aula 4 (tecnologias de armazenamento)

Tecnologias de Armazenamento


• Tradicionalmente, os dados são armazenados em hard disks localmente ligados a servidores individuais.

• Esta forma de armazenamento é conhecida como Direct Attached Storage (DAS).

• A desvantagem é que os dispositivos de armazenamento somente podem ser acessados a partir do servidor a que ele está ligado.


• Por este motivo, grande parte do espaço em disco não é utilizado;

• E muitas medidas de contingência devem ser executadas nos dispositivos de armazenamento de acordo com a especificação do servidor.

• Além disso, se houver falhas em um servidor, o acesso aos dados armazenados nos dispositivos conectados a este servidor é perdido.

SAN (Storage Area Network)

• Diferentemente do DAS, um SAN é uma “rede” separada e dedicada a dispositivos de armazenamento.

• Um SAN consiste em um “banco” de discos que oferecem espaço compartilhado de armazenamento, que pode ser acessado por muitos servidores ou sistemas.

NAS (Network Attached Storage) • Comumente confundido com o SAN, o NAS é uma forma de armazenamento

baseada em redes comuns (ou LAN) e acessível a todos os dispositivos ligados à LAN.

• Dispositivos NAS oferecem acesso a arquivos ao qual ele se conecta utilizando protocolos de acesso a arquivos transportados através do TCP/IP.

• Os protocolos de acesso a arquivos mais utilizados nos NAS são o NFS (Network File System) e o CIFS (Common Internet File System).

• Para acessar os arquivos normalmente é exigida alguma autenticação do sistema, que irá checar por permissões.

• Os grandes benefícios do NAS são a fácil instalação e grande capacidade.

SAN

• Como já explicado, SAN’s funcionam como redes de alta velocidade e estabelecem uma conexão direta entre os recursos de armazenamento e o servidor.

• O SAN é totalmente transparente ao sistema operacional do servidor, que “vê” os discos do SAN como se fossem seus próprios discos.

• No paradigma NAS, o sistema de arquivos que organiza os blocos de armazenamento em objetos apropriados a aplicações fica no dispositivo de armazenamento.

NAS x SAN

• O uso do NAS é indicado quando se busca simplicidade no compartilhamento de dados, particularmente entre computadores e sistemas de diferentes tipos.

• Já o uso de SAN é aconselhado quando se deseja alto desempenho na taxa de I/O entre o cliente e o servidor.

• O uso de SAN, no entanto, demanda um maior grau de planejamento e gerenciamento para obter a cooperação entre os servidores.

SAN x NAS

Fibre Channel

• É a arquitetura mais utilizada para implementações de SAN's.

• Trata-se de um padrão tecnológico alternativo à Ethernet, que permite a transferência de dados de um nó para outro nó da rede em velocidades extremamente altas.

• Implementações atuais podem atingir taxas de transferência de dados de 10Gbps ou mais, e alcançar distâncias de até 10 km quando a fibra ótica é utilizada como o meio físico.

Componentes da SAN

• Uma vez que a arquitetura predominante em SAN's é a Fibre Channel, a seguir serão descritos os componentes da SAN baseados nesta arquitetura.

• Conectividade• Armazenamento• Servidores

Componentes da SAN | Conectividade

• A conectividade entre dispositivos de armazenamento e servidores tipicamente usando Fibre Channel.

• Estes componentes têm sido utilizados em implementações de LAN e WAN.

• SAN’s, assim como as LAN's, interconectam interfaces de armazenamento em muitas configurações de rede e através de longas distâncias.

Componentes da SAN | Armazenamento

• O uso de SAN não requer que o dispositivo de armazenamento esteja em um barramento de um servidor em particular.

• Desta forma, desde que ele esteja ligado diretamente à rede, é possível liberá-lo. Ou seja, o armazenamento é externo e pode estar distribuído através da rede.

• SAN também permite a centralização de dispositivos de armazenamento e o agrupamento de servidores. Isto contribui para facilitar e tornar menos cara a administração centralizada.

Componentes da SAN | Armazenamento

• A infraestrutura de armazenamento é base de toda informação detida por uma empresa, e deve dar suporte aos objetivos comerciais e modelos de negócio da companhia.

• Neste ambiente, apenas alocar uma maior quantidade de dispositivos de armazenamento não é suficiente.

• Uma infraestrutura SAN oferece disponibilidade de rede, acessibilidade a dados e gerenciamento do sistema.

Componentes da SAN | Servidores

• A infraestrutura de servidores é a motivação fundamental para todas as soluções SAN.

• Esta infraestrutura inclui um conjunto de diferentes plataformas (Windows, Unix).

SCSI

• Small Computer Systems Interface (Pequena interface de sistema de computador) foi originalmente definido como uma interface paralela universal a nível de sistema para conectar vários dispositivos através de um único cabo, chamado barramento SCSI.

• O SCSI é um barramento de entradas e saídas locais pelo qual diferentes dispositivos e um ou mais controladores podem se comunicar e trocar informações independentemente do que o resto do sistema está fazendo.

SCSI

• No SCSI, o número de dispositivos que podem ser conectados ao barramento e o número de barramentos conectados ao servidor determinam a quantidade de dados disponíveis para o servidor.

• Mas, apesar de até 15 dispositivos poderem ser conectados a um servidor por meio de um único barramento SCSI, na prática, por causa das limitações de desempenho devido à arbitrariedade, é comum conectar no máximo cinco dispositivos, assim limitando a escalabilidade.

SCSI

• Em caso de falha de conexão do SCSI ao disco, o acesso aos dados é perdido.

• Isto também acontece ao se realizar a reconfiguração ou a manutenção de um dispositivo de disco conectado ao barramento SCSI, porque todos os dispositivos na série devem ser desligados.

• Em ambientes em que a disponibilidade é fundamental, o tempo de inatividade de uma conexão SCSI é inaceitável.

SCSI

• No SCSI, a velocidade de transferência de dados é determinada pelo número de bits transferidos e pelo tempo de ciclo do barramento. A duração do ciclo é inversamente proporcional à taxa de transferência, porém, devido às limitações da arquitetura do barramento, a diminuição do da duração do ciclo também irá acarretar a redução da distância em que os dados podem ser transportados.

SCSI• As limitações com relação à distância ocorrem porque não há

garantia da entrega dos bits no dispositivo alvo (target) em tempos iguais, este fenômeno é conhecido como skew (Figura 3).

• Isto é causado pelos atrasos de propagação no envio paralelo de dados através de muitos fios.

• Para diminuir este “viés” é necessário limitar a distância entre os dispositivos de armazenamento e o servidor.

• Ou seja, quanto menor a extensão do barramento SCSI, mais rápida é a transferência.

SCSI

• Muitas aplicações necessitam do acesso do sistema a diversos dispositivos, ou de diferentes sistemas acessando o mesmo dispositivo.

• Isto é possível através do SCSI, que permite a conexão de múltiplos servidores e dispositivos ao mesmo barramento.

• Isto é conhecido como configuração multi-drop (Figura 4).

SCSI

• Geralmente, somente é permitido a um único servidor acessar os dados de um disco específico por meio de um barramento SCSI.

• Obviamente, a arquitetura de barramento SCSI tem algumas limitações com relação à velocidade, distância e disponibilidade, que a tornaria menos apta a diversas aplicações.

SCSI

• Obviamente, a arquitetura de barramento SCSI tem algumas limitações com relação à velocidade, distância e disponibilidade, que a tornaria menos apta a diversas aplicações.

Versões do SCSIVersão Velocidade

SCSI-1 5 MB/s

SCSI-2(Fast SCSI) 10 MB/s

Wide Fast SCSI 20 MB/s

SCSI-3 (Ultra SCSI) 20 MB/s

Wide Ultra SCSI 40 MB/s

Ultra2 SCSI 40 MB/s

Wide Ultra2 SCSI 80 MB/s

Ultra160 SCSI 160 MB/s



Discos Rígido

Padrão IDE

• Desenvolvido na década de 80.

• A conexão dos dispositivos IDE ao micro é chamada de ATA e é feita através de um cabo flat de 40 vias.

Padrão SATA

• Desenvolvido no ano de 2000, considerado o novo padrão para dispositivos.

• Principal diferença é que no padrão SATA, a transmissão do sinal é feita em serialmente, enquanto que a da IDE a transmissão de dados era em paralela.

• Além da conexão física do dispositivo, que é dada pelo cabo SATA.

HD SATA x HD IDE

Conclusão

• As exigências por tecnologias de armazenamento estão ficando cada vez maiores.

• Há cada vez mais demandas por redes que permitam o armazenamento de grandes quantidades de informação.

• Além disso, a velocidade, robustez, segurança e escalabilidade figuram como características determinantes para o sucesso de sistemas comerciais e científicos.

Conclusão

• Com o uso da tecnologia SAN’s, é possível obter uma rede robusta, de alta velocidade, que estabelece uma comunicação direta entre os recursos de armazenamento e o servidor.

Conclusão

• Estas tecnologias, no entanto, ainda precisam ser aprimoradas.

• Devido sua alta complexidade de manutenção e instalação, o seu uso ainda é inviável a usuários de redes de armazenamento de porte pequeno e médio.

• Para alcançar uma maior abrangência, é importante que a tecnologia seja revista de forma a ser simplificada.

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