Exastor انباره فایل در قرن ۲۱ - (۷)

Active Online Archive 

بعنوان یک راه حل فراگیر Exastor جوابهای منحصر به فردی برای نیازهای آرشیو Online دارد:

·         ماندگاری دیتا - Exastor  یک لایه نرم افزاری مجازی است که از سخت افزارهای PC روز استفاده میکند، با این وجود قابلیت ارتقا به سخت افزارهای جدید را دارد. نکته مهم این است که مشتری را به استفاده از سخت افزار خاصی محدود نمی کند و راهی برای ارتقا به سخت افزرهای آینده باقی میگذارد. مشتری میتواند سیستم را با RAID6 و دیسکهای 500GB ببندد ولی این امکان را دارد که دو سال بعد از تکنولوژی های جدیدتر RAID همانند MAID استفاده کند و محتوای آرشیو را دوباره بر این اساس تجدید کند.

·         مقبولیت - بر خلاف تعدادی از راه حلهای اختصاصی آرشیو یا راه حلهای مبتنی بر پشتیبان گیری، Exastor برای سرویس دهی از یک رابط استاندارد مبتنی بر فایل استفاده میکند. برنامه های حال و آینده به راحتی با سیستم سازگارند و ارتباط برقرار میکنند. در حقیقت با این روش لایه برنامه های رومیزی از لایه ذخیره سازی و آرشیو دیتا منفک میشوند و همیشه از طریق یک رابط استاندارد با یکدیگر کار میکنند.

   

 مقیاس پذیری دیتاهای بی ساخت
ExaFS، قسمت فایل سیستم Exastor، ورای محدودیتهای فایل سیستمهای استاندارد طوری طراحی شده است که از هر جهت قابل توسعه و رشد و نمو باشد

·         تعداد فایلها - محدودیت تعداد فایلهای در یک فایل سیستم الغ بر 128 میلیارد فایل است.

·           حجم - محدودیت حجم در یک فایل سیستم بالغ بر 750 ترابایت می باشد.

·         بار کاری - الگوریتمهای سازوارپذیر  Exastor بصورت خودکار تخصیص حافظه را برای بار کاری های خواندن و نوشتن تنظیم میکند. همچنین این امکان وجود دارد که منتاسب با نیازهای متفاوت و گاه متناقض سیستم را طراحی کرد.

نتیجه

تمام مباحث صورت گرفته در قسمتهای قبل برای پاسخ به این سوال بود که چه راه حلهای جدیدی در مقابل رشد روز افزون دیتا که منجر به استفاده از تجهیزات ذخیره ساز میشود وجود دارد؟ تعدادی از راه حلهای رایج و قدیمی از جمله DAS، NAS و SAN بحث شد و مزایا و معایب هر کدام ذکر شد. اما در دنیای امروزه این راه حلهای قدیمی جوابگوی نیازهای ذکر شده نمی باشد. در هر کدام از آنها بحث پایداری و توسعه پذیری در مقیاسهای بزرگ دست نیافتنی می باشد. راه حلهای پیشرفته تر همانند Shared SAN نیز پیچیدگیهای خاص خود را دارد و نیاز به تجهیزات و امکانات مدیریتی ویژه دارند. راه حل جدیدی که در این نوشته به آن اشاره شد بر مبنای دو اصل مهم است یکی تکه کردن و پخش کردن دیتا مابین چندین سیستم و دیگری جمع بستن این دیتاها در یک فایل سیستم یکپارچه.  

