp quang trong quá trình truyền dữ liệu và sử dụng giao thức NAS như CIFS và NFS.Một dạng khác của iSCSI là ATA-over-Ethernet hay giao thức AoE được xây dựng sử dụng giao thức ATA trên khung nền tảng Ethernet. Trong khi giao thức Ethernet như AoE không thể định tuyến và cung cấp các hiệu năng khác nhau.Kết nối với SAN sẽ có một hay nhiều máy chủ và một hay nhiều các thiết bị lưu trữ khác nhau. Trong FC SAN máy chủ cũng sử dụng cáp quang để truyền dữ liệu (host bus adapter and Optical fibre). isSCSI SAN sử dụng giao thức Ethernet bình thường thông qua card mạng hay TOE card.SAN có hai dạng là: Centralized storage are networks và distributed storage area network.Tương thích: Một vấn đề sảy ra khi sử dụng FC SANs là các Switch và các phần cứng khác .Trong khi vấn đề xảy ra với FC SAN trong quá trình xây dựng khác nhà sản xuất phần cứng thì giải pháp iSCSI dựa trên nền tảng IP lại không xảy ra vấn đề này. 1.4. Môi trường làm việc của Storage Area Network (SAN) SAN được sử dụng trong môi trường yêu cầu mở rộng nhanh chóng các thiết bị lưu trữ, và yêu cầu đáp ứng công việc cao (truyền dữ liệu với tốc độ lớn). Nó cho phép các thiết bị FC disk driver kết nối trực tiếp đến SAN. SAN như các mạng bình thường của các thiết bị lưu trữ với dung lượng lớn. SAN là giải pháp đắt tiền với hệ thống Fibre Channel hay các card chuyên dụng cho các máy tính. Côn nghệ iSCSI SAN là giải pháp đáp ứng được với yêu cầu giá cả của SAN, nhưng không như công nghệ sử dụng cho mạng doanh nghiệp lớn Data Center. Các máy con có thể sử dụng giao thức NAS như CIFS hay NFS. Với khả năng truy cập từ xa và khôi phục dữ liệu nhanh chóng khi xảy ra lỗi. Đáp ứng tốt cho giải pháp Data Center. Và khả năng của iSCSI đáp ứng với các môi trường ứng dụng không đòi hỏi khả năng đáp ứng cực lớn. Với FC SAN đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất về ứng dụng. Xây dựng trung tâm cơ sở dữ liệu với Storage Area Network (SAN) Hai công nghệ chính được dùng để kết nối server tới hệ thống lưu trữ dữ liệu: DAS (direct-attached storage) SAN (Storage Area Network) 2.1. DAS (direct-attached storage) Hai kiểu kết nối tới hệ thống lưu trữ dữ liệu như bên dưới thường được gọi chung là DAS. Direct Attached Storage ( DAS ) là hệ thống lưu trữ mà trên đó các HDD , thiết bị nhớ được lưu trữ trực tiếp vào Server , nó thích hợp cho mọi nhu cầu nhỏ đến cao cấp nhất và khả năng chạy cũng cực nhanh . Trong kiểu kết nối này, các server trong một mạng cục bộ và thiết bị lưu trữ được tổ chức thành cặp. Do đó, không gian không dung tới trên một server không thể được dùng bởi các server khác. Đây chính là kiểu kết nối được dùng chủ yếu trong các hệ thống LAN truyền thống .Một Server với những HDD bên trong , 1 Client với các HDD bên trong và truy xuất trực tiếp đến HDD của nó thì đó chính là DAS Ta thấy rằng DAS cũng chính là NAS nếu nó đặt trên mạng IP mà các Server / Client truy xuất từ xa đến nó 2.2. SAN (Storage Area Network) SAN là hệ thống trong đó các thiết bị lưu trữ được tổ chức thành một mạng riêng, tách rời khỏi hệ thống LAN. SAN là một mạng có tốc độ cao dành riêng cho việc lưu và quản trị dữ liệu, bao gồm các công nghệ phần cứng, phần mềm và các thành phần kết nối mang khác để cung cấp các kết nối giữa các server và thiết bị lưu trữ SNIA định nghĩa SAN là một hệ thống mạng với mục đích chính là chuyển tải data giữa hệ thống máy tính và các thành phần lưu trữ. SAN bao gồm