Cách triển khai SAN với các giao thức phổ biến (Fibre Channel, iSCSI và FCoE)

Cách triển khai SAN với các giao thức phổ biến (Fibre Channel, iSCSI và FCoE)

FC SAN (Fibre Channel Storage Area Network) là một mạng kênh sợi trong đó giao thức SCSI-FCP chạy. Dựa trên công nghệ kênh sợi, kỹ thuật viên sử dụng chuyển mạch sợi để kết nối các thiết bị lưu trữ và máy chủ, để xây dựng một mạng lưới khu vực dành riêng cho lưu trữ dữ liệu. Trong FC SAN, dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp với tốc độ cực cao.

Ưu điểm của FC SAN:

Là một giao diện nối tiếp tốc độ cao, mở, FC SAN có một số lợi thế.

• Băng thông truyền tải cao: Do thiết kế kênh sợi, nó có thể cung cấp dữ liệu với tốc độ 1Gb / s, 2Gb / s, 4Gb / s, 8Gb / s và hơn thế nữa. Ngoài ra, các kênh sợi có thể cung cấp dự phòng tuyệt vời.
• Tính linh hoạt và khả năng mở rộng: FC SAN đã vượt qua các giới hạn cáp truyền thống có liên quan đến SCSI. Do đó, nó mở rộng đáng kể khoảng cách giữa các máy chủ và thiết bị lưu trữ, để tăng khả năng kết nối nhiều hơn.
• Ứng dụng rộng rãi: Khi công nghệ trưởng thành, FC SAN được sử dụng rộng rãi trong Cơ sở người dùng CNTT lớn.

Nhược điểm:

Bên cạnh những ưu điểm ở trên, FC SAN cũng có một vài nhược điểm.

• Chi phí và yêu cầu kỹ thuật cao: FC SAN tuy là một mạng lưu trữ hiệu năng cao nhưng khá đắt tiền khi triển khai và bảo trì, và yêu cầu quản trị viên với các kỹ năng chuyên biệt.
• Tỷ lệ over-subscription (đăng ký tối đa) thấp: Tỷ lệ over-subscription là số lượng máy chủ lưu trữ mà FC sẽ hỗ trợ trên một thiết bị đích. Tỷ lệ FC thường chỉ hỗ trợ từ 4:1 đến 20:1

So sánh FC SAN và IP SAN

IP SAN (Internet Protocol Storage Area Network) là mạng khu vực lưu trữ giao thức internet. Đó là SAN sử dụng giao thức iSCSI, chuẩn truyền qua TCP/IP để truyền dữ liệu khối qua mạng Ethernet. IP SAN cho phép các máy chủ khác nhau truy cập nhóm thiết bị lưu trữ khối chung bằng các giao thức lưu trữ. Ngoài ra, mạng lưu trữ IP có thể được mở rộng sang Mạng diện rộng thông qua bộ định tuyến IP hoặc bộ chuyển mạch Gigabit Ethernet, rất tốt cho các ứng dụng đồng bộ như sao chép đĩa từ xa.

Để có cái nhìn tổng quan hơn, chúng tôi có một bảng so sánh giữa FC SAN (Fiber Channel SAN) và IP SAN (Internet Protocol SAN)

IP SAN thường được coi là chi phí thấp hơn, quản lý đơn giản hơn so với FC SAN. FC SAN cần phần cứng đặc biệt như bộ chuyển mạch sợi hoặc bộ điều hợp bus chủ, trong khi IP SAN chỉ yêu cầu phần cứng mạng Ethernet hiện có. Do đó, FC SAN là nền tảng lưu trữ lý tưởng cho nhiều ứng dụng quan trọng trong kinh doanh còn IP SAN là lựa chọn phù hợp cho những tổ chức muốn có giải pháp tiết kiệm chi phí. Vậy nên dù chi phí khá cao, nhưng Fiber Channel SAN đã và đang là giải pháp SAN chính của nhiều hệ thống lớn.

Lưu trữ iSCSI là gì và triển khai iSCSI SAN?

Lưu trữ iSCSI là gì?

iSCSI là một giao thức lớp vận chuyển hoạt động trên giao thức TCP (Transport Control Protocol). Nó cho phép truyền dữ liệu SCSI ở block-level giữa iSCSI initiator và storage target trên các mạng TCP/IP. Lưu trữ iSCSI còn được gọi là lưu trữ iSCSI SAN, là giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí cho Fibre Channel (FC) SAN truyền thống. Không giống như FC SAN yêu cầu phần cứng chuyên dụng (FC HBA, FC switch, v.v.), Bộ lưu trữ iSCSI SAN có thể được xây dựng trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có (fiber switch, router,…), thay vì yêu cầu trang bị phần cứng bổ sung. Hơn nữa, iSCSI dựa trên tiêu chuẩn chuyển khối, nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Cách lưu trữ iSCSI Storage làm việc?