مهمترین ویژگی سیستم هایی که بر این اساس کار میکنند این است که علاوه بر پایداری بالا از دو بعد حجم و پهنای باند تا مقادیر بسیار زیادی قابل توسعه هستند. به این گونه از سیستمها غالباً Distributed Storage یا Grid Storage گفته میشود. نمونه آنها را در صنعت برودکست میتوان دید. شرکتهای Avid و Omneon دو نمونه بارز هستند. در این راه حل جدید عموماً از شبکه اترنت و سرورهای استاندارد صنعتی استفاده میشود که به تنهایی دارای مزایای بیشماری می باشد از جمله باعث کاهش هزینه ها میشود و همیشه از تجهیزات روز استفاده میکند. قدرت این راه حلهای جدید بر اساس نرم افزار فایل سیستم است و در نقطه مقابل سخت افزار در بهترین حالت ممکن از وسایل عادی استفاده میشود. این در حالیست که در SAN تجهیزات بسیار گران و پیچیده هستند. در عمل برآورد تجهیزات امروزی نشان میدهد که استفاده از این روشهای جدید در بسیاری از برودکسترها معمول میشود و دیگر کسی نمیتواند ادعا کند که SAN بهترین راه حل می باشد. استفاده از این راه حلهای جدید در کشور ما نیز علاوه بر اینکه دارای مزایای خاص خود می باشد دارای مزیت مهم دیگری میباشد و آن از این قرار است که با خرید و انتخاب یک نرم افزار خاص میتوان به هر اندازه سیستم را با سخت افزارهای عادی توسعه داد و از این نظر وابسته به شرکتهای ارائه دهنده تجهیزات خاص SAN نمی شویم یعنی به عبارتی تحریم اعمال شده از طرف شرکتهای بزرگ نظیر HP، EMC و ... تاثیر کمتری بر کار مار دارد. بنابراین توصیه میشود حتماً در پروژه ها و خریدهای جدید به این مسائل توجه فراوانی شود. در ضمن چنانچه یک کار فشرده در مورد نرم افزار فایل سیستم در داخل کشور صورت گیرد میتوان با نرم افزارهای سورس باز یک کار داخلی مناسب ارائه داد که در اینصورت از نظر نرم افزار فایل سیستم نیز قطع وابستگی میشود. در یک جمله به اطلاع همه کارشناسان و مدیران فنی میرساند که در زمینه بخصوص برودکست ذخیره سازهای مبتنی بر SAN کارایی خود را از دست داده و به جای آن راه حلهای مبتنی بر Distributed جایگزین شده اند. در پایان برای نمونه به اطلاع میرساند که شبکه خبری RT روسیه راه حل Exanet در شبکه خود استفاده میکند. 

Exastor انباره فایل در قرن ۲۱ - (۶)

 

راه حل Exastor

 شرکت Exanet که ارائه دهنده سیستمهای Clustered NAS می باشد، روش دیگری برای به اشتراک گذاری فایل ارائه میدهد، راه حلی که محدودیتهای ذخیره سازها را میشکند و به NAS ها در زمینه کارایی، مقیاس پذیری، بهره وری و مدیریت دیتا ارزش بیشتری میدهد. اساس این راه حل برمبنای نرم افزاری است که Exastor نامیده میشود. این راه حل دید دیگری به سازمانها در زمینه نگهداری فایل در طول چرخه حیات آن میدهد که با خرید ذخیره ساز شروع، با کارهای مربوط به نگهداری ادامه و با پایان عمر سیستم خاتمه می یابد.

مروری بر Exastor

راه حل Exastor یک روش مستقل از تکنولوژی است که شامل نرم افزاریست که بر روی سخت افزار سرورهای استاندارد PC اجرا میشود. با این روش دست سازمان برای انتخاب سخت افزارهای ذخیره سازی مختلف برای رسیدن به یک راه حل NAS انعطاف پذیر باز است. یک سیستم Exastor شامل اجزای زیر می باشد:

·          Storage Cluster Nodes

       سرورهای PC با بهره گیری از آخرین پروسسورهای چند هسته ای، که برنامه Exastor بر روی آنها اجرا میشود.

·         Cluster Interconnect 

            یک شبکه گیگابیت اترنت که در لایه داخلی ارتباط دهنده سرورها استفاده میشود و برای دسترس پذیری بالا و مکانیزم failover نیز استفاده میشود.

·       Standard RAID Systems 

            سرورهای PC که برنامه Exastor بر روی آنها اجرا میشود بوسیله کابلهای استاندارد Fiber Channel به سیستمهای RAID استاندارد متصل میشوند. Exanet لیست بلندی از سخت افزارهای مورد تاییدش را دارد.

موارد مورد تاکید Exastor:

·         ExaFS  -  یک فایل سیستم که هسته اصلی راه حل Exastor می باشد. به اشتراک گذاری اطلاعات و مدیریت سیستم را آسان می کند.

·          Massive Scalability  - به صورت گسترده از افزایش حجم و پهنای باند مستقلاً، پشتیبانی میکند، به این ترتیب نیاز محیطهایی که به قدرت محاسباتی و کارایی بالا نیاز دارند پاسخ داده میشود.

·          Unique data management  - نظیر حجم های منطقی مجازی(virtual logical volume) بطور نامحدود و تصویرهای آنی (snapshot) بی شمار.

·          Industry standard hardware   - که در نتیجه آن هزینه های خریداری و نگهداری کاهش می یابد و علاوه بر این سرمایه استفاده شده برای آینده نیز کارایی دارد.