một cơ sở hạ tầng truyền thông, cung cấp các kết nối vật lý và một tầng quản trị, tổ chức các kết nối, các thành phần lưu trữ và hệ thống máy tính nhằm bảo đảm việc truyền tải data được bảo mật và mạnh mẽ Tùy theo nghi thức truyền tải dòng dữ liệu SCSI, co thể chia SAN thành 2 loại Fibre Channel SAN (FC-SAN): Fibre channel được thiết kế để dành riêng cho việc truyền tải dữ liệu dạng khối (tương phản với mạng IP truyền tải dữ liệu ở mức độ file). Ngày nay, fibre channel được dùng chủ yếu cho mục đích truyền tải dòng dữ liệu SCSI trong các hệ thống SAN và các hệ thống SAN dùng fibre channel được gọi là FC-SAN. IP-SAN: Người ta đã định nghĩa một giao thức mới gọi là iSCSI để cho phép dòng dữ liệu SCSI được đóng gói và truyền tải trên mạng TCP/IP truyền thống. Một mạng IP dành riêng cho mục đích này được gọi là IP-SAN. Thiết bị lưu trữ SAN storage cho phép khắc phục các nhược điểm đồng thời bổ sung và tăng cường nhiều tính năng cần thiết cho các hệ thống lưu trữ: Tăng tính mở rộng: Cho phép nhiều server, cluster server hơn đồng thời kết nối và dùng chung không gian lưu trữ Tăng tính lưu động của hệ thống: cho phép các hoạt động như đồng bộ hóa dữ liệu giữa các trung tâm cơ sở dữ liệu, di dời dữ liệu sang các nền tảng phần cứng khác... LAN-free backups: cho phép gửi dữ liệu trục tiếp đến các thiết bị sao lưu trong SAN mà không thông qua LAN. Server-free backups: dòng dữ liệu trong quá trình sao lưu dữ liệu được truyền tải trực tiếp giữa các thiết bị sao lưu bên trong SAN. Điều này giúp loại bỏ tài nguyên CPU của các server dành cho quá trình sao lưu & phục hồi Khả năng quản trị không gian lưu trữ hiệu quả và mạnh mẽ: nhanh chóng phân phối, thu hồi và thay đổi không gian lưu trữ cho các server mà không phải dừng các server này như đối với các hệ thống lưu trữ đĩa cứng truyền thống Storage Area Network ( SAN ) là một mạng riêng được thiết kế cho việc mở rộng các thiết bị lưu trữ một cách dễ dàng và các máy chủ khi kết nối với SAN sẽ hiểu như là một khối HDD đang chạy trên cục bộ .Việc truyền dữ liệu từ Server đến hệ thống lưu trữ SAN được sử dụng dựa trên các cổng quang để truyền dữ liệu : 1 GBb/s Fiber Channel , 2 GBb/s Fiber Channel , 4 GBb/s Fiber Channer , 8 GBb/s Fiber Channer , 1 GBb/s iSCSI ,.....Chi phí triển khai hệ thống SAN cực kỳ đắt , nó đòi hỏi phải dùng các thiết bị Fiber Chennel Networking, Fiber Channel Swich,... Các ổ đĩa chạy trong hệ thống lưu trữ SAN thường được dùng : FIBRE CHANNEL , SAS , SATA,....Tính năng :- Lưu trữ được truy cập theo Block qua SCSI- Khả năng I/O với tốc độ cao- Tách biệt thiết bị lưu trữ và Server Một số ứng dụng chỉ chạy được trên DAS và SAN như : Micosoft SQL Server , Exchange Server, Windows, Linux,.... * Thực ra, SAN cũng như DAS ( khả năng truy xuất trực tiếp cực nhanh ), chỉ khác là SAN có khả năng mở rộng, đặt chổ khác và cho nhiều Server có thể truy xuất trưc tiếp đến chúng . Đặc biệt SAN thì khối dữ liệu sẽ hiện trong các máy chủ như là những HDD của chính nó.SAN cung cấp các phương pháp mới cho việc bổ sung them tài nguyên lưu trữ cho các server. Các phương pháp mới này cũng giúp tăng cường hiệu suất và nâng cao tính sẳn sang của toàn bộ hệ thống. Ngày nay, SAN được dung chủ yếu để kết nối các hệ thống lưu trữ và hệ thống sao lưu dư phòng cho nhiều server và được dung bởi các cluster server cho mục đích nâng cao tính chịu lỗi và tính sẳn sang của hệ thống thông tin của doanh