Infrastruktura dla data center – rozwiązania, które zapewniają sprawną transmisję danych

Data publikacji: 09.07.2019

Firmy z obszaru data center operują setkami PB danych. Niezbędny do codziennej działalności jest więc odpowiednio dopasowany protokół do ich transmisji między serwerami i pamięciami masowymi odbywała się sprawnie. Obecnie, w zależności od potrzeb, wybierają przede wszystkim między rozwiązaniami iSCSI (Ethernet) a Fibre Channel.

W data center stosuje się różne modele zapisu danych na serwerach. Wśród nich są protokoły SAN i NAS.

  • SAN – rozwiązanie, które umożliwia zapis danych w formie bloków na serwerze, a pamięć masowa jest „widoczna” właśnie na poziomie tych bloków. Może być też współdzielona. SAN działa tak samo, jak dysk wkładany bezpośrednio do serwera. W tym przypadku zastosowanie znajduje specjalny protokół – sieć Fibre Channel – dedykowany właśnie temu rozwiązaniu.
  • NAS – rozwiązanie umożliwiające zapisywanie danych w formie plików. System plików znajduje się bezpośrednio na macierzy, natomiast urządzeniom udostępniana jest przestrzeń do ich zapisu. Oferuje takie funkcje jak: mechanizmy kontroli dostępu do danych czy zaawanasowane indeksowanie plików, a NAS umożliwia udostępnianie plików od razu przez podłączone do siebie urządzenia.

Dlaczego przywołujemy w tym momencie sposoby zapisu danych? One bowiem także wpływają na wybór odpowiednich protokół transmisji danych między macierzami a serwerami. Jest to istotna decyzja, gdyż odpowiednio dobrany protokół transmisji zapewnia nieprzerwany dostęp do danych i tym samym gwarantuje ciągłość biznesu. Właściwa konstrukcja umożliwia rozbudowę o kolejne funkcjonalności i skalowalność rozwiązania w ramach rozwoju biznesu.

– Wybierając protokół transmisji danych musimy myśleć nie tylko o teraźniejszości, ale też o przyszłości. Jest to szczególnie istotne dla obszaru data center, gdyż ilość przechowywanych i obsługiwanych przez firmy danych stale rośnie i dzieje się to w szybkim tempie – wyjaśnia Łukasz Wasielewski, System Engineer – Data Center & Cloud w VECTOR SOLUTIONS.

Oprócz modelu zapisu danych, istnieje wiele czynników, które firmy powinny wziąć pod uwagę przy wyborze protokołu:

  • dopasowanie do potrzeb danego środowiska tzw. aspekty biznesowe,
  • wydajność działania,
  • skalowalność rozwiązania,
  • rodzaj wykorzystywanych aplikacji,
  • dystans połączeń,
  • łatwość obsługi,
  • koszty wdrożenia i utrzymania.

W zakresie protokołów transmisji danych operatorzy data center mają do wyboru dwa najczęściej stosowane na rynku rozwiązania: Internet SCSI (iSCSI) oraz Fibre Channel (FC).

O Fibre Channel

Fibre Channel  jest to protokół najczęściej spotykany w dużych centrach danych, które do sprawnego działania potrzebują dużej wydajności. FC określa się jako architekturę szeregowego transferu danych. Pierwotnie opierała się na medium światłowodowym, stąd jej pierwsza nazwa brzmiała „Fiber Channel”. Później pojawiły się rozwiązania wykorzystujące kable miedziane. Obecnie definiujemy FC  jako otwarty standard ANSI i OSI, obejmujący zarówno medium światłowodowe i miedziane. Jest standardem hybrydowym, gdyż łączy w sobie elementy transmisji sieciowych, jak i kanałowych.

Oprócz wydajności charakteryzuje się także dużą skalowalnością i niezawodnością, a także jest szeroko dostępny na rynku i łatwa w późniejszym zarządzaniu. Zastosowanie FC wiąże się jednak z wyższymi kosztami niż w przypadku iSCSI, gdyż wymaga inwestycji w dodatkową infrastrukturę i urządzenia. Do obsługi tego rozwiązania potrzebne są określone przełączniki, a jeden port do nich jest z reguły kilka razy (3-5) droższy od nawet zaawansowanych przełączników iSCSI.

O iSCSI

Z kolei iSCSI jest protokołem transmisji SCSI, który opiera się na sieci IP. Wykorzystuje się go przede wszystkim w budowie sieci lokalnych i jest on w tym obszarze najpopularniejszym rozwiązaniem. Charakteryzuje się niskimi kosztami wdrożenia, gdyż nie generuje potrzeby zakupu dodatkowych urządzeń. Jest jednak trudniejszy w obsłudze niż Fibre Channel, a także może być niewystarczająco wydajny dla najbardziej zaawansowanych aplikacji. Najlepiej sprawdza się w środowiskach, gdzie ważniejsza od wydajności jest konsolidacja systemu.

– iSCSI nie generuje kosztów, ponieważ działa na często już istniejącej infrastrukturze. Ma to też swoje wady, ponieważ transfer plików będzie się odbywał na sieci, która jest dodatkowo obciążona codziennym ruchem. Stąd też dobrą praktyką jest stworzenie oddzielonego połączenia dla ruchu Storage, gdzie koszt jest znikomy w porównaniu do wdrożenia FC. Jak najbardziej można wspólnie korzystać z dostępnych protokołów i np. stworzyć komunikację pomiędzy serwerami a systemami pamięci masowej opartej o FC – mówi Łukasz Wasielewski.

Jednym z producentów rozwiązań w zakresie iSCSI jest Huawei. Przewagą konkurencyjną naszego partnera technologicznego jest fakt, że jako jedyny producent na rynku dostarcza rozwiązania o prędkości 100GB. Można je wykorzystać do różnorodnych zastosowań i sieci różnej wielkości – od centrów danych w chmurze po sieci kampusowe

Inne rozwiązania rynkowe

Te dwa protokoły zdecydowanie dominują na rynku, jednak pojawiają się także inne rozwiązania. Jedną z nich jest FCoE – Fibre Channel over Ethernet, który stanowi niejako „wejście” technologii Fibre Channel do środowiska iSCSI (Ethernet). Jest to hybryda, która znacznie obniżyła koszty wdrożenia FC do naszego systemu poprzez enkapsulację ramek FC do ramek Ethernet oraz wykorzystanie istniejącej infrastruktury bez dodatkowych kart HBA (Host Bus Adapter). FCoE odpowiada na potrzeby tych centrów danych, w których transmisja danych dotyczy nie tylko serwerów i pamięci masowych, ale także ruchu sieciowego.

Warto również wspomnieć o InfiniBand (IB), które jako jeden z nowszych standardów komunikacyjnych oferuje wysokie przepustowości oraz niskie opóźnienia. Rozwiązanie jest dedykowane głównie dla środowisk wbudowanych o wysokiej wydajności obliczeniowej, takich jak np. wewnętrzne połączenia pomiędzy „super komputerami”. Oferowane prędkości dla InfiniBand HDR – High Data Rate sięgają 50Gb/s per link dając nawet 200Gb/s na port.

– Na mapie czasu już są wprowadzone prace nad NDR – Next Data Rate oraz XDR – Extended Data Rate które mają ofertować nawet 1000Gb/s.. Nie jest to jednak jeszcze w pełni zdefiniowane przez IEEE, ponieważ każda przepustowość powyżej 400GbE określana jest jako „sometime after 2020” – wyjaśnia Łukasz Wasielewski.

Minusem powyższej technologii jest brak zastosowania na szeroką skalę. Wpływ na to ma fakt, że jest ona trudniejsza w zarządzaniu niż inne protokoły, a także wiąże się z wysokimi kosztami. Część administracyjna może być znacznie trudniejsza niż w przypadku innych protokołów, a z perspektywy kosztów jest to na ten moment drogie rozwiązanie.

Ekspert radzi – co wybrać by działać skutecznie?

Co do zasady, rozwiązania ISCSI stosowane są w mniejszych przedsiębiorstwach z obszaru data center lub oddziałach firm, gdzie stanowią główną technologię transportu danych pomiędzy serwerami i pamięciami masowymi. W dużych data center są stosowane zwyczajowo dopiero w 2-3 warstwie. Z kolei Fibre Chanell znajduje najczęściej wykorzystanie właśnie w pierwszej warstwie tych największych data center. Obsługuje w niej krytyczne narzędzia z punktu widzenia działania całej firmy, takie jak hurtownie danych czy ERP.

– Dokonując wyboru odpowiedniego modelu transportu danych, każda firma musi przeanalizować swoje potrzeby biznesowe. Zarówno te obecnie, jak i potencjalne. Te drugie uwzględniają planowany rozwój skali biznesu, a w raz z nim niezbędnej architektury, rosnące zapotrzebowanie na wydajność i też rodzaje aplikacji, jakie mogą być instalowane w przyszłości – zaznacza Łukasz Wasielewski z VECTOR SOLUTIONS.

Na podstawie powyższej analizy można stwierdzić, że Fibre Channel jest jednym z najlepszych protokołów dla infrastruktury sieciowej do przechowywania danych, ponieważ jest dojrzały, ma małe opóźnienia, dużą przepustowość oraz jest prosty w  konfiguracji i administracji. Wadą rozwiązania jest to, że niewielu jest dostawców tej  technologii, co wpływa na jej cenę. Może to być świetna technologia dla większych przedsiębiorstw, ponieważ jest specjalnie zaprojektowana do obsługi pamięci masowej. iSCSI jest również dobrym wyborem jako protokół pamięci masowej, gdyż został zaprojektowany w oparciu o Ethernet i jest znacznie tańszy niż Fibre Channel. Wykorzystuje standardowe przełączniki i okablowanie Ethernet i działa z prędkościami nawet do 100 GB/s. Zasadniczo, w miarę rozwoju sieci Ethernet, wraz z nią rozwija się iSCSI. Wygląda na to, że iSCSI został pierwotnie zaprojektowany dla mniejszych organizacji, które nie mogły sobie pozwolić na osobną sieć FC i gdzie były skłonne zaakceptować nieco niższą wydajność ze względu na mniejsze koszty.

W dzisiejszych czasach z postępem Ethernetu poprzednie stwierdzenie traci słuszność bezpowrotnie. Dużo nadziei dawało FCoE ponieważ jest mniej skomplikowane i bardziej opłacalne ze względu na zmniejszenie okablowania wraz z zastosowaniem tańszych adapterów. Mimo zalet, FCoE nie wszedł jednak do biznesu na szeroką skalę, głównie przez fakt, że FC może zaoferować znacznie lepszą wydajność.

Dlaczego warto współpracować z VECTOR SOLUTIONS?

W takich sytuacjach warto skorzystać w pomocy ekspertów. VECTOR SOLUTIONS to doświadczony i kompetentny partner, który wspiera rozwój data center. Nasi eksperci przeprowadzą niezbędne analizy i doradzą odpowiednio dopasowane rozwiązanie.

Chcesz uzyskać więcej informacji?
Skontaktuj się z naszym ekspertem, który z chęcią przedstawi szczegóły rozwiązań!

ŁUKASZ WASIELEWSKI
System Engineer – Data Center & Cloud
M +48 600 308 275
E l.wasielewski@vector.net