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IP Storage Area Networks

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IP Storage Area Networks. Rubens Altimari [email protected] HDD. Desde 1980 densidade: + 7 ordens de grandeza preço: - 5 ordens de grandeza preço de storage systems: - 2.5 ordens mais barato que papel e filme, menos que fita Lei de Moore:

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Presentation Transcript
slide2
HDD
  • Desde 1980
    • densidade: + 7 ordens de grandeza
    • preço: - 5 ordens de grandeza
    • preço de storage systems: - 2.5 ordens
    • mais barato que papel e filme, menos que fita
  • Lei de Moore:
    • número de transistores duplica a cada 1.5 ano
    • densidade de HDD dobra a cada 1 ano

IP Storage Area Networks

hist rico
Histórico
  • 1960: controle direto pela CPU
  • 1964: controlador
    • independente da CPU
    • assíncrono
    • buffer / cache

IP Storage Area Networks

slide4
RAID
  • 1990: RAID
    • Redundant Array of Inexpensive Disks
    • RAID-0: striping (sem redundância)
    • RAID-1: espelhamento (c/ ou s/ duplexação)
    • RAID-5: striping + parity
    • point-in-time copy (virtual ou real)
    • mirroring/continuous copy (síncrono/assíncrono)

IP Storage Area Networks

slide5

Application

Application

DBMS / FS

DBMS / FS

Device Driver

Device Driver

Stor.Control.

Stor.Control.

RAID Control.

RAID Control.

IP

IP

IP Storage Area Networks

backup
Backup
  • Fita Magnética
  • LAN-based: HDD <-> HDD
  • Incremental
  • File-Differential
  • SAN

IP Storage Area Networks

network attached storage nas
Network-Attached Storage (NAS)
  • PCs: Client / Server
  • LANs: Novell NetWare (PCs), NFS (Unix)
  • Ethernet + TCP/IP: padrão
  • SCSI (Small Computer System Interface)

IP Storage Area Networks

slide8

Application

Application

FS Server

Stor.Control.

Application

FS Client

DBMS / FS

Device Driver

RAID Control.

FS Client

IP

IP

LAN

IP Storage Area Networks

slide9
SCSI
  • Padronização
    • definição clara
    • protocolo modular e em camadas
    • queuing, overlapping
  • Implementação: Paralela
    • limita número de dispositivos
    • limita distância
    • gerenciamento por host
    • dificulta compartilhamento

IP Storage Area Networks

storage area networks san
Storage Area Networks (SAN)
  • Características
    • Hardware separado
    • Rede separada
  • Características
    • segurança
    • performance
    • escalabilidade
    • gerenciamento (independente)
    • distância
    • aproveitamento de recursos

IP Storage Area Networks

slide11

Application

Stor.Control.

Application

DBMS / FS

RAID Control.

DBMS / FS

IP

IP

SAN

IP Storage Area Networks

requisitos san
Requisitos SAN
  • Alta largura de banda
  • Infra-estrutura escalável(distância, número de nós)
  • Confiável: dados em ordem
  • Segura contra ameaças
  • Gerenciamento: rede e storage
  • Alta performance ponto a ponto

IP Storage Area Networks

implementa es non ip
Implementações non-IP
  • Fibra Ótica, SSA, HIPPI
  • Fibra
    • 2 Gbps, baixa latência, alta vazão
    • FCP: SCSI para fibra
  • Vantagens:
    • frame-based
    • credit-based congestion control
    • zero-copy send/receive
  • Desvantagens:
    • < 100km
    • não seguro
    • nova estrutura física
    • interoperabilidade entre fabricantes

IP Storage Area Networks

ip sans
IP SANs
  • TCP/IP + Ethernet
  • Gigabit, 10-Gigabit
  • Escalabilidade
  • Segurança
  • Protocolo “maleável”

IP Storage Area Networks

slide15

Application

Stor.Control.

Application

DBMS / FS

RAID Control.

DBMS / FS

IP

IP SAN

IP Storage Area Networks

tcp ip
TCP/IP

IP Storage Area Networks

vantagens desvantagens
Vantagens / Desvantagens
  • Vantagens
    • anos de refinamento
    • confiabilidade
  • Desvantagens
    • checksum fraco
    • não tem remote DMA

IP Storage Area Networks

ip san management
IP SAN Management
  • DNS+TCP port+SCSI device+SCSI port
    • worldwide naming
  • SLP (Service Location Protocol)
    • descoberta de recursos em rede IP
  • ICMP, SNMP, SMI
    • monitoramento, diagnósticos
  • DiffServ, RSVP/IntServ, MPLS
    • QoS

IP Storage Area Networks

discovery
Discovery
  • Equipamento local: busca
  • Static
    • endereços dos targets conhecidos a priori
  • Multicast
    • SLP provê registro e multicast
  • In-Band
    • rede IP conhecida a priori, protocolo acha na rede
  • SNMP
    • SNMP/MIB: unicast/multicast
  • Storage Resource Server Discovery
    • Diretórios

IP Storage Area Networks

monitoramento configura o
Monitoramento & Configuração
  • SMI
    • descreve e nomeia entidades
  • SNMP
    • transfere objetos SMI (via MIB)
  • SNIA CIM
    • novo padrão

IP Storage Area Networks

seguran a
Segurança
  • Eavesdropping
    • escuta passiva
  • Impersonation
    • ativa, modifica dados
  • Padrões: TLS, Kerberos, IPSec
  • IPSec
    • 3DES: 10 Gbps
    • key management: IKE
    • Message Authentication Code (MAC)
    • mecanismo antireplay

IP Storage Area Networks

standards
Standards
  • iSCSI, FCIP, iFCP
  • SCSI sobre: UDP, IP, Ethernet
  • iSCSI: SCSI sobre TCP

IP Storage Area Networks

iscsi
iSCSI
  • Sessão
    • 1 ou mais sessões TCP (vazão e redundância)
    • número de sequência
  • Login
    • para cada sessão TCP: autenticação, parâmetros operacionais (n. conexões, etc.)
  • Gerenciamento de Erros
    • falha de sessão
    • falha de transmissão (CRC próprio)
    • muitos outros casos

IP Storage Area Networks

performance
Performance
  • Problemas
    • TCP overhead
    • sockets não permitem zero-copy
    • transferências por frame
  • Testes
    • gargalo: CPU
      • interrupt overhead: framing
      • TCP copy-and-checksum

IP Storage Area Networks

caminhos
Caminhos
  • Modificação no nível da Ethernet
    • 9kb Jumbo frames
    • transmissão zero-copy
    • TCP/IP offload
  • Interface iSCSI

IP Storage Area Networks

bibliografia
Bibliografia
  • R.J.T.Morris, B.J.Truskowski, “The Evolution of Storage Systems”, IBM Systems Journal 42, n. 2, 205-217, 2003
  • P.Sarkar, K.Voruganti, K.Meth, O.Biran and J.Satran, “Internet Protocol Storage Area Networks”, IBM Systems Journal 42, n. 2, 218-231, 2003

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