nghiệp Mô hình của một hệ thống SAN đang được áp dụng phổ biến tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam. 3. Cấu trúc mạng Storage Area Network (SAN) 3.1. Tính tương thích và các tiêu chuẩn mạng Storage Area Network Trước đây, sự tương thích các thành phần mạng SAN là một trong những vấn đề lớn nhất phải giải quyết. Thiết bị được sử dụng có rất ít sự tương thích, các chuyển mạch nhất định chỉ làm việc được với một số HBA (Host bus adapter) nhất định. Sự tương thích của các thiết bị Fibre Channel đã được cải thiện mặc dù nó vẫn được xem là một trong những thử thách lớn nhất khi thực hiện mạng SAN. Hiệp hội công nghiệp Fibre Channel (FCIA - Fibre Channel Industry Association) và Hiệp hội công nghiệp mạng lưu trữ (SNIA - Storage Networking Industry Association) đã làm việc trong nỗ lực chung để giải quyết vấn đề tương thích giữa các thiết bị bằng cách thiết lập các tiêu chuẩn dựa trên tiêu chuẩn Fibre Channel cho mạng SAN. Quá trình tiêu chuẩn hóa cho SAN có ba bước chính, trong đó giai đoạn đầu tiên đã được hoàn tất. Thiết lập tiêu chuẩn mạng cho chuyển dịch dữ liệu và thiết lập các sơ đồ đặt tên (naming) cho các thành phần và thiết bị: Bước này đã được hoàn tất khi các tiêu chuẩn Fibre Channel cung cấp các phương tiện cần thiết cho đặt tên thiết bị và cấu hình. Phát hiện (discovery) thiết bị và topology trong mạng SAN: Sự phát triển ở bước này tập trung vào việc thực hiện quản lý thiết bị qua cơ sở thông tin quản lý (MIB - Management Information Base) nằm trên mỗi thiết bị trên mạng. Quá trình quản lý thực hiện thu thập thông tin và trạng thái thiết bị. Một số lượng lớn các nhà sản xuất Fibre Channel đã thực hiện MIB trong thiết bị của mình nhưng tất cả các thiết bị không thể thực hiện giao tiếp nội bộ. Trong bước thứ ba và cuối cùng, tiêu chuẩn cho các tài nguyên của mạng SAN được thể hiện dưới thuật ngữ hoàn tất gán thiết bị tự động cho các ứng dụng như dự phòng không có server (serverless backup) và phục hồi sau thảm họa (disaster recovery). 3.2. Topology mạng Storage Area Network (SAN) Topology mạng SAN có thể được thực hiện bằng nhiều cách phụ thuộc vào đặc điểm của các ứng dụng và các yêu cầu: Quy mô của mạng lưu trữ: Từ các mạng SAN có quy mô nhỏ bao gồm một chuyển mạch hay một hub đơn lẻ cho tới các mạng SAN lớn với một số lượng lớn các chuyển mạch và các cổng. Đường truyền dữ liệu và nhu cầu truyền dữ liệu. Dự phòng dữ liệu từ xa. Các topology mạng SAN có thể được thiết lập bằng hai cách: a. Kiểu tập trung: Các hệ thống lưu trữ được nối tới một chuyển mạch trung tâm có số lượng cổng lớn trong mạng SAN. b. Kiểu mạng: Các chuyển mạch được liên kết với nhau tạo thành một mạng tuyến tính hoặc mạng lưới (mesh) nối các server và thiết bị lưu trữ. 3.2.1.Topology điểm-điểm Topology điểm-điểm là cấu hình đơn giản nhất có thể có cho mạng SAN. Cấu hình (hình 3) bao gồm một server được nối với một thiết bị lưu trữ đứng một mình. 3.2.2. Topology Arbitrated Loop Topology Arbitrated Loop bao gồm một hub đường trục và các thiết bị trong mạng được nối với hub tạo thành một mạng hình sao vật lý (hình 4). Topology Arbitrated loop có nhược điểm là tại một thời điểm chỉ có một thiết bị được truyền dữ liệu trên mạng. Khi số lượng thiết bị trên mạng tăng lên sẽ gây ra sự sụt giảm chất lượng mạng. Do đó, Topology Arbitrated loop chỉ được sử dụng cho các mạng SAN có quy mô nhỏ và lưu lượng dữ liệu hạn chế. 3.2.3. Topology SAN