Storage Area Network ; SAN

ปัญหาที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน
จากการเพิ่มขึ้นของกลุ่มเครือข่ายย่อยๆ ในเครือข่ายหนึ่งๆ ทำให้ปริมาณข้อมูลในเครือข่ายมากขึ้น เครือข่ายแบบเดิมคือ แบบ Server – Storage ที่ใช้ parallel Small Computer Interface (SCSI) bus ซึ่งเป็นตัวเชื่อมต่อของ server – storage บน LAN ทำให้เกิดข้อจำกัดบนเครือข่ายของอุปกรณ์เก็บข้อมูล และการสำรองข้อมูลของเครื่องแม่ข่ายทำให้เกิดการลดแบนด์วิธที่ให้บริการแก่เครื่องลูกข่าย
SAN ช่วยแก้ปัญหาได้อย่างไร
การรวมโมเดลของ LAN เข้ากับแก่นหลักของชุดเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องแม่ข่ายและความสามารถของอุปกรณ์เก็บข้อมูล ทำให้ SAN สามารถขจัดปัญหาคอขวดของแบนด์วิธ และข้อจำกัดของความเสถียรที่มีในสถาปัตยกรรมของ SCSI bus

วิวัฒนาการระบบการจัดเก็บข้อมูลของserver
1. Server-Attached Storage (SAS) หรือ Bus-Attached Storage ดำเนินการผ่าน Server เริ่มแรก central host Storage processor สามารถเข้าถึงอุปกรณ์ข้อมูลต่างๆได้โดยผ่านทางช่องสัญญาณ (channel) ตัวประมวลผลกลาง (central processor) จะจัดการโหลด ในขณะที่ตัวประมวลผลอินพุท / เอาท์พุท (I/O processor) ภายในเมนเฟรมจะส่งและรับข้อมูลจากอุปกรณ์สำรองข้อมูลหลายๆตัวได้ในเวลาเดียวกัน นี่เป็นขั้นแรกของการนำไปใช้อย่างชาญฉลาดภายในกระบวนการขนถ่ายข้อมูล สถาปัตยกรรม Server- Attached Storage ได้ครอบคลุมมาเป็นเวลาหลายปีจาก Storage processor channel สู่ PC Server bus slot และadapter

2. Network- Attached Storage (NAS) Lacal Area Network (LAN) เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในเวลาถัดมาและช่วยในการใช้แฟ้มข้อมูลร่วมกันระหว่างกลุ่มของ desktop microcomputer เมื่อเร็วๆนี้ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า LANs เป็นขั้นตอนที่สำคัญในเรื่องการกระจายซึ่งก็คือระบบ client/server ระบบ client/server ขนาดใหญ่ที่ถูกสร้างขึ้นในเวลานั้นเป็น LANs ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่รวมทั้ง Wide Area Network (WANs) ด้วย จึงเกิดความคิดที่จะใช้ microcomputer ราคาถูกและ disk storage ราคาถูกแทนการใช้ central computer ที่มีราคาแพง

3. Storage Area Network(SAN) SAN เป็นเครือข่ายการทำงานในระดับสูง เพื่อขนย้ายข้อมูลระหว่าง server ต่าง ๆ และทรัพยากรการสำรองข้อมูลซึ่งต่างกับ Network-Attached Storage (NAS) ซึ่งเครือข่ายที่แยกออกจากกันได้ถูกเตรียมเพื่อหลีกเลี่ยงการขนย้ายข้อมูลที่ขัดแย้งกันระหว่าง client และserver บน traditional messaging network
Fibre Channel based SAN ได้รวมการทำงานที่มากขึ้นของ I/O channel และประโยชน์ของเครือข่าย (การเชื่อมต่อและระยะทางของเครือข่าย) ที่ใช้ส่วนประกอบทางเทคโนโลยีเครือข่ายที่คล้ายคลึงกัน เช่น router, switch และ gateway





SAN คืออะไร
ความเข้าใจเกี่ยวกับ SAN
1. SAN ไม่ใช่ระบบจัดเก็บข้อมูลภายในเครื่องเซิร์ฟเวอร์
SAN จะติดตั้งอยู่หลังเครื่องเซิร์ฟเวอร์ อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่อยู่ภายในเครื่องเซิร์ฟเวอร์ ไม่ว่าจะ มีความจุเท่าใด หรือบนเครือข่ายจะมีเครื่องเซิร์ฟเวอร์กี่ตัว ยังไม่ถือว่าเป็นระบบ SAN ระบบ SAN เป็นระบบที่สามารถขยายขีดความสามารถ รวมทั้งขอบข่ายการทำงานที่สูง เนื่องจากในทางทฤษฎีแล้ว SAN สามารถรองรับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลได้นับพัน แต่จะมีข้อจำกัดที่จำนวนพอร์ตที่ใช้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ ของฮับ และ สวิตซ์ รวมทั้งเงินทุนในการจัดทำระบบ
2. SAN ไม่ใช่อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่เชื่อมต่อตรงกับเครื่องเซิร์ฟเวอร์หรือเครือข่าย
การเชื่อมต่ออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบต่อตรง ยังมีปัญหาในเรื่องขีดจำกัดของ SCSI Adapter หรือ อินเทอร์เฟสของระบบ SCSI ที่ใช้ รวมทั้งแอดเดรสที่เครื่องเซิร์ฟเวอร์จะมีให้ นอกจากนี้การที่อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลทำงานภายใต้ระบบ SCSI และถูกติดตั้งไว้บนระบบแลน จะทำให้เกิดปัญหาในเรื่องของประสิทธิภาพเกิดขึ้น เนื่องจาก workstation ต่างๆบนแลน จะต้องเข้ามาขอแบ่งใช้งานแบนด์วิดธ์ของระบบแลนที่มีอยู่ ทำให้การทำงานช้าลง
3. ใช้การเชื่อมต่อแบบ Fiber Channel
การเชื่อมต่อระบบเครือข่ายแลนทั่วไปที่เป็นระบบบัสจะเห็นได้ว่า เครื่องเซิร์ฟเวอร์ทุกตัวมีการเชื่อมต่อเข้ากับระบบเครือข่ายแลน ขณะที่อีกด้านหนึ่งของเครื่องเซิร์ฟเวอร์มีการเชื่อมต่อกับระบบการเชื่อมต่ออีกแบบหนึ่ง ซึ่งเชื่อมต่อร่วมกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล การเชื่อมต่อแบบนี้ มีรูปแบบหลายประการ เช่นการเชื่อมต่อแบบวงแหวน แบบ Star โดยระบบเชื่อมต่อแบบนี้ จะใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า Fiber Channe
การเชื่อมต่อที่ใช้เทคโนโลยีที่ Fiber Channel จะเห็นได้ว่า เป็นการเชื่อมต่อเฉพาะแบบที่ไม่ใช่ระบบแลน อุปกรณ์ที่นำมาเชื่อมต่อกันภายใต้การเชื่อมต่อแบบ Fiber Channel นี้ เป็นการเชื่อมต่อระหว่าง High – End Disk Array อุปกรณ์ JBOD Tape Libraries และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเชิงแสง (Optical Storage Device) โดยที่อุปกรณ์เหล่านี้เชื่อมต่ออยู่กับฮับ, สวิตซ์ หรือบริดจ์ ซึ่งเป็นระบบ Fiber Channel
ลักษณะที่แสดงว่าเป็นระบบ SAN
- อุปกรณ์การจัดเก็บข้อมูลอยู่หลัง server
- อุปกรณ์การจัดเก็บข้อมูลเชื่อมต่อระหว่างกัน
- Server ต่างๆมีการเชื่อมต่อกันเป็นกลุ่ม ที่เรียกกว่า Storage Pool
- มีการเชื่อมต่อแบบ Fiber Channel (ใช้สาย Fiber Optic และใช้ FC Host Adapter)
- มีการใช้ฮับ หรือสวิตซ์ในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล
- มีเส้นทางการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่หลากหลาย



การทำงานของ SAN แบ่งเป็น 3 ทาง คือ
1. server to storage เป็นรูปแบบที่ใช้มาตั้งแต่อดีตโดยการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เก็บข้อมูลกับserver มีข้อดีคืออุปกรณ์เก็บข้อมูลตัวหนึ่งๆ จะสามารถถูก access โดย server ได้หลายตัว
2. server to server สามารถติดต่อสื่อสารระหว่าง server ด้วยความเร็วสูง
3. storage to storage ความสามารถในข้อนี้เป็นสิ่งที่เพิ่มเข้ามาทำให้สามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลได้โดยไม่ผ่าน server ด้วยเหตุนี้ทำให้เราสามารถลดการทำงานของ server ลงได้

สถาปัตยกรรม Fiber Channel
การทำงานของ SAN ในทุกวันนี้ต้องมีการใช้ Fiber Channel เป็นพื้นฐาน เนื่องจาก Fiber Channel เป็นเทคโนโลยีที่มีความเร็วสูง ทั้งยังมีการส่งผ่านข้อมูลจาก node หนึ่งๆ ในเครือข่ายไปยัง node อื่นๆได้ด้วย ซึ่งในปัจจุบันมีอัตราการส่งผ่านข้อมูลอยู่ที่ 100 MB/sec ส่วนอัตราการส่งผ่านข้อมูลที่ระดับความเร็ว 200 MB/sec และ 400 MB/sec ก็ผ่านการทดสอบแล้ว และคาดว่าจะนำมาใช้ในไม่ช้า
แนวคิดพื้นฐานของ Fiber Channel
1.Physical layer
Fiber Channel มีทั้งหมด 5 layer ซึ่ง 0 จะถือเป็น layer ชั้นต่ำสุด และ layer 0ถึง 2 จะอยู่ในชั้น Physical layer
- FC-0 จะเป็นตัวกำหนดอุปกรณ์ทากายภาพ และอัตราการส่งผ่านข้อมูล
- FC-1 จะเป็นส่วนของการแปลความหมาย เป็นการเข้าจังหวะเพื่อส่งข้อมูล
- FC-2 จะเป็นส่วนของ protocol มีโครงสร้างลักษณะเฉพาะตัว สนับสนุนการทำงานแบบ point-to-point และ switched topologies

2.Upper layers
Fiber Channel เป็นบริการที่ใช้เพื่อเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่าง node ที่มีความรวดเร็วและเชื่อถือได้ layer อีก 2 layer ที่อยู่ในชั้นที่สูงขึ้นนี้เป็นการเพิ่มความสามารถในการทำงานของ Fiber Channel
- FC-3 จะเป็นการกำหนดบริการโดยทั่วไป คือ multicast สามารถทำการส่งข้อมูลเพียงครั้งเดียว ไปยังปลายทางได้หลายแห่ง
- FC-4 จะเป็นตัวกำหนด protocol ที่สูงขึ้นไปอีก คือ FCP (SCSI), FICON, และ IP

3.Topologies
การเชื่อมต่อระหว่าง Node ของ Fiber Channel จะมี topologies ทั้งสิ้น 3รูปแบบ คือ
- Point-to-Point จะเป็นการเชื่อมต่อกันระหว่าง 2 node และ bandwidthจะถูกใช้เพียง 2 nodeเท่านั้น
- Loop การเชื่อมต่อแบบนี้ bandwidth จะถูกใช้ร่วมกันระหว่างทุก node ที่ต่อเชื่อมกันภายใน loop ภายใน loop จะมีสายเชื่อมต่อกัน node-to-node ซึ่งถ้าหาก node ใด node หนึ่งไม่ทำงาน ก็จะทำให้ loop นี้ไม่ทำงานไปด้วยแต่ก็สามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยการใช้ hub เข้าช่วย
- Switched เป็นการเชื่อมต่อหลายๆ node เข้าด้วยกัน ซึ่ง switches ก็สามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ circuit switches และ frame switches Fiber Channel SAN ใช้เป็นโครงสร้างหนึ่งเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ และเป็นโครงสร้างหนึ่งที่ง่ายเท่ากับการเชื่อมต่ออุปกรณ์สองตัวด้วยสายเคเบิ้ลสายเดียว (single cable)