Статья опубликована в №9 (май) 2014
Разделы: Информационные технологии
Размещена 30.01.2014. Последняя правка: 04.02.2014.
Просмотров - 4514

Применение core/edge топологии в сети хранения данных Fibre channel

Марголин Александр Юрьевич

магистрант

НГТУ

АВТФ

Швайкова Ирина Николаевна к.т.н. кафедра ВТ НГТУ, Копысов Павел Евгениевич инженер-конструктор Nvision Group

УДК 004.72

Среда Fibre Channel заключает в себе физическую и логическую топологии. Физическая топология описывает физические взаимосвязи между устройствами (серверами, хранилищами ). Логическая топология описывает логические пути, установленные между сущностями операционных систем устройств и привязанных к ним портов хранилищ и соответствующих дисковых разделов. На рисунке 1 стрелки изображают физическую топологию, пунктирные линии – логическую.

 

Рисунок 1 – Физическая и логическая топологии.

Рассмотрим каким образом логическая топология Fibre Channel накладывается на логическую. Физическая топология может быть описана как совокупность действующего аппаратного обеспечения фабрики и кабели, которые соединяют его между собой. Физическая топология также включает географическое расположение коммутаторов и расстояния между ними.

Несколько примеров понятий и характеристик, использующихся для описания физической топологии фабрики:

• Количество коммутаторов фабрики
• Количество прыжков между двумя любыми коммутаторами
• Количество портов на каждом коммутаторе
• Количество ISL соединений между коммутаторами
• Физическое расстояние между любыми двумя коммутаторами

При описании конкретной физической топологии можно опираться на количество связей в ней. Количество связей в фабрике берется из количества коммутаторов, которые следует обойти для соединения двух самых удаленных узлов фабрики. Важно заметить, что это количество  основано на инфраструктуре, продиктованной топологией фабрики, и не определяет само по себе, каким образом хранилище и сервер соединяются через коммутаторы.

Увеличение числа связей в фабрике также увеличивает расстояние, которое должны преодолеть служебные сообщения для достижения каждого коммутатора фабрики. Увеличение этого расстояния может повлиять на время, затрачиваемое на трансляцию служебных пакетов и завершение  актуализации конфигурации на каждом коммутаторе фабрики (например, при добавлении нового коммутатора или изменении зон фабрики). На рисунке 2 изображены односвязная, двусвязная и  трёхсвязная фабрики.

 

Рисунок 2 – Связи в фабриках.

Как показано на рисунке 2, в односвязной физической топологии присутствует один коммутатор. В двусвязной топологии может быть до двух коммутаторов между любыми двумя конечными узлами фабрики. Трехсвязная топология включает до трех коммутаторов между двумя любыми конечными узлами фабрики. Общепринято не рекомендуется строить фабрику, в которой количество прыжков между двумя любыми узлами превышает трех. Таким образом, четырехсвязная физическая топология практически не используется.

Конечная идентификация топологии и ее последующее расширение зависит не только от понимания отдельных факторов, обозначенных в данном разделе, но и выбора сценария защиты данных, логической топологии и принципов управления.

Одна из основных топологий фабрики – это core/edge фабрика. Принцип сore/edge основан на утверждении, что портов серверов всегда больше, чем портов хранилищ, а также что разделенный доступ к хранилищу из любого места фабрики является конкурентным преимуществом с точки зрения управления фабрикой и администратора систем хранения данных.

Принцип core/edge построен на сосредоточении хранилищ данных в логическом центре фабрики. К этому ядру (core) фабрики можно присоединить столько оконечных (edge) коммутаторов, сколько необходимо для обслуживания серверов, которым требуется доступ к хранилищу. Каждый оконечный коммутатор подсоединяется к каждому центровому коммутатору, тем самым обеспечивается высокая доступность и отказоустойчивость фабрики. Количество ISL соединений типа сore/edge основывается на индивидуальных требованиях к пропускной способности от каждого оконечного коммутатора к соответствующим центровым коммутаторам или к соблюдению балансировки фабрики и ее гибкости. Балансировка фабрики позволяет проще управлять расположением компонентов  по мере роста фабрики.

Поскольку серверам не требуется взаимодействовать с другими серверами через SAN сеть Fibre Channel, то нет необходимости соединять между собой граничные коммутаторы через ISL. Устранение лишних ISL соединений может значительно увеличить количество  серверов и хранилищ , которые могут быть подключены к фабрике. Простая сore/edge фабрика способна обеспечить доступ каждого сервера к каждому из хранилищ всего в один прыжок.

В целях  удержания всех серверов подключенными к граничным коммутаторам недпустимо подключение слишком активных серверов к ядру  фабрики  для смягчения требований к пропускной способности ISL соединений. ISL соединения типа ядро-ядро добавляются для обеспечения RDF трафика, трафика управления фабрикой и трафика создания резервных копий.

Ядро фабрики может быть расширено для подключения дополнительных хранилищ. В целях обеспечения нескольких путей к хранилищу, доступа к управлению фабрикой и наикратчайшего пути к каждому коммутатору фабрики ядро фабрики строится по принципу full mesh.

Вне зависимости от того, какая топология запроектирована, можно использовать методологии, направленные на зеркалирование или балансировку фабрики. Для увеличения надежности всей инфраструктуры применяется зеркалирование при использовании топологии с одним ядром.

Фабрика с двумя ядрами дает возможность распределять зеркалированные порты хранилищ между ядрами фабрики без прибегания к зеркалированию всей фабрики. (Тем не менее, зеркалированная структура всей фабрики обеспечивает еще большую защиту от непредвиденных событий.) Два ядра могут также быть расширены для размещения большего количества дополнительных хранилищ путем добавления к нему дополнительных коммутаторов. В этом случае каждому граничному коммутатору потребуется ISL соединение к каждому новому ядру фабрики для сохранения надежности топологии.

Топология core/edge не способна обеспечить прямой доступ к хранилищу, однако справляется предоставлением доступа в один прыжок к любому из хранилищ инфраструктуры. Поскольку трафик в фабрике циркулирует по определенному шаблону (от границ фабрики к ее ядру), то  core/edge топология позволяет более простым путем рассчитать загрузку ISL соединений и схемы движения трафика.

Так как каждый коммутатор используется для подключения либо хранилища, либо сервера, то можно просто определить какой из них приближается к пределу своей емкости по количеству портов, а также  более простым способом определить правила для их масштабирования и распределения. Например, если на коммутаторе, к которому подключаются серверы, заканчиваются свободные порты, то точно известно, что требуется заказать соответствующее количество коммутаторов для обеспечения возможности подключения новых серверов (с их HBA адаптерами) и обеспечить требуемое количество новых ISL соединений от граничных коммутаторов к ядру.

Просто сформулированные и легко воспроизводимые принципы построения позволяют проще разворачивать новые фабрики. Core/edge фабрика может быть масштабирована как подключением к новых коммутаторов к ядру фабрики, так и увеличением количества ядер. Этот способ может быть использован для расширения как простой core/edge фабрики или для расширения core/edge фабрики со сложной структурой.

По мере роста числа ядер фабрики дальнейшее обеспечение ISL соединений от каждого ядра к каждому граничному коммутатору может оказаться невозможным. В этом случае структура фабрики может быть модифицирована до более сложной топологии.

1. CITForum [Электронный ресурс]: Методы построения систем хранения данных, А.К. Лобанов, Эксперт департамента системных решений, Компания IBS Jet Info Online №7, 2003 – Режим доступа: http://citforum.ru/hardware/data/db/
2. M. Lippitt, E. Smith, E. Paine: Fibre Channel over Ethernet (FCoE) Data Center Bridging (DCB) Concepts and Protocols (version 14.0).

Рецензии:

3.02.2014, 20:55 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: Просмотрите стиль изложения: "Поскольку вы стараетесь", знаки препинания. Доработать и рекомендуется к печати. Доработать и рекомендуется к печати

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий