ISM - IP SAN - czyli jak schować SANa w LANie

Przyszła kolej na omówienie dość nowych ( w porównaniu do na przykład takiego FC, nie mówiąc już o SCSI ) rozwiązań, znanych zbiorczo pod nazwą IP SAN. W skrócie można powiedzieć, że chcemy wykorzystać "normalną" sieć do przesyłania danych blokowych. Można to robić albo wprost używając iSCSI, albo enkapsulując tradycyjne FC w ramkach  TCP/IP, mamy wtedy do czynienia z FCIP.


Tradycyjnie w sieci SAN mamy blokowe I/O, przesyłane przez sieć Fibre channel. Z kolei rozwiązanie typu NAS wysyłają pliki poprzez sieci IP-based. IP SAN to próba połączenia zalet z tych dwóch rozwiązań: Z jednej strony wydajność i skalowalność sieci SAN, z drugiej niski współczynnik TCO (Total Cost of Ownership) charakteryzujący NASy.

Użycie protokołu IP i sieci na nim opartych do blokowego transportu danych ma następujace zalety:

• Łatwiejsze zarządzanie
• Można wykorzystać istniejącą infrastrukturę LAN
• Koszty sprzętu i oprogramowania są mniejsze w porównaniu do SANa
• Lepsze działanie w sieciach multi-vendor
• Możliwe do uzyskania są większe odległości
• Rozwiązanie dotyczące bezpieczeństwa są bardziej rozbudowane niż w sieciach SAN

Protokoły używane w IP SAN:
Obecnie używane są dwa protokoły do przesyłu danych blokowych poprzez sieci IP: iSCSI i Fibre Channel over IP (FCIP)

iSCSI polega na enkapsulacji poleceń SCSI w ramkach IP przeprowadzane poprzez hosta ( za pomocą normlanej karty NIC lub specjalizowanego iSCSI HBA). Po drugiej stronie znajduje się macierz iSCSI lub iSCSI Gateway, który łączy ze sobą sieci LAN i SAN.
FCIP wymaga użycia dwóch FCIP gateway które pozwalają przesłać dane pomiędzy dwoma niepołączonymi SANami za pomocą sieci IP ( LAN/WAN)


iSCSI:

Łączy ze sobą hosty,storage i iSCSI gateway-e. Przenosi blokowe dane poprzez sieć IP. SCSI komendy są enkapsulowane i wysyłane jako pakiety TCP/IP

Są trzy możliwości podłączenia i skonfigurowania iSCSI po stronie hosta:

1. Wykorzystując normalne karty NIC. Jest to najłatwiejsza w implementacji i najmniej kosztowna metoda. Oprócz zwykłej karty sieciowej wymaga jeszcze softwarowego inicjatora dla zapewnienia funkcjonalności iSCSI. Główną wadą tego rozwiązania jest zmniejszenie wydajności serwera, ponieważ wszyskie operacje związane z przesyłąniem oraz enkapsulowaniem i dekapsulowaniem iSCSI muszą być wykonywane przez CPU hosta.
2. NIC z TOC ( TCP Offload Engine ) - w tych rozwiązaniach karta NIC dodatkowo przejmuje na siebie wszyskie operacje dotyczące TCP. Procesor dalej obciążony jest przetwarzaniem funkcjonalności związanej z iSCSI
3. iSCSI HBA - obsługuje cały stos protokołów związanych z TCP/IP i iSCSI przez co obciążenie procesora jest najmniejsze. Dodatkowo użycie iSCSI HBA pozwala na bootowanie hosta z sieci SAN. Bez tego funkcjonalność ta musi być wbudowana w system operacyjny.

Stos protokołu iSCSI:

Ethernet ( Layer 2 Data Link ) ---> IP ( Layer 3 Network ) --> TCP ( Layer 4 Transport ) --> iSCSI ( Layer 5 Session ) --> SCSI ( Layer 7 Application )

Topologie iSCSI:

iSCSI może być zaimplementowane w dwóch topologiach: native i bridged

• Native - nie wymaga żadnych komponentów FC, cała komunikacja odbywa się po sieci IP
• Bridged - w komunikacji używa się zarówno sieci IP jak i FC, a konwersja sygnału odbywa się w iSCSI Gateway-ach.

Jako trzecią topologię można też wyróżnić Połączenie FCP i Native iSCSI - sytuacja ta zachodzi kiedy macierz posiada zarówno porty iSCSI jak i FC i wystawia swoje zasoby do hostów jednocześnie na tych dwóch protokołach.

Internet Storage Name Server:

Aby komunikacja po iSCSI mogła się odbyć, inicjator musi znać położenie targetu z którym chce nawiązać połączenie. Proces discovery może odbyć się za pomocą dwóch metod: SendTargets discovery i internet Storage Name Service (iSNS).

W SendTargets discovery, każdy inicjator, ręcznie ma skonfigurowane informacje o targetach, które pozwalają mu nawiązać z nimi discovery sesję. Inicjator wysyła SendTargets polecenie i target odpowiada list nazw i adresów targetów dostępnych dla danego hosta.
iSNS umożliwia automatyczne wykrycie ( bez discovery session ) urządzeń iSCSI. Inicjatory i targety powinny być skonfigurowane i automatycznie rejestrować się na iSNS serwerze. Kiedy inicjator chce poznać listę targetów do których ma dostęp, wysyła zapytanie do iSNS serwera.

Discovery Domains - odpowiednik zone sets w środowisku iSCSI.

Adresacja (nazewnictwo) iSCSI:

Wyróżnia się dwa rodzaje nazw (adresów) iSCSI:

• iSCSI Qualified Name (IQN):  Firma musi mieć zarejestrowaną własną domenę aby móc używać nazw IQN. Jest ona potrzebna ponieważ zawiera się ona w adresach IQN przyporządkowanych danemu przedsiębiorstwu. 
• Extended Unique Identifier (EUI): Unikalny globalnie identyfikator bazujący na IEEE EUI-64 standardzie. Składa się z 24 bitowej części odpowiadającej za identyfikację firmy i 40 bitowego ID konkretnego urządzenia.

FCIP (Fibre Channel over IP):


FCIP łączy w sobie zalety protokołu FCP oraz IP, pozwala na łączenie ze sobą odległych środowisk SAN poprzez tworzenie wirtualnego połączenia FC poprzez sieć LAN/WAN. Jest to możliwe poprzez użycie specjalnych urządzeń (FCIP Gateway) które enkapsuluje ramki FC w pakietach TCP/IP

FCIP Link - każde połączenie między 2 niezależnymi "wyspami" SANowymi

FCIP Routery (Gatewaye) są widziane przez urządzenia w fabricu jako normalne FC switche.

---

Kolejny wpis będzie na temat FCOE ( Fibre Channel over Ethernet) a potem przejdziemy do CAS (Content Addressed Storage).
Za niedługo miną 2 miesiące od kiedy rozpocząłem wpisy związane z certyfikatem e20-001 i jak na razie nawet nie jesteśmy w połowie materiału. Dobrze było by przyśpieszyć, ale nie wiem czy w natłoku innych zajęć będzie to możliwe...