Файл: В дипломной работе решены следующие задачи.docx

1. 
   Устройства хранения данных: дисковые массивы и ленточные библиотеки. Современные высокопроизводительные дисковые массивы используют технологию Fibre Channel для подключения к ним серверов и для доступа к дискам внутри массива. Они могут масштабироваться до десятков терабайт дискового пространства и обладают встроенным интеллектом для выполнения специальных функций, таких как: виртуализация дискового пространства, разграничение доступа к дисковому пространству, создание Point-In-Time (PIT) копий данных(1) и репликация данных между массивами. К устройствам хранения данных также относятся всевозможные библиотеки - ленточные, магнитооптические и CD/DVD, которые в данной статье рассматриваться не будут.
   

(1) Определение понятия Point-In-Time копии данных (PIT-копия, иногда встречается сокращение P-I-T-копия) следует из его названия — это копия данных, сделанная на определенный момент времени, и состояние данных "заморожено" в момент создания копии. Иногда путают PIT-копии с "моментальными снимками" (SnapShot), которые в действительности являются только одним из методов создания PIT-копий. К другим методам создания PIT-копий относятся методы клонирования (clone) данных.

2. 
   Инфраструктуру доступа серверов к устройствам хранения данных. В настоящее время, как правило, инфраструктура доступа серверов к устройствам хранения данных создается на основе технологии SAN. SAN является высокопроизводительной информационной сетью, ориентированной на быструю передачу больших объемов данных.
   

В основе концепции SAN лежит возможность соединения любого из серверов с любым устройством хранения данных, работающим по протоколу Fibre Channel. Сеть хранения данных образуют: волоконно-оптические соединения, Fibre Channel Host Bus Adapters (FC-HBA) и FC-коммутаторы, в настоящее время обеспечивающие скорость передачи 200 МБайт/с и удаленность между соединяемыми объектами до нескольких десятков километров. В случае, если расстояние между объектами превышает возможности FC-оборудования или нет достаточного количества "тёмной" оптики (2), связь между объектами можно обеспечить используя технологию уплотненного спектрального мультиплексирования DWDM или инкапсулировав FibreChannel в другой транспортный протокол, например в TCP/IP. Технология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) позволяет оптимальным образом применять оптоволоконные ресурсы и передавать не только трафик Fibre Channel, но также Ethernet и другие протоколы по одним и тем же оптическим каналам одновременно. При этом расстояния между соединяемыми объектами могут составлять сотни и даже тысячи километров.

---

(2) "Темная" оптика — это технический жаргон, обозначающий оптическую магистраль (кабель) на пути следования которой не установлены никакие активные устройства. Отсутствие таких устройств подразумевает, что по кабелю не передается никаких сигналов. Для оптики таким сигналом является свет, т.е. в оптический кабель не светит ни какое устройство. Отсюда и происхождение термина. Без применения дополнительных устройств, например FC-ATM конвертеров, FC-коммутаторы не могут предавать пакеты по магистрали, где присутствуют другие активные устройства.

3. 
   Систему резервного копирования и архивирования данных. Система предназначена для создания резервных копий и восстановления данных. Система резервного копирования позволяет защитить данные от разрушения не только в случае сбоев или выхода из строя аппаратуры, но и в результате ошибок программных средств и пользователей.
   

Выполнение резервного копирования является одним из необходимых методов обеспечения непрерывности бизнеса. Создание централизованной системы резервного копирования позволяет сократить совокупную стоимость владения IT-инфраструктурой за счет оптимального использования устройств резервного копирования и сокращения расходов на администрирование (по сравнению с децентрализованной системой).

4. 
   Программное обеспечение управления хранением данных. Программное обеспечение предназначено для решения задач управления хранением данных, например, для разметки дисковых томов или повышения производительности доступа к данным прикладного ПО. Например, встроенное в массивы Hitachi Lightning 9900V программное обеспечение Cruise Control собирает статистику по интенсивности работы с данными, и исходя из нее принимает решение о перемещении данных на диски, производительность которых соответствует скорости обращения к данным.
   
5. 
   Систему управления. Система предназначена для мониторинга и управления уровнем качества сервиса хранения данных. Она тесно интегрируется с системой управления ВК. Основой системы управления СХД являются средства управления аппаратными ресурсами сети хранения данных. Их интеграция с другими системами дает возможность контролировать ресурсы СХД и управлять ими на всех уровнях, от дисков в массиве до файловой системы сервера.
   

---

Требования к СХД

Требования к системам хранения данных классифицируются следующим образом:

---

- Функциональные требования.

- Требования к производительности

- Требования по отказоустойчивости и надежности хранения данных

- Требования по обслуживаемости

- Требования по масштабируемости

- Требования по управляемости

Функциональные требования

1. 
   Емкость "сырого" (raw), т.е. без разметки на уровни RAID, дискового пространства массива должна составлять N ТБ. Если Вам встретилось требование к дисковому объему массива в такой формулировке, то это означает, что планирование disk layout еще не проводилось. В противном случае формулировка была бы иная: столько-то дисков такого-то объема и такой-то скорости вращения, столько-то дисков другого объема и т.д.
   
2. 
   Число LUNs, поддерживаемых дисковым массивом. Данное требование можно четко сформулировать опять же только после планирования disk layout. Но число необходимых LUN можно "грубо" посчитать по числу серверов, подключаемых к дисковому массиву, с учетом выполняемых ими классов задач. Например, сервер ORACLE — 3 LUNs (данные, журналы, архив журналов), файл-сервер — 1 LUN, сервер sendmail — 2 LUNs (файлы и журнал файловой системы) и т.п.
   
3. 
   Число подключаемых серверов и платформы подключаемых серверов.
   
4. 
   Возможность создания PIT-копии данных средствами массива. Данная функциональность массива может потребоваться, если, например, принято проектное решение о загрузке данных из OLTP-задачи в DSS-задачу средствами массива. Функция создания PIT-копий может быть реализована различными методами — через "моментальный снимок" (SnapShot) (Рис. 4) или через полное копирование данных (clone). Разница между этими методами заключается в том, что SnapShot экономит дисковое пространство, поскольку для его создания требуется всего лишь место для битовой карты и некоторого пула для сохранения старых значений измененных блоков. Напротив, clone требует того же (полезного) объема, что и копируемый LUN. Однако, если исходный LUN подвержен частым изменениям, то требуемый для поддержания SnapShot объем дискового пространства может существенно возрасти. Если с копией LUN, созданной с помощью SnapShot будет вестись интенсивная работа (большое число запросов на ввод-вывод), это может снизить производительность обмена данными с исходным LUN. Копия LUN с помощью SnapShot создается моментально (отсюда и название — "моментальный снимок"), поскольку процесс "копирования" заключается только в создании битовой карты. Для создания clone требуется определенное время, поскольку происходит полное копирование блоков данных. В этот момент нагрузка по вводу-выводу на копируемый LUN существенно возрастает. Существуют промежуточные способы создания PIT-копий, когда сначала создается SnapShot, а потом он постепенно преобразуется в clone. Проектировщик должен учесть все эти особенности методов создания PIT-копий и в требованиях четко указать какой метод планируется использовать.
   

---

Рисунок 1. Схема работы SnapShot на примере Veritas Volume Manager.

Требования к производительности

1. 
   Дисковый массив должен обеспечивать производительность N IOPS, а агрегированная пропускная способность массива должна составлять M МБ/с. Как уже отмечалось, получить такие цифры не просто. Если существует прототип системы или выбор дискового массива осуществляется для модернизации существующей СХД, то можно провести "натурные" замеры производительности и аппроксимировать их для ожидаемого роста нагрузки на СХД. Если система создается с "нуля", то можно попытаться получить эти цифры в качестве требований производителя прикладного ПО (что практически не реально) или обраться к производителям массивов, чтобы те провели определение требуемых параметров массива (sizing). Обычно производители имеют методики "грубой" оценки требуемой производительности. Но входными данными для этих методик, как правило, служат ожидаемое число транзакций и их "вес" (light, medium, heavy), которые тоже не всегда можно определить.
   
2. 
   Специфические функции управления кэш-памятью массива. Например, к таким функциям относятся:
   

• 
  возможность закрепления участка кэш-памяти за конкретным LUN (может пригодиться для размещения в кэш часто используемых служебных таблиц базы данных);
  
• 
  отключение использования кэш на запись и/или чтение для конкретного LUN (может потребоваться для DSS-задач);
  
• 
  обеспечение уровня сервиса в виде заданного уровня производительности (IOPS) или пропускной способности (МБ/с) для указанного сервера.
  

Требования по отказоустойчивости и надежности хранения данных

1. 
   Поддержка нужных уровней RAID. Как правило, это уровни 1, 0+1,1+0 и 5.
   
2. 
   Наличие дисков "горячей замены" (hot-spare). Механизмы использования hot-spare дисков могут быть разные. Например, возможен вариант, когда в случае отказа диска данные из дисков затронутой RAID-группы копируются на hot-spare диск. Но также возможен вариант, когда нет специально выделенного hot-spare диска — все диски содержат данные, но при этом на всех дисках выделена резервная область, куда копируются данные с поврежденной RAID-группы. Определение требуемого метода опять же за проектировщиком.
   
3. 
   Защита участков кэш-памяти, обслуживающих операции записи. За исключением тех случаев, когда отключен кэш на запись, сервер получает подтверждение завершения операции записи сразу после попадания данных в кэш-память еще до записи их на диск. Для обеспечения целостности данных обычно применяются следующие методы:
   

---