Để hiểu rõ hơn về cách iSCSI hoạt động, trước tiên bạn nên tìm hiểu về một số thành phần iSCSI quan trọng như iSCSI initiator và iSCSI target. iSCSI initiator là một phần mềm hoặc phần cứng được cài đặt trong máy chủ để gửi yêu cầu và nhận phản hồi từ iSCSI target. iSCSI có trên các thiết bị lưu trữ, thiết bị này sẽ lắng nghe và phản hồi các lệnh từ iSCSI initiator.

Như hình bên dưới, Lưu trữ iSCSI hoạt động bằng cách vận chuyển dữ liệu block-level giữa iSCSI initiator trên máy chủ và iSCSI target trên thiết bị lưu trữ thông qua mạng TCP/IP. Giao thức iSCSI đóng gói các lệnh SCSI và tập hợp dữ liệu thành các gói cho lớp TCP/IP. Các gói được gửi qua mạng bằng kết nối point-to-point. Khi đến nơi, giao thức iSCSI sẽ phân tách các gói, tách các lệnh SCSI để hệ điều hành nhận diện được Bộ lưu trữ (storage) như thể nó là một thiết bị SCSI được kết nối cục bộ.

Tại sao lại sử dụng lưu trữ iSCSI?

Ngoại trừ các lợi ích của iSCSI đã đề cập ở trên như tiết kiệm chi phí và hiệu suất cao, còn có một số ưu điểm và nhược điểm khác của iSCSI:

• Vì iSCSI được chạy trên các thành phần mạng (Gigabit Ethernet switch, router,…), nó không chỉ rẻ khi triển khai mà còn đơn giản để sử dụng.
• Nhân viên CNTT không cần đào tạo thêm kỹ năng để xử lý bộ lưu trữ iSCSI. Bất kỳ ai đã làm việc với giao thức TCP/IP đều có thể dễ dàng cài đặt và quản lý iSCSI SAN.
• Lưu trữ iSCSI dựa trên TCP/IP, đây là công nghệ phổ biến và không độc quyền, do đó, các thiết bị lưu trữ mạng có thương hiệu khác nhau trong iSCSI SAN có thể hoạt động một cách liền mạch với nhau.
• Tuy nhiên, hạn chế chính của iSCSI là hiệu suất kém hơn so với môi trường lưu trữ dựa trên FC truyền thống. Nhưng những lợi ích của iSCSI và các công nghệ khác như kết nối đa điểm và kết nối Data Center đã dần thu hẹp khoảng cách về hiệu suất.

So sánh iSCSI và Fibre Channel

Fibre Channel (FC) và iSCSI là hai công nghệ chính liên quan đến SAN và hai công nghệ này giải quyết cùng một vấn đề kỹ thuật về lưu trữ khối. Mọi người thường hỏi Fibre Channel SAN và iSCSI SAN: cái nào tốt hơn? So sánh giữa Fibre Channel và iSCSI sẽ giúp bạn đưa ra quyết định:

So sánh iSCSI và NAS

Phần này nhằm giúp người quản trị hệ thống quyết định giữa hai công nghệ lưu trữ NAS và iSCSI. Cả 2 công nghệ NAS và iSCSI đều được phát triển để giúp đáp ứng nhu cầu về dung lượng lưu trữ ngày càng tăng theo cấp số nhân bằng các thiết bị lưu trữ bên ngoài, có thể mở rộng và kết nối mạng nếu cần. Sự khác biệt chính giữa iSCSI so với NAS là iSCSI là một giao thức vận chuyển dữ liệu trong khi NAS là một cách phổ biến để kết nối bộ lưu trữ vào mạng người dùng.

**Lưu ý khi triển khai iSCSI SAN?

iSCSI SAN phù hợp với các doanh nghiệp vừa/nhỏ có lượng dữ liệu lớn cần lưu trữ và truyền qua mạng. Dưới đây cung cấp một số mẹo về cách thiết lập và định cấu hình iSCSI SAN cho mạng doanh nghiệp:

Đầu tiên, mặc dù mạng lưu trữ iSCSI có thể chạy trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có, nhưng tốt hơn là nên đặt lưu lượng iSCSI trên VLAN riêng, tốt nhất là trên một mạng tốc độ gigabit hoàn toàn riêng biệt. Điều này giúp tạo kết nối dự phòng cho dữ liệu lưu trữ trong trường hợp lỗi mạng.

Thứ hai, tốt hơn hết bạn nên sử dụng bộ Ethernet Gigabit switch cấp doanh nghiệp, không chặn, cho iSCSI SAN. Ethernet switch cấp độ người tiêu dùng thường không hỗ trợ kết nối wire-speed giữa nhiều cổng, do đó chúng có thể loại bỏ các gói mà không có cảnh báo. Đối với các ứng dụng trung tâm dữ liệu, 10GbE iSCSI SAN phù hợp với tương lai hơn, do đó, bộ chuyển mạch 10GbE nên được ưu tiên.

Cuối cùng, nếu máy chủ của bạn có kết nối single-Gigabit đến Ethernet switch để truy cập vào disk arrays, thì chúng dễ bị lỗi trên liên kết đó. Cách tốt nhất là sử dụng công nghệ Multipath I/O (MPIO) để tạo nhiều kết nối từ iSCSI initiator của mỗi máy chủ đến disk arrays của bạn.