·         Multiprotocol Access  - به مدیران سیستم اجازه میدهد که فایل سرورهای جدا از هم را در یک سیستم واحد یکپارچه کنند که بوسیله پروتکلهای اساسی شبکه نظیرCIFS، NFS و AFP در دسترس می باشد.

Exastor Benefits

این مطلب مهم است که با توجه به نیازهای جدید بازار در زمینه ذخیره ساز، روش Exastor چگونه راه حلهای ذخیره سازی که در این نوشته به آنها اشاره شد را پشت سر میگذارد. 

استفاده حداکثری از سخت افزار
در Exastor استفاده بهینه از سخت افزار از همان فاز ابتدایی چرخه حیات سیستم ذخیره ساز که همان خرید سیستم می باشد، شروع میشود. چون Exastor از سرورهای استاندارد PC استفاده میکند و در ضمن مسائل اقتصادی در سخت افزارهای PC در نظر گرفته میشود، مشتریان این امکان را دارند که تکنولوژیهای جدیدتری را با قیمت پایینتری خریداری کنند. این امکان بایستی در مقایسه با سایر راه حلهای که از سخت افزارهای اختصاصی استفاده میکنند در نظر گرفته شود چون معمولاً در این حالت تکنولوژی استفاده شده را همیشه نمیتوان آخرین تکنولوژی دانست. در این زمینه مشتریان میتوانند از آخرین پیشرفتها در تکنولوژیهای سرعت باس، رم، CPU، حافظه های بزرگ، PCI Express و پردازنده های چند هسته ای استفاده کنند. مدل مجوزهای (Licensing) سیستم Exanet بر اساس حجم است و این در حالیست که در راه حلهای مبتنی بر سخت افزار از مدل Tier (با اضافه کردن تعدادی هارد یا حفره ایجاد میشود) استفاده میکنند. در این حالت اخیر با تغییر محصولات بایستی مجدداً مجوزهایی خریداری شود که بار هزینه ای زیادی دارد.از آنجا که Exanet طوری طراحی شده است که از سخت افزارهای Multi-Core و Multi-Processor استفاده کند، مشتریان میتوانند در صورت نیاز به سیستم CPU، حافظه و کارتهای I/O اضافه کنند. به این ترتیب ایستگاههایی که سخت افزار قدیمی دارند با سرورهای جدید جابجا میشوند و سخت افزارهای قدیمی را میتوان در کاربردهای دیگری استفاده کرد. با وجود اینکه بروز کردن سخت افزار در سرورهای معمولی یک امر همه روزه و طبیعی میاشد، تاکنون این کار برای ذخیره سازها امکانپذیر و معمول نبوده است. 

سیستمی بدون زمان از کار افتادن (No Downtime)
سیستم Exastor طوری طراحی شده است که فاکتور دسترس پذیری آن بسیار بالا باشد در نتیجه این خاصیت (Storage Cluster) سیستم کارهای معمول مدیریتی را میتواند بدون از کار افتادن فایل سرویس انجام دهد، بعضی از این کارها عبارت است از:

·         اضافه کردن کنترلرها، حفره ها و دیسکهای جدید

·         افزایش LUN

·         افزایش حجم

·        نصب پچهای سیستم

بر عکس NAS های قدیمی، Exastor یک کلاستر افزونه (Redundant) و فراتر از یک مجموعه از دو سیستم می باشد. هیچ نقطه ای از سیستم وجود ندارد (Single Point of Failure) که باعث از کار افتادن کل مجموعه شود. با از کار افتادن هر کدام از اجزا که میتواند یک RAID کنترلر یا یک مجموعه از ایستگاهها باشد، سرویس دهی دیتا قطع نمیشود. 

Exastor انباره فایل در قرن ۲۱ - (۵)

مجازی سازی (Virtualization)

در نتیجه محدودیت راه حلهای ذخیره سازی رایج که در قسمتهای قبل توضیح آنها داده شد، تعدادی از سازنده ها جایگزین هایی بر اساس مجازی سازی ارائه میکنند. بصورت تاریخی بازار ذخیره سازها دنباله رو دنیای کامپیوتر است. تکنولوژیهایی نظیر کلاسترینگ و پردازنده های متقارن  (SMP)جایگاه خودشان را در سیستمهای ذخیره ساز پیدا کرده اند. در این قسمت انواع معماریهایی که از مجازی سازی استفاده میکنند توضیح داده میشود:

Shared SAN FileSystems

چندین سازنده، محصولاتی ارائه کرده اند که اجازه میدهد فایل سیستمهای مبتنی بر SAN ورای مالکیت و دسترسی یک سرور تکی گسترش پیدا کنند. این تغییر بوسیله جایگزین کردن درایور اصلی سیستم عامل که در لایه بالایی فایل سیستم استاندارد کار میکند، انجام میشود. در بعضی از این راه حلها کل فایل سیستم بوسیله یک نرم افزار جایگزین میشود. با وجودیکه این راه حلها فایل سیستم مقیاس پذیرتری را نسبت به سیستمهای استاندارد SAN ارائه میکند، اما چنانچه قابلیت به اشتراک گذاری را نداشته باشد، فرقی با حالت قبل نمیکند. راه حلهای به اشتراک گذاری SAN مانند Sanergy  که با جایگزینی درایور کار میکنند از نظر قابلیتها منحصر به محدودیتهای فایل سیستم استانداردی که استفاده میکنند، میشوند. راه حلهای کامل همانند Stornext نیز که از فایل سیستم خودشان استفاده میکنند، از لحاظ حجم کاری برای به اشتراک گذاری فایلهای بزرگ طراحی میشوند. مساله دیگری که مشتریان با آن مواجه هستند، پیچیدگی پیاده سازی اینگونه راه حلها می باشد: نصب سیستم عامل استاندارد، درایورها، سیستم فایل SAN و ابزارهای مدیریتی. ضمناً همانطور که نام آنها اشاره میکند، این راه حلها احتیاج به نصب یک SAN بعنوان زیرساختار دارند که به دنبال خود نصب سوئیچهای FC و غیره را به همراه دارد. با وجود اینکه فایل سیستمهای SAN نیازهای برخی از کاربردهای ویژه را پاسخ میدهد، به اندازه کافی انعطاف پذیر و مقیاس پذیر نیستند تا جوابگوی نیازهایی باشند که در قسمت قبل به آنها اشاره شد.

Hybrid NAS/SAN Filesystems

تعدادی از سازندگان SAN مفهوم دیگری را پذیرفتند، ترکیب  SANو NAS ، که کنترل دسترسی فایل توسط پروتکلهای استاندارد به اشتراک گذاری فایل نظیر NFS و CIFS انجام میشود و از طرف دیگر انتقال واقعی دیتا در شبکه ذخیره سازی مجزا (Storage Network) از طریق پروتکلهای  block-basedانجام میشود که یا FCP است یا iSCSI که مزیت این روش همانند روش فایل سیستم  SAN می باشد: پهنای باند بالا برای I/O متوالی نسبت به فایلهای بزرگ. 

برای این روش چندین جنبه منفی وجود دارد، هر کلاینت بایستی برنامه خاصی داشته باشد که این I/O هیبرید را مدیریت کند، بعلاوه باید شبکه دیگری برای دسترسی به دیتا ایجاد شود که درباره شبکه FC هزینه ها را بسیار بالا میبرد. بهرحال این روش در لایه زیرین از فایل سیستمهای استاندارد NAS استفاده میکند که محدودیتها ذکر شده در قسمت قبل را دارد. این روش فعلاً جایگاه خیلی مشخصی در بازار ذخیره سازها ندارد.

Aggregated NAS

تعدادی از فروشندگان NAS با ارائه راه حل خودشان، برای محدودیتهای فایل سیستم جوابهایی پیدا کرده اند. با استفاده از قابلیتهایی که برمبنای "اسم" سیستمهای NAS می باشد، چندین فایلر NAS میتوانند خود را بصورت یک فایل سیستم بزرگ جا بزنند. بر این اساس یک تصویر از سیستم مجازی برای کلاینتهای CIFS و NFS نمایش داده میشود. با این حال هر کدام از NAS ها در مجموعه دارای محدودیتهای ذاتی مخصوص به خود هستند و از این نظر این روش جمع کردن تعداد زیادی از NAS ها تحت یک نام مشکلات تکی آنها را بر طرف نمیکند. هر کدام از نظر تعداد و حجم فایل و پهنای باند محدودیت دارند. (روش DFS در ویندوز(

Distributed Clustered NAS Virtualization

بر اثر محدودیتهایی که در بالا ذکر شد شرکت Exanet یک معماری جدید ذخیره ساز ارائه داده است به نام Exastor. این سیستم بر روی جنبه دیگری از مجازی سازی NAS کار میکند: پخش کردن و کلاسترینگ. در قسمت بعدی این معماری را به تفصیل توضیح میدهد.