Fabric Trong Fibre Channel, thuật ngữ “chuyển mạch nối giữa các thiết bị” được gọi là Fabric. Topology SAN Fabric là topology có chỉ tiêu cao nhất và được sử dụng cho các mạng SAN có quy mô và lưu lượng dữ liệu lớn. Các fabric rất lớn có thể được xây dựng bằng cách liên kết nhiều chuyển mạch với nhau. Do đó, mạng SAN dựa trên fabric có thể được mở rộng bằng cách thêm các chuyển mạch vào mạng. Topology SAN fabric có các kiểu topology sau: 3.2.3.1. Director-Based Fabric Fabric thực hiện đơn giản nhất là Director Based Fabric. Fabric này gồm có một chuyển mạch chủ đơn lẻ với một số lượng cổng rất lớn (32, 64 hoặc 128 cổng phụ thuộc vào nhà sản xuất). Một director-Based Fabric có các đặc điểm sau: Director-Based Fabric đưa ra một kiểu lưu trữ tập trung với tất cả thiết bị lưu trữ nối tới điểm duy nhất. Tất cả các cổng trong Fabric được sử dụng cho thiết bị, không có cổng nào được sử dụng cho liên kết các chuyển mạch. Nếu chuyển mạch chủ gặp sự cố, toàn mạng sẽ gặp sự cố. Kết quả, tất cả các server và thiết bị lưu trữ bị mất các kết nối. Topology Director-Based Fabric không có tính khả thi cao, một chuyển mạch chủ lớn không phải luôn luôn là một giải pháp đạt hiệu quả về chi phí. Khi có sự chuyển đổi về công nghệ sang các công nghệ mới hơn, toàn bộ chuyển mạch có thể cần phải được thay thế, thay vì chỉ thay thế các thành phần của mạng lưới (trong trường hợp nhiều chuyển mạch nhỏ hơn được sử dụng). 3.2.3.2. Topology chuyển mạch nối tầng (Cascaded Switch Topology) Topology mạng đa chuyển mạch ít phức tạp nhất là topology chuyển mạch nối tầng (hình 5). Topology này bao gồm một số lượng tương đối nhỏ các chuyển mạch được liên kết với nhau theo kiểu tuyến tính. Chuyển mạch cuối cùng của fabric cũng có thể được liên kết với chuyển mạch đầu tiên bằng cách sử dụng thêm một đường ISL (Inter-Switch Lịnk) tạo thành một topology ring. Topology chuyển mạch nối tầng có các đặc điểm: Sử dụng số lượng cổng tối thiểu để liên kết các chuyển mạch. Các chuyển mạch nối tầng không có chuyển mạch dự phòng (nếu chúng không được đưa vào vòng). Do đó, một chuyển mạch có sự cố sẽ dẫn tới fabric bị chia tách. Kết quả là các thiết bị được nối với một chuyển mạch này không thể truy nhập vào các thiết bị trên chuyển mạch khác. 3.2.3.3. Topology fabric lưới (Mesh Fabric Topology) Topology fabric lưới (hình 6) bao gồm các chuyển mạch (3 đến 6 chuyển mạch) được nối với nhau dưới một số dạng hình học. Tất cả các chuyển mạch trong fabric được liên kết với nhau. Fabric cung cấp các đường nối dự phòng để đảm bảo mạng SAN vẫn sẽ hoạt động ngay cả khi một chuyển mạch đơn lẻ trong mạng gặp sự cố. Topology Fabric lưới có thể được mở rộng bằng cách thêm các chuyển mạch khi cần thiết. Ngoài ra, topology này có một số lượng dự phòng bị giới hạn do các đường dẫn bổ sung giữa các chuyển mạch. 3.2.3.4. Topology SAN Building-Block Fabric Topology SAN Building - Block Fabric (hình 7) được dựa trên nhiều chuyển mạch nhỏ hơn (gọi là các building-block) được nối với nhau bằng cách sử dụng một đường trục (backbone) của một hoặc nhiều chuyển mạch. Topology này dễ dàng thực hiện các mạng SAN có quy mô và số lượng cổng lớn. Mỗi building-block gồm các đường dẫn dự phòng và được cung cấp các kết nối chính xác với các chuyển mạch đường trục. Toàn bộ fabric có thể được thiết lập theo kiểu dự phòng. Topology này có đặc điểm: Thực hiện đơn giản khi thiết lập một mạng SAN có quy mô lớn. Mạng SAN được thiết lập bằng cách đặt các building-block cùng với các chuyển mạch liên kết. Hình 8 minh họa một mạng SAN với 4 building - block được liên kết với nhau. Các chuyển mạch đường trục nối giữa các building-block với nhau có thể được sử dụng như là một điểm tập trung cho các thiết bị được sử dụng chung một cách thường xuyên (heavily shared device) như các ổ băng, thiết bị lưu trữ. Sử dụng nhiều cổng để liên kết các chuyển mạch gây ra sự lãng phí cổng. 3.2.3.5. Topology SAN Island Topology SAN Island do công ty BCS (Brocade Communications Systems) đưa ra. Topology này được sử dụng khi các phòng chức năng trong một trung tâm muốn có khả năng dùng chung một số thiết bị. Topology SAN Island được thiết lập bằng cách sử dụng một chuyển mạch đường trục kết nối mạng SAN của các phòng trong trung tâm với nhau. Tất cả các thiết bị dùng chung như các ổ băng từ và các thiết bị lưu trữ khác đều được nối với chuyển mạch đường trục. Bằng cách chia vùng, các mạng SAN ở các phòng tùy theo nhu cầu, có thể được bảo vệ khỏi sự truy nhập từ bên ngoài hoặc được thiết lập để dùng chung. Hình 9 minh họa 3 mạng SAN được liên kết với nhau sử dụng topology SAN Island. 3.2.3.6. Mạng Metropolitan và Wide Area SAN Mạng Metropolitan Area SAN sử dụng để kết nối các mạng SAN ở phạm vi vùng (khoảng cách tới 100km). Khi thực hiện mạng Metropolitan SAN, tiêu chuẩn Fibre channel được áp dụng bằng cách sử dụng bộ ghép kênh quang theo bước sóng (DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexer). Những bộ DWDM được thiết lập ở biên giới của mạng để kết nối các mạng SAN với nhau. Các bộ DWDM có thể được liên kết với nhau tạo thành cấu trúc vòng (ring). Hình 10 minh hoạ mạng Metropolitan Area SAN sử dụng ba bộ DWDM. Mạng Wide Area SAN sử dụng để kết nối các mạng lưu trữ trong các trung tâm lưu trữ ở phạm vi quốc gia (nationwide). Phương pháp phổ biến để thực hiện mạng Wide Area SAN là sử dụng Fibre Channel qua ATM (Assynchronous Transfer Mode) được truyền tải trên SONET (Synchronous Optical Network) 3.2.4. Topology dự phòng *Dự phòng cơ bản: Dự phòng cơ bản trong mạng lưu trữ có thể được thực hiện bằng một số phương pháp khác nhau và được thực hiện ở hai mức cơ bản, hoặc ở mức thiết bị hoặc ở mức mạng. Thực hiện dự phòng ở mức thiết bị: Các thành phần thiết bị quan trọng trong mạng SAN có khả năng chuyển đổi nóng (hot-swappable) để quá trình thay thế thiết bị không phải tắt nguồn trên thành phần hỏng. Các thành phần thiết bị có thể được nhân đôi để sự hỏng hóc của thành phần đó sẽ không ảnh hưởng tới chỉ tiêu của thiết bị. Thành phần thiết bị được nhân đôi là nguồn cấp điện, bộ điều khiển kép cho các thiết bị RAID, đầu ra điện áp AC kép và hai quạt làm mát. Thực hiện dự phòng ở mức mạng: Các server được trang bị với các HBA kép để mỗi server có thể được nối với hai chuyển mạch khác nhau trong fabric. Một cách tương tự, các khối lưu trữ có các cổng kép được nối tới hai chuyển mạch khác nhau trong fabric. Bằng cách này, sự hỏng hóc của một chuyển mạch trong fabric sẽ không gây ra sự mất truy nhập vào server và các khối lưu trữ nối với nó. Nhiều đường dẫn cũng được thiết lập trong fabric để bảo đảm vẫn có các đường dẫn giữa các chuyển mạch khi chuyển mạch trên đường ngắn nhất bị sự cố. Trong trường hợp cần thiết, toàn bộ mạng kết nối có thể được nhân đôi để tạo thành một sự dự phòng hoàn toàn và mạng chống lỗi . *Topology Remote mirroring: Topology Remote mirroring bổ sung một mức dự phòng khác và thậm chí tốt hơn về mặt thời gian chuyển đổi từ thiết bị chính sang dự phòng so với các cấu hình dự phòng đơn giản vì topology này không phụ thuộc vào một vị trí đơn lẻ. Các cấu hình dự phòng đơn giản ở mức thiết bị và mức mạng cho dù hoạt động tốt nhưng vẫn nhạy cảm với một số thảm họa như lửa, động đất và các thiên tai khác. Những thảm hoạ này có thể làm tê liệt mạng và có thể phá hủy dữ liệu. Các cấu hình Remote Mirroring (hình 12) cung cấp khả năng chịu được thảm hoạ hoàn toàn bằng cách thiết lập một bản sao (duplicate) của mạng SAN tại vị trí cách xa. Tất cả các khối lưu trữ ở mạng chính cũng như đường trục đều được nhân đôi. Vì có một lưu lượng dữ liệu tương đối lớn truyền giữa mạng cục bộ và mạng ở xa, do đó cần thiết có nhiều đường dẫn nối giữa chúng. Hai mạng được nối với nhau có thể sử dụng sợi quang đơn mode cho phép khoảng cách truyền dẫn lên tới 70km qua các chuyển mạch được nối tầng hay tới 10km sử dụng chuyển mạch đơn lẻ. Một lựa chọn khác để thực hiện cấu hình remote mirroring là cung cấp kết nối từ xa qua mạng WAN (Wide Area Network). Khi đó, khoảng cách giữa hai mạng sẽ còn lớn hơn. Một số các tuỳ chọn khác nhau cho đường nối từ xa WAN gồm có ATM hoặc IP qua SONET. Kết Luận Trong quá trình phát triển nhanh chóng các dữ liệu của doanh nghiệp hay tổ chức vừa và nhỏ đều yêu cầu có một thiết bị lưu trữ với dung lượng lớn và độ an toàn thông tin cao và SAN là một giải pháp đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất của doanh nghiệp.Với tốc độ truyền dữ liệu từ 300Mbit/s đến 4Gbit/s sẽ đáp ứng được các ứng dụng về ghi và cung cấp dữ liệu cho nhu cầu hiện nay và trong tương lai  Nhu cầu sử dụng hệ thống lưu trữ dữ liệu một cách có hiệu quả luôn là nhu cầu thực tế của các DN có hoạt động dựa trên nền tảng số hóa và công nghệ thông tin. Nhu cầu này càng trở nên cấp thiết khi tốc độ tăng trưởng theo từng năm của dữ liệu rất nhanh, cả về dung lượng (đến 30-70%) và cả về độ phức tạp. Những yếu tố đó là tiền đề dẫn đến các hướng phát triển công nghệ nhằm mục đích nâng cao giá trị và hiệu quả sử dụng của hệ thống lưu trữ. Bài viết đã trình bày về 3 xu hướng chính, bao gồm:- thiết lập mạng lưu trữ riêng trên nền tảng công nghệ quang (Fibre Channel Storage Area Network FC SAN),- phân loại tầm quan trọng của dữ liệu bằng nguyên lý phân lớp (tiered-storage) và quản lý vòng đời dữ liệu (Information Lifecycle Management ILM), từ đó chọn thiết bị và vị trí lưu trữ phù hợp- ảo hóa hệ thống lưu trữ dữ liệu (Storage Virtualization)Tại Việt Nam trong thời điểm hiện nay, thị trường về hệ thống lưu trữ cho thấy nhu cầu lớn nhất chủ yếu đang là xây dựng những mạng SAN quy mô nhỏ và vừa. Trong khi tại các nước phát triển, việc áp dụng các công nghệ tiered-storage, ILM, và ảo hóa lưu trữ đã bắt đầu được đẩy mạnh, thì tại Việt Nam chúng chưa thật sự có được sự quan tâm lớn. Lý do là thị trường Việt Nam còn ít những mạng SAN quy mô lớn và phức tạp, dẫn đến chưa có nhu cầu thực tế cao cho ảo hoá và quản lý vòng đời dữ liệu. Tuy vậy, như đã nhắc đến ở trên, tốc độ tăng trưởng của dữ liệu của các DN là rất nhanh, và Việt Nam không nằm ngoài diễn biến chung này. Vì vậy trong những năm tới, chắc chắn tất cả các xu hướng công nghệ được trình bày trong bài viết sẽ ngày càng được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam, mang lại hiệu quả cao hơn cho hoạt động của các DN.