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) là gì? Những lợi ích khi triển khai FCoE

Fibre Channel over Ethernet (FCoE) là gì?

FCoE viết tắt của Fibre Channel over Ethernet, là 1 giao thức cho phép đóng gói và gửi các Fibre Channel frames qua mạng Ethernet. FCoE cho phép Fibre Channel sử dụng các hạ tầng mạng Ethernet 10G, 40G, 100G hiện có mà không cần đầu tư thêm hạ tầng riêng cho Fibre Channel.

Như mô hình phía trên, mô hình bên trái là mô hình kết nối truyền thống. Khi trong mạng có sử dụng thêm các thiết bị như SAN, chúng ta cần đầu tư 1 hạ tầng mạng cho Network (với các thiết bị Ethernet như Switch, Router, Firewall), và 1 hạ tầng mạng cho SAN (với các thiết bị như SAN switch, Storage). Trên server lúc này chúng ta cần có 2 card mạng là Network card để kết nối với mạng Ethernet và HBA card để kết nối lên SAN Switch.

Mô hình kết nối này là tiêu chuẩn và đang được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên chi phí để đầu tư thêm các thiết bị như SAN switch, cùng với việc các thiết bị này hỗ trợ kết nối tốc độ cao như 16G, 32G, 64G hay 128G là rất tốn kém. Do vậy, FCoE được thiết kế để tận dụng hạ tầng mạng Ethernet sẵn có để sử dụng Firbe Channel. Ví dụ, trong hạ tầng mạng của chúng ta đang có sẵn các thiết bị Ethernet switch tốc độ cao 10G, 40G hay 100G, chúng ta có thể tận dụng hạ tầng này để kết nối cho hệ thống SAN. Tất nhiên, các thiết bị switch phải hỗ trợ giao thức FCoE.

Khi sử dụng FCoE, trên server cũng yêu cầu thêm card mạng mới là Converged Network Adapter (CNA). Card này có chức năng như cả card HBA và Network card. Lúc này chúng ta chỉ cần sử dụng 1 đường quang để sử dụng cả Ethernet và Fibre Channel.

Cách thức hoạt động của FCoE

FCoE hoạt động tương tự như Fibre Channel, điểm khác biệt duy nhất là các gói Fibre Channel được đóng gói trong các Ethernet Header chứ không phải FC Header, và được truyền qua mạng Ethernet.

Với FCoE, cả lưu lương data thông thường và lưu lượng storage đều được truyền qua 1 link duy nhất trên Converged Network Adapter (CNA). Link này có thể là physical hoặc các bundle link.

Lợi ích khi sử dụng FCoE

Có 1 số lợi ích khi sử dụng FCoE, bao gồm:

• Giảm độ phức tạp: do các FC frame có thể được đóng gói trong các Ethernet Header và gửi trong mạng Ethernet thông thường, nên chúng ta không cần đầu tư thêm các hạ tầng riêng cho hệ thống SAN.
• Tăng hiệu suất: Firbe Channel là 1 giao thức được sử dụng cho storage với tốc độ cao, lên tới 128 Gbps. Tuy nhiên để đầu tư được được các thiết bị hỗ trợ sẽ rất tốn kém. Do vậy, nhiều hệ thống vẫn chỉ sử dụng các kết nối FC 8G hoặc cao hơn là 16G. Nếu sử dụng FCoE, chúng ta có thể tận dụng các hạ tầng 10G hoặc 40G cho tốc độ cao hơn, mà chi phí đầu tư sẽ thấp hơn nhiều.
• Đơn giản hóa quản lý mạng: FCoE truyền FC frames bằng cách đóng thêm Ethernet Header, do vậy chúng ta hoàn toàn có thể quản lý và giám sát lưu lượng FC bằng các công cụ của Ethernet. Việc sử dụng chung 1 thiết bị switch cũng đơn giản hóa việc quản lý, triển khai và cấu hình thiết bị.
• Giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành: sử dụng FCoE giúp chúng ta tiết kiệm ngân sách cho các thiết bị như SAN switch, FC module... Nó cũng giúp chúng ta giảm chi phí về điện năng, làm mát, tủ rack lắp đặt...

Kết luận

FCoE mạng lại rất nhiều lợi ích cho các doanh nghiệp cả về kinh tế, hiệu suất và quản lý. Tuy nhiên các bạn cũng phải lưu ý là không phải switch nào cũng hỗ trợ FCoE. Như ví dụ với dòng switch Nexus 9000 của Cisco có đuôi là FX như N9K-C93108TC-FX, N9K-C93180YC-FX hay N9K-C93240YC-FX2...mới hỗ trợ FCoE và chúng ta cần mua thêm license để sử dụng. Các bạn nên tham khảo datasheet của hãng trước khi lên kế hoạch.

Chúc các bạn thực hiện thành công. Hi vọng bài viết này sẽ giúp ích cho các bạn trong công việc. Nếu bạn có vấn đề gì thắc mắc đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi theo thông tin dưới đây để được hỗ trợ thêm.

Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo !