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Interfaces• As Interfaces são escolhidas baseadas na:
– Velocidade (capacidade em transferir os dados)– Distancia (qual a distância que ela pode transferir os dados)– Robustez (Posso interromper a transmissão e depois restaurar?
Como posso adicionar novos dispositivos com o sistema “ligado”?)– Tamanho do endereçamento (Quantos dispositivos posso
conectar?)– Custo (Quanto tudo isso me custa)
• Dois tipos comuns de interfaces, são a serial e paralela • Serial baixo custo de implementação, geralmente suportam distancias
elevadas• Mouse, modem, USB, rede local
– Paralela alto custo, porem, com altas taxas de Transferência• Impressora, SCSI
• O processamento avançado dos sinais analógicos estão incentivando cada vez mais performance tanto nas interfaces seriais como paralela
Largura de Banda: A Rede Local
vs. Conexão de Storage
Ano Rede Storage Diferença1992 0.1 MB 10 MB 100-to-11994 1 MB 20 MB 20-to-11996 10 MB 40 MB 4-to-11998 100 MB* 100 MB 1-to-11999 200 MB** 160 MB .8 to 12003 1000MB*** 320 MB .33 to 1
*O Gigabit Ethernet pode utilizar técnicas como “trunking” para aumentar e agregar largura de banda
**O Fibre channel proporciona hoje 200 MBS embora o 400 MBS seja eminente
***10-Gigabit Ethernet está atualmente em desenvolvimento
NAS ou SAN?
Servidores Heterogêneos
Rede em modo genérico LAN/WAN/FDDI
Clientes
Storage Area Network(SAN)
Controladoras Array
Com Discos
NAS ou SAN?
Servidor UnixDe Grande Porte
Servidor Unix Servidor NT
Servidor de Arquivos - Arquivos CIF- Arquivos NFS
Servidor NT
Network Attach Storage
(NAS)
Thin Server otimizado apenas para acesso a arquivos, não precisa de:
- Monitor
- Teclado
Rede em modo genérico LAN/WAN/FDDI
Clientes
NAS ou SAN?
Portanto qual a diferença?
(1) A Conecção– SAN utiliza Fibre Channel– NAS utiliza redes TCP/IP Networks: Ethernet, FDDI, ATM
(possivelmente algum dia TCP/IP sobre Fibre Channel)
(2) Os Protocolos– SAN utiliza SCSI encapsulado– NAS utiliza Protocolos de File Server: NFS, CIFS, HTTP
A Diferença (2) É a mais Importante
SAN é caro para o segmento Entry Level e Mid Range
Item NAS SAN Comentário
Preço de entrada da tecnologia
Começa abaixo de $3,000 >$10,000 O menor NAS é um simples disco rígido conectado a uma porta Ethernet (DASD)t, O menor SAN necessita Fibre HBA, Cabeamento Fibre , SAN software, Discos em Fibre
Infra Estrutura Utiliza a mesma estrutura de Rede
Necessita de Infra Estrutura de Fibre channel
O Investimento Necessário em Fibre channel HBA’s e Cabeamento Fibre Channel = $750 por nó vs. Ethernet $150 por nó.
Software Não necessita, utilizar os protocolos nativos
Necessita de um ‘SAN OS” instalado em cada cliente
Adicione $$$ para o software de SAN
Periféricos de Storage Usa periféricos padrão SCSI, entretanto a sua expansão é limitada se comparamos com a SAN
Geralmente requer conecção direta Fibre para cada periférico
Discos Fibre custam no mínimo 30% a mais dos o mesmo disco em SCSI, Fibre bridges (SCSI<>Fibre) continuam ao redor de $1,000 por nó
Gerenciamento Geralmente utiliza SNMP e DNS (Serviços existentes na rede) para gerenciamento e suporte
Requer da mesma forma um software de gerenciamento específico, treinamento especializado e arquitetura Fibre Channel
Adicione $$$ pelo SAN software, Adicione $$e tempo para treinamento pessoal.
Detalhes sobre o Detalhes sobre o Armazenamento Armazenamento
em disco com em disco com RAIDRAID
Conceitos de RAID• Um simples Disco Rígido físico ou multiplos discos em
um gabite externo sem funcionabilidades RAID é geralmente chamado de
– JBOD (Just A Bunch Of Disks) – SAS (Server Attached Storage) podendo estar dentro do
servidor.
• O projeto e pesquisa RAID foi desenvolvido pela Universidade de Berkley (CA-USA) nos anos 80.
– Tema Original = Redundant Array of Independant Disks– Atualmente = Redundant Array of Inexpensive Disks
• RAID combina um número independente de discos juntos proporcionando aumento do throughput/performance no acesso e confiabilidade dos dados
– Níveis RAID diferentes proporcionam uma variedade de misturas de performance e tolerância a falhas
Aplicações RAID• Aplicações com Alta Taxa de Transferência (Ambientes tipicamente RAID 0)• RAID striping é o ideal para aplicações com intensa transferência de dados
– Aplicações que necessitam de uma grande quantidade de dados a ser processada em um intervalo de tempo pré-definido
– Streaming Media• Video on demand, Digital Cable, Transmissões ao vivo
– A taxa de dados fixa é critica, Transmissões múltiplas não devem degradar a qualidade “QoS” = Quality of Service
– Stream contínuo de dados – sem espaço para o reenvio• Processamento de Imagem, manipulação e Renderização
• Aplicações com alto índice de solicitações de informação (ambiente típico para o RAID 5)
• RAID é utilizado para aplicações de alto uso de multitasking, alta taxa de retorno de informação
• OLTP = On Line Transaction Processing (aplicações típicas)– Validação de cartão de crédito, Reservas, ECommerce, Gerenciamento
de estoque on-line– Banco dados e aplicações Web based – Alto número de transações randômicas
Um Overview da Tecnologia RAID
• O que é RAID?– Dois ou mais discos rígidos independentes.– Aparece no servidor como um único Grande Disco Rígido .– Sistema Operacional totalmente independente.– Dispositivo com alta confiabilidade e redundância.
• Aumento da Disponibilidade dos Dados– Rápido acesso aos dados (multiple drives).– Segurança oferecida pela redundância/paridade.
• Gerenciamento Simplificado– Partição de um único Drive para gerenciamento/partição.
• Componentes Hot-Swap– Tanto para um ou vários drives.– Fontes de Alimentação e Ventilação, também.
• O que RAID não é– Suporte a aplicações de Disaster Recovery Físicos
(Tape Drivers).
RAID Level 0
0123 (1)
6789 (5)
3456 (9)
0003 (13)
2345 (4 )
9012 (8 )
0002 (12 )
0006 (16 )
8901(3)
5678 (7)
0001 (11)
0005 (15)
4567 (2 )
1234 (6 )
7890 (10 )
0004 (14 )
Data Stream
0123, 4567, 8901, 2345, 6789, 1234, 5678, 9012, 3456, 7890, 0001, 0002, 0003, 0004, 0005, 0006
RAID Level 0: Disk Striping
Disk 1 Disk 3 Disk 4Disk 2Block order shown in parentheses
RAID Level O provides high performance through disk stiping
Níveis Raid RAID Level 0 - Striping
• Uso de múltiplos Discos para a formação de um único Disco lógico.• Performance na implementação do RAID• Alta performance na Escrita e Leitura (Write and Read) performance
relacionada com o aumento da quantidade de Discos.• Os Discos Rígidos são distribuídos utilizando-se uma tamanho definido
de “stripe” durante a configuração– Deve ser otimizado em conjunto com o Sistema Operacional para
uma performance otimizada• As pequenas solicitações que possuem o mesmo tamanho de “stripe”
são transmitidas a um único Disco Rígido, as solicitações maiores são divididas e transmitidas a múltiplos Discos Rígidos em paralelo
• A capacidade é a soma do número de discos no “array”• Não proporciona proteção contra falhas de hardware, somente
performance.
Resumo Nível: RAID 0
• RAID-0, “Striping”, todos os Discos estão disponíveis para dados, Inseguro.
• Utilizado para armazenamento temporário• Qualquer Disco que falhar causa a perda dos dados
Dados
10 = Total de Discos10 = Total de Discos10 = Capacidade Usável 10 = Capacidade Usável 0 = 0 = Redundância de DiscosRedundância de Discos
10 = 10 = Performance LeituraPerformance Leitura
10 = 10 = Performance EscritaPerformance Escrita
Todos os Dados Foram Perdidos
RAID Level 1
0123 (1)
4567 (2)
8901 (3)
2345 (4)
0123 (1 1)
4567 (2 1)
8901 (3 1)
2345 (4 1)
Data Stream
0123, 4567, 8901, 2345
RAID Level 1: Disk Mirroring
Disk 1 Copy of Disk 1
Block order shown in parentheses
RAID Level 1 provides fully redundant disk mirroring
Níveis Raid RAID Level 1 - Espelhamento• O RAID 1 proporciona alto nível de tolerância a falhas
– Cada solicitação de I/O é espelhada em um segundo Disco Rígido• O RAID 1 trabalha com múltiplos de dois Discos Rígidos- o set primário e o
set espelhado – dobrando também o custo por GB da solução– Proporciona o mesmo throughput durante a escrita– Oferece mais performance durante a leitura (read) – A controladora
RAID executa o mesmo comando de leitura em cada Disco – assim que um dos discos disponibiliza os dados, ele é automaticamente transferido para o servidor e o próximo comando de leitura pode ser processado.
• Oferece proteção contra falhas nos discos com taxa de 1 para 1 – Assim que um disco falha, automaticamente o espelho assume,
porém caso ocorra a falha no espelho não existe mais segurança– Pode proteger contra desastre naturais/físicos porém o espelho deve
estar instalado remotamente (em outro local físico) acarretando em um custo adicional $$.
– Não protege contra vírus digital ou acidentes/delete intencional, já que 100% do disco está sincronizado com o outro
• Implementação de Alto Custo– Controladora RAID +– Custo por GB de chega a ser o dobro se compararmos
com uma unidade simples.
Resumo Nível: RAID 1
• RAID-1, “Mirroring” rápido, 50% dos Discos estão disponíveis para dados, extremamente seguro.
• Utilizados para informações importantes• Qualquer Disco espelhado pode falhar, e os dados
permanecem salvos
Data
2 = Total de Discos2 = Total de Discos1 = Capacidade Usável1 = Capacidade Usável1 = Redundância de Discos1 = Redundância de Discos2 = Performance Leitura2 = Performance Leitura1 = Performance Escrita1 = Performance Escrita
Os dados permanecem Salvos
Copy
------------------------ Todos os Dados Foram Perdidos
RAID Level 3
0
4
8
2
3
7
1
5
2
6
0
4
1
5
9
3
Data Stream
0123, 4567, 8901, 2345
RAID Level 3: Dedicated Parity Parallel Access
Data Disk 1 Data Disk 3 Data Disk 4Data Disk 2
6
22
18
14
Parity Disk
Byte level striping shown here
RAID Level 3 uses separate parity disk
Paridade e ECC• Utiliza metodologia de reconstrução dos dados perdidos, adicionando-se
informações adicionais, comumente chamada de “overhead”• Utiliza cálculos Matemáticos Polinomiais e operações inversas• È utilizada uma equação de 5th Grau para encontrar a soma e o resultado.
– O método de detecção de erros com paridade em computadores funciona apenas para a detecção do erro.
Binary Number
128 64 32 16 8 4 2 1 Parity Bit
Parity Number
2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
6 0 0 0 0 0 1 1 0 1 3
33 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2
33 0 0 1 0 0 0 0 1 1 3
Bit Error
Parity Sum Error
Método de Paridade no barramento SCSI
(5+10+?+2+7 = 27)
Níveis Raid RAID Level 3 – Acesso Sincronizado
com disco dedicado de paridade• O Uso de mais Discos possibilita um aumento do throughput
– Um único de Disco de paridade pode ser um problema de gargalo na performance
• Proteção contra falha de Disco com razão de 1 para vários– A Performance é degradada durante o acesso, e especificamente
durante a reconstrução em caso de falha (rebuild) de um disco rígido (demorando horas)
– Não oferece proteção contra desastre físicos– Não protege contra vírus digital ou acidentes/delete intencional, já
que os dados são protegidos por um esquema de paridade ECC (com esquema e atualização em tempo real)
• Implementação de Alto Custo– Custo da Controladora RAID +– Discos Rígidos com sincronização de spindle– 1 Disco Rígido adicional para Paridade– Implementado como um sistema RAID
(gabinete stand alone)
RAID Level 5
0123 (1)
6789 (5)
3456 (9)
0003 (13)
2345 (4 )
22713 (P )
0001 (11 )
0005 (15 )
8901(3)
5678 (7)
11349 (P)
0004 (14)
4567 (2 )
1234 (6 )
7890 (10 )
0018 (P )
Data Stream
0123, 4567, 8901, 2345, 6789, 1234, 5678, 9012, 3456, 7890, 0001, 0002, 0003, 0004, 0005, 0006
RAID Level 5: Distributed Parity Independent Access
Disk 1 Disk 3 Disk 4Disk 2
Block order shown in parentheses(P) = Calculated parity value
RAID Level 5 distributes parity across all drives
15936 (P )
9012 (8 )
0002 (12 )
0006 (16 )
Disk 5
Níveis Raid RAID Level 5 – Acesso
Independente com paridade distribuída
• O uso de mais discos possibilita o aumento da performance RAID 5, é geralmente utilizado em ambientes OLTP
• Proteção contra falha de Disco com razão de 1 para vários– Qualquer disco rígido (1) pode falhar e mesmo assim o sistema
permanece intacto– Não oferece proteção contra desastre físicos– Não protege contra vírus digital ou acidentes/delete intencional, já
que os dados são protegidos por um esquema de paridade ECC (com esquema e atualização em tempo real)
• Implementação de Alto Custo– Capacidade com perda pela Paridade, o crescimento dos dados
aumenta o custo por GB– Custo da Controladora RAID +– Implementado como um sistema RAID
(gabinete stand alone)
Resumo Nível: RAID 5
• RAID-5, rápido, todos menos um disco está disponível para dados, Segurança.
• Utilizado com Armazenamento Primário• Caso um Disco falhe ”OK”, O segundo Disco ocasiona a
perda total dos dados!
Data
10 = Total de Discos10 = Total de Discos 8 = Capacidade Usável8 = Capacidade Usável 1 = Redundância de Disco1 = Redundância de Disco 8 = Performance Leitura8 = Performance Leitura 8 = Performance Escrita8 = Performance Escrita
Os dados permanecem Salvos
ParidadeParidade Hot SpareHot Spare
------------------------Todos os Dados Foram Perdidos
RAID Level 0+1
0123 (1)
6789 (5)
3456 (9)
0003 (13)
2345 (4 )
9012 (8 )
0002 (12 )
0006 (16 )
8901(3)
5678 (7)
0001 (11)
0005 (15)
4567 (2 )
1234 (6 )
7890 (10 )
0004 (14 )
Data Stream
0123, 4567, 8901, 2345, 6789, 1234, 5678, 9012, 3456, 7890, 0001, 0002, 0003, 0004, 0005, 0006
RAID Level 0+1: Striped Mirrored Array
Disk 1 Disk 3 Disk 4Disk 2
Block order shown in parentheses
RAID Level 0+1 combines data striping and disk mirroring
0123 (1 1)
6789 (5 1)
3456 (9 1)
0003 (13 1)
2345 (4 1)
9012 (8 1)
0002 (12 1)
0006 (16 1)
8901(3 1)
5678 (7 1)
0001 (11 1)
0005 (15 1)
4567 (2 1)
1234 (6 1)
7890 (10 1)
0004 (14 1)
Copy of Disk 1 Copy of Disk 3 Copy of Disk 4Copy of Disk 2
Combinação de níveis RAID
• RAID 00, 10, 30, 50• Múltiplos níveis RAID 0, 1, 3, ou 5 Arrays podem ser
“striped” entre eles para a criação dos níveis RAID 00, 10, 30 ou 50– Proporciona mais capacidade– Freqüentemente chamado de composição RAID
• Proporciona um melhor “load balancing”.
RAID 1
ARRAY
RAID 1
ARRAY
RAID 1
ARRAY
RAID 0 Stripping
Interface da Aplicação
Resumo Nível: RAID 0+1• O RAID-10, é extremamente rápido, metade dos Discos estão
disponíveis para Disco/ dobro do Preço, Seguro.• Usado para dados primários e críticos• Caso um Disco falhe ”OK”, O segundo ocasiona a perda dos dados!
20 = 20 = Total de DiscosTotal de Discos10 = Capacidade Usável10 = Capacidade Usável *2 = Redundância de Discos*2 = Redundância de Discos20 = Performance Leitura20 = Performance Leitura10 = Performance Escrita10 = Performance Escrita
Os dados permanecem Salvos
Data
Grupo #1Grupo #1Dados CríticosDados Críticos
Grupo #2Grupo #2Espelho (Cópia)Espelho (Cópia)
------------------------Todos os Dados Foram Perdidos
Resumo Nível: RAID 5+1
RAID 5+1 oferece 4 discos de capacidade porém RAID 5+1 oferece 4 discos de capacidade porém com necessidade total de 10 discos:com necessidade total de 10 discos:
Grupo #1Grupo #1Dados CríticosDados Críticos
Paridade
Paridade
Grupo #2Grupo #2Espelho (Cópia)Espelho (Cópia)
Dados
Striping
Os dados permanecem Salvos ------------------------Todos os Dados Foram Perdidos
Introduzindo o RAIDn
• A INOSTOR detê a patente de um inovador algorítimo RAID, que incorpora um novo conceito em nível RAID, este novo algorítimo é chamado de RAIDn
• RAIDn pode ser implementado tanto em software como em hardware
– Inicialmente o RAIDn está desenvolvido como um pacote de software
• Comparando-se com as tecnologias RAID tradicionais, RAIDn oferece maior confiabilidade e melhor utilização do disco ao mesmo custo
• A INOSTOR utilizará a tecnologia RAIDn em seus próprios sistemas de storage, entretanto ela também estará disponível via licenciamento para outras empresas que tiverem interesse.
Porque RAIDn
• Nova tecnologia que proporciona proteção superior a ambientes de missão crítica quando comparados com os produtos RAID atuais.
• Segurança contra falhas de múltiplos Discos, ideal para aplicações de missão crítica.
• Melhor confiabilidade, baixo custo, alta performance.• Exemplo: Mesma Capacidade, Maior Performance e
Confiabilidade a um custo 30% menor.• Oferece uma total substituição para o RAID Linux• Facilmente transportável pra outros sistemas operacionais.• Bundled com o IceNas software para licenciamento.
Características RAIDn • Desenvolvimento exclusivo do Software.
• Inostor já está trabalhando no RAIDn a 3 anos e com pré-desenvolvimento de 8 anos.
• O Time da Inostor é formado de engenheiros com uma sólidade expertise no desenvolvimento de RAID & Network Storage.
Exemplo - RAIDn
RAIDRAIDn n proporciona 7 Discos de Capacidade e 03 proporciona 7 Discos de Capacidade e 03 Discos de Redundância 3, utilizando os mesmos 10 Discos de Redundância 3, utilizando os mesmos 10 discos do padrão Raid 5+1discos do padrão Raid 5+1
Paridade Dados
Striping
Comparado com o Exemplo do nível Raid 5+1, RaidComparado com o Exemplo do nível Raid 5+1, Raidnn proporciona 75% a mais de capacidade além de proporciona 75% a mais de capacidade além de permitir que 03 Discos Falhem simultaneamentepermitir que 03 Discos Falhem simultaneamente
Os dados permanecem Salvos ------------------------Todos os Dados Foram Perdidos
JBOD (Just a Bunch Of Disks)• Descrição JBOD
– JBOD é simplesmente um grupo de discos. O Disk arrays pode ser configurado para ser visto pelo servidor como um grupo de discos independentes. Na maior parte das vezes não oferece um uso eficiente para aplicações de Array .
– Uma vantagem utilizando JBOD é a possibilidade de se criar um um disco virtual em vários
• Falha durante a Operação– Caso um disco falhe, terá o mesmo efeito que se um
disco individual falha-se em uma configuração SCSI padrão. Os dados são perdidos e o disco torna-se indisponível.
Continuação JBOD
• Características de Performance– Tomando em consideração que a maioria das controladoras
RAID utilizam memória cache, podemos considerar um pequeno incremento de performance pelo uso deste artifício.
• Considerações de Custo
– Principalmente pelo benefícios serem limitados, o uso de um sistema RAID JBOB não é considerada um boa solução do ponto de vista de “custo benefício”.
• Níveis RAID 2 & 4– Sim, eles existem. Embora, estes dois níveis RAID oferecem
poucos benefícios em relação aos níveis 3 & 5 com muito mais overhead eles não são comercialmente viáveis.
Resumo dos Níveis RAIDTYPES OF RAID
RAID Level
Description
Data Transfer
Rate
I/O Request
Rate
Advantages
Disadvantages
Usage
Markets
0 Disk striping across multiple drives
Very high read & write
Very high read & write
High performance
Low cost
No redundancy
Low MTBF
Non critical data storage
Fast data transfer
Government Media
1 Disk mirroring Very high read
Normal write
Double read
Slightly slower write
High reliability High
performance
High cost No load
balancing
Mission critical data
Small network Single user Desktop
0+1 Disk mirroring and striping
Very high read & write
Very high read & write
High reliability High
performance
Higher cost Mission critical data
ISP’s Government Banking
3 Byte-level striping with DEDICATED non-striped parity disk.
Very high read
Low write
Similar to a single disk.
High reliability Lower cost
Low write performance
Read oriented Single user Large sequential
records
Government Video / Audio Data
warehousing High read rate
applications
5 Block-level striping with DISTRIBUTED striped parity.
Very high read
Lower write
Very high read
Lower write
High reliability
Lower cost
Low write performance
Read oriented Multi-user Small records
Banking Government Transaction
services
Custos Envolvidos na implementação de Sistemas
RAID • O RAID 1 com espelhamento de um para um, com um sistema RAID com chassi externo
– Para RAID 1 (Espelhamento)– RAID I/O Flyer com três discos rígidos 30.7 GB – Necessita da controladora SCSI no servidor
•Total = $3,220.00*• O RAID 1 com espelhamento de um para um, utilizando controladora
RAID Mylex AcceleRAID (Sistema Interno ao Servidor) – Controladora: $399.00– 2 Discos de 40 GB: $400.00 cada ($ 800.00)– Cabos = $ 20.00
•Total = $ 1,219.00*• RAID 1 Solução externa Megahaus
– Chassi externo RAID com 2 Discos de 36 GB = $1,199.00– Controladora ATTOPCI RAID = $395.00– Cabos 2 X $20.00 = $40.00
•Total = $1,634.00** Preços EUA
Triangulo de Custo, Performance,
Disponibilidade
JBOD *
RAID5
RAID3
RAID0
RAID0+1
RAID1
HighestPerformance
HighestAvailability
LowestCost
* Just a Bunch Disks
Os sistemas RAID foram desenvolvidos para alta
disponibilidade e não para backup• Protege contra falhas de Hardware, não protegendo contra falhas de
Software• Não possui mídia removível• Não oferece estabilidade na recuperação de dados (Ex.: Uma vez que
os dados foram deletados ou contaminados por vírus digital os dados estarão corrompidos e não há como reverter sem backup)
• O esquema Snapshot (utilizando espelhamento RAID 1 com sincronismo) é a única forma baseada em disco que oferece o mesmo nível de segurança de uma Backup em fita (porém sem segurança física) além do mais deve ser investido a mesma capacidade em disco duas vezes
– Escalabilidade em capacidade significa que, para cada MB de storage adicionado uma capacidade adicional de 2 MB deve ser adquirida.
• As técnicas de Snapshot utilizam filtros para salvar somente os dados críticos, somente o backup em fita permite 100% de todos os dados, além de permitir agendamento automático, update/sincronismo – significando proteção TOTAL.
para MAIS INFORMAÇÕESpara MAIS INFORMAÇÕESvisite nos na web :
www.inostor.com.brou
email: [email protected]
Tandberg DataSão Paulo